有關flocculation 之敘述,下列何者錯誤?
詳細解析
本題觀念
懸液劑中的 flocculation(絮凝)是分散粒子在適度吸引力下形成鬆散、可再分散的絮凝物。判斷這類題目時,要同時看沉降速度與沉積物性質,不能只把「沉降越慢」當成越穩定。高度絮凝的懸液通常生成較大的 flocs,沉降速度較快,但沉積層疏鬆、體積較大,搖勻後容易恢復均一;未絮凝或 deflocculated 的粒子沉降較慢,卻可能在容器底部形成緻密、難以再分散的 cake。
選項分析
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A:正確。 某些助懸劑,尤其是可增加連續相黏度的高分子或結構化載體,能在媒介中形成網狀結構。這個網狀結構可限制粒子自由移動、改善懸浮狀態,也有助於讓沉積物不易壓實;其作用不等於直接把所有粒子永久固定。
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B:錯誤,為本題答案。 高度絮凝會使許多初級粒子聚集成較大的鬆散 flocs。依 Stokes 沉降關係,粒子或絮凝物的有效尺寸增大時,沉降通常加快,而不是緩慢。高度絮凝的真正優點是沉積物較鬆、較容易再分散;因此「高度凝絮會沉降緩慢」把未絮凝懸液的特徵套到絮凝懸液上。
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C:正確。 沉降不只由粒徑、粒子與媒介的密度差及媒介黏度決定。粒子若不是理想球形,形狀會改變流體阻力、取向與彼此接觸方式,進而影響沉降速度、絮凝物排列與沉積後結塊的程度,所以粒子形狀確實是懸液設計要考量的因素。
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D:正確。 電解質可提高離子強度、壓縮粒子周圍的電雙層,降低粒子間的 electrostatic barrier,並改變 zeta potential。當排斥力適度下降,粒子較容易形成鬆散絮凝物,因此這類電解質可作為絮凝劑。濃度仍須控制;過量或條件不當可能造成過度聚集與穩定性下降。
答案解析
本題採公告答案 B。懸液劑的穩定性要分成「沉降快慢」和「沉積物是否容易再分散」兩件事理解。絮凝狀態的粒子以鬆散團簇存在,團簇尺寸大,所以沉降較快;但是沉積層不緻密,搖勻時容易重新分散。相反地,未絮凝粒子雖可慢慢沉降,長時間後卻可能緊密排列成 cake,造成使用前不易恢復均一。助懸劑形成網狀結構、粒子形狀改變流體阻力,以及電解質降低電性障礙,分別對應 A、C、D 的正確概念。
核心知識點
- flocculated suspension:沉降較快、沉積物鬆散、再分散性佳。
- deflocculated suspension:沉降較慢,但可能形成緻密 cake、再分散性差。
- Stokes 關係顯示沉降會受粒徑、密度差與媒介黏度影響;非球形粒子的形狀也會改變流體阻力。
- 助懸劑可增加黏度或建立網狀結構,改善物理穩定性。
- 電解質、界面活性劑與高分子都可能調整粒子間作用力,作為絮凝劑;關鍵是形成適度而非失控的絮凝。