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材料中水分的結合狀態是什麽?

在含水物料中,水和固體物料的性質及其相互作用對脫水過程有很大影響。水與物質的結合狀態有不同的分類方法,壹般可分為以下幾類:

壹、結合水(即結晶水)

這種水是直接和物質按照壹定的重量比結合的。例如,CuSO4 5H2O中的水分子是該物質的組成部分。這種水與物質牢固地結合在壹起。只有加熱到壹定溫度,物質的晶體才被破壞,這種結晶水才能釋放出來。在幹燥過程中,這種水不能通過蒸發除去,所以在幹燥過程的計算中不考慮結合水。

第二,吸收水分(即分子水)

吸附的結果是,固體物質周圍空間的水蒸氣分子會被吸附在其表面,在固體表面形成壹層薄薄的水膜,厚度為壹個或幾個分子,通常肉眼是看不到的。另外,水分子會鉆入(擴散)到固體中,這也叫吸收。所以材料吸附和吸收結合的水分統稱為吸水。吸水與材料的結合也比較牢固,壹般的機械脫水法無法去除,幹燥法只能去除壹部分。如果再放在高濕度的空氣中,會重新吸附周圍的水分子,直到濕度平衡。

3.毛管水

因為松散的物質之間有許多孔隙,有時固體顆粒中有孔洞或裂縫,就像許多毛細血管,在毛細吸力的作用下,水可以保留在孔隙中。

可以通過毛細吸力保持的水柱高度h可以由下面的公式表示:

h =2σcosθ/rρg

其中h為水柱高度;

θ——水與物質的接觸角;

σ-水的表面張力;

r-毛細管的直徑;

ρ-水的密度。

根據上面的公式:

(1)材料之間的孔隙越小(即R越小),越難去除其中的水分。這就是為什麽細料脫水非常困難,有時只能通過幹燥(汽化)來去除。

(2)親水材料與水的接觸角較陡,即cosθ較大,脫水也較困難。

例如,當物料中含有高親水性的粘土和煤泥時,脫水效果會明顯降低。相反,如果我們試圖增加材料的疏水性,它可以使脫水變得容易。

實驗表明,在煤中加入適量的油,增加了煤的疏水性,提高了煤的脫水效果。

物料的含水量與粒度有很大關系。細粒材料比粗粒材料含有更多的水。壹方面,由於表面含水率與表面積有關,材料的粒徑越細,其表面積越大,吸收的水分越多,因此表面含水率越高。另壹方面,細料有大量細小的毛細孔,毛細效應顯著,所以越細的料含水越多。

四、重力水分

除了分子水分和毛細水分(結合水不算脫水),物料中還可能含有大量的水分,這些水分在重力作用下可以被除去,物料之間沒有任何相互作用。這種水分分離被稱為重力水分。毛細水和重力水統稱為自由水,因為它們與固體物質之間沒有牢固的結合力,容易被除去。

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