Электрокинетический потенциал капилляра

Если радиусы капилляров диафрагмы значительно больше толщины диффузного слоя и перемещение жидкости не вызывает изменения гидростатического давления, электрокинетический потенциал можно рассчитать по уравнению Гельмгольца — Смолуховского (П1. 18). При радиусах капилляров пористой диафрагмы, сопоставимых с толщиной диффузного слоя, в уравнение вводится поправка [c.97]

Перемещение жидкости относительно твердого тела (стенок капилляра) или частиц твердого тела относительно жидкости при наложении электрического поля (электроосмос, электрофорез) доказывает наличие двойного электрического слоя на границе твердое тело — жидкость. Измерение скорости электроосмоса v дает возможность приближенно оценить величину электрокинетического потенциала [c.98]

Если бы теория Гельмгольца — Перрена была правильной, то при оседании коллоидных частиц в жидкости или при продавливании жидкости через капилляр вообще не должен был бы наблюдаться эффект Дорна или потенциал протекания, а явления злек-тро оре а и электроосмоса были бы невозможны. Однако если даже допустить, как это принималось ранее, что поверхность скольжения проходит между двумя обкладками двойного электрического слоя, то и в этом случае представления Гельмгольца — Перрена приводят к противоречию. В самом деле, при таком допущении электрокинетический потенциал, т. е. потенциал, обнаруживаемый при электрофорезе или электроосмосе, должен был бы соответствовать разности между всеми потенциалопределяющими ионами и [c.176]

Гельмгольц и Смолуховский разработали теорию потенциала протекания и получили для стационарного состояния выражение, связывающее потенциал протекания Е с величиной электрокинетического потенциала Смысл этого выражения можно уяснить из следующих рассуждений. Величина потенциала протекания будет тем выше, чем больше ионов диффузного слоя будет вынесено из капилляра в единицу времени. Количество этих ионов пропорционально, с одной стороны, -потенциалу, с другой — объемной скорости жидкости, тем большей, чем больше приложенное давление Р и чем меньше коэффициент вязкости жидкости Г]. [c.189]

Как показали результаты этой работы, приведенные в табл. 3, действительно, величина электрокинетического потенциала, определенная по электроосмосу, уменьшалась пропорционально плошади сечения крупных капилляров. В то же время величина С-потенциала, определенная по потенциалу течения, [c.63]

Под влиянием приложенной разности потенциалов положительный ион движется к отрицательному электроду, а некоторый объем жидкости, окружающий ион и заряженный отрицательно, движется к поло/кительному электроду. Следовательно, ионы движутся в среде, перемещающейся в противоположном направлении. Это движение жидкости, которая непосредственно прилегает к иону, подобно движению жидкости в электрофоретических процессах. Известно, что жидкость в тонких капиллярах под влиянием приложенной разности потенциалов движется потому, что несет на себе электрический заряд. Коллоидные частицы движутся под влиянием разности потенциалов потому, что на границе между частицами и раствором возникает электрокинетический потенциал. Здесь наблюдается подобное же явление. При стационарном движении иона ир = геН. При более строгом рассмотрении следует учесть, что жидкость, окружающая ион, движется в противоположном направлении со скоростью Ау. Так как заряд ионной атмосферы равен заряду иона, исправленное выражение может быть записано так [c.92]

Если бы теория Гельмгольца — Перрена была правильной, то при оседании коллоидных частиц в жидкости или при продавливании жидкости через капилляр вообще не должен был бы наблюдаться эффект Дорна или потенциал протекания, а явления электрофореза и электроосмоса были бы невозможны. Однако если даже допустить, как это принималось ранее, что поверхность скольжения проходит между двумя обкладками двойного электрического слоя, то и в этом случае представления Гельмгольца — Перрена приводят к противоречию. В самом деле, при таком допущении электрокинетический. потенциал, т. е. потенциал, обнаруживаемый при электрофорезе или электроосмосе, должен был бы соответствовать разности между всеми потенциалопределяющими ионами и всеми противоионами, т. е. равняться общему скачку потенциала. Однако опыты показали, что электрокинетический потенциал не только, как правило, меньше общего скачка потенциала, но изменяется под влиянием различных факторов совсем иначе. Например, общий скачок потенциала не зависит сколько-нибудь существенным образом от индифферентных электролитов, не содержащих ионов, способных достраивать кристаллическую решетку, в то же время такие электролиты сильно влияют на электрокинетический потенциал. [c.176]

Опыт показывает, что мембраны из целлюлозы и пергамента, а также керамические диафрагмы в растворах электролитов приобретают отрицательный заряд. Некоторые полупроницаемые перегородки, например из дубленой желатины, наоборот, приобретают в растворах электролитов положительный заряд. Экспериментально установлено, что при отрицательном заряде диафрагмы с уменьшением диаметра пор перенос электричества анионами уменьшается и в пределе становится равным нулю. В этих условиях электричество переносится только с помощью катионов. Если же диафрагма заряжена положительно, наблюдается обратное явление. Следует отметить, что при одном и том же диаметре капилляров изменение чисел переноса тем больше, чем выше электрокинетический потенциал стенок капил- [c.257]

Для точной оценки времени миграции при электрофоретическом разделении важен контроль ЭОП. Факторы, влияющие на его величину вязкость электролита (т1), диэлектрическая проницаемость (е), электрокинетический потенциал (( -потенциал). Величина последнего определяется pH, ионной силой, температурой фонового электролита, типом составляющих его катионов. Незначительные колебания ЭОП резко снижают воспроизводимость времен миграции. Характер этих колебаний определяется изменением поверхности капилляра (( -потенциала). Этот эффект особенно ощутим при анализе реальных образцов (матричный эффект). Следовательно, при идентификации компонентов реального объекта необходима процедура пред- [c.357]

Таким образом, определив объем жидкости, протекающей через капилляр при известных е, /, г) и х, можно вычислить электрокинетический потенциал исследуемой дисперсной системы. [c.341]

Эти положения можно проиллюстрировать с помощью результатов, изображенных на рис. 124, которые показывают, что электрокинетический потенциал, вычисленный с помощью уравнения (21) из данных по измерениям потенциалов течения в стеклянном капилляре в присутствии различных электролитов [16], явно зависит от природы добавленного электролита. В чистой воде ( -потенциал на границе стекло/вода отрицателен, т. е. стекло заряжено по отношению к воде отрицательно. При добавлении хлористого калия или бария сначала происходит повышение отрицательного заряда стекла, обусловленное, повидимому, влиянием ионов хлора. При повышении концентрации [c.709]

Скорость переноса жидкости при электроосмосе можно связать с величиной электрокинетического потенциала следующим образом. Представим капиллярную цилиндрическую трубку с постоянной площадью поперечного сечения, по которой передвигается жидкость под влиянием приложенной к концам трубки некоторой разности потенциалов 7 (рис. 35, слева). Ионы диффузного слоя при наложении внешнего электрического поля перемещаются к противоположно заряженному электроду, увлекая за собой жидкость в капилляре. Поверхность скольжения такого цилиндрического столбика жидкости расположена на расстоянии 8 от стенки капилляра (8 равна толщине адсорбционного слоя, неразрывно связанного со стенкой). Сила трения / между фазами, приходящаяся на единицу поверхности движущегося столбика жидкости, пропорциональна градиенту скорости, который в данном [c.87]

Магнитная обработка воды и щелочных пульп ускоряет фильтрацию не только потому, что понижает карбонизацию фильтроткани в связи со сдвигом углекислотного равновесия и повышает долю карбонатов, выделяющихся в неустойчивой форме (арагонит), благодаря чему последние не могут выполнять роль цементирующей связки [116], ной по причине изменения состояния поверхностей раздела твердая частица — раствор. В связи с этим определенное влияние на фильтрацию оказывают адсорбированные поверхностью твердых частиц коагулянты и другие вещества. Уменьшая электрокинетический потенциал и вытесняя ионы с поверхности твердых частиц, эти вещества, особенно органические коагулянты, уменьшают количество связанной с частицами воды, вследствие чего сечение капилляров (каналов) между частицами увеличивается. Подобное воздействие оказывает и магнитная обработка, уменьшая количество связанной воды, поэтому воздействие магнитных полей усиливает действие коагулирующих добавок и при совместном воздействии процессы фильтрации протекают значительно быстрее. [c.117]

Большое влияние на закупоривание пор и особенно регенерацию перегородки оказывает добавка к суспензии или промывной жидкости поверхностно-активных веществ. Эти вещества, адсорбируясь на поверхности твердых тел, с одной стороны, изменяют электрокинетический потенциал, а с другой — значительно уменьшают поверхностное натяжение жидкой фазы, поэтому более мелкие капилляры становятся,проницаемыми, и повышается скорость движения жидкости через пористую среду. При этом увеличивается как пропускная способность перегородки, так и ее регенерационная способность. Адсорбируясь на поверхности капилляров перегородки, поверхностно-активные вещества вытесняют пленку суспензии, а вместе с ней и задержанные твердые частицы. [c.44]

Важным дополнением к этим теориям являются работы Дерягина и Духина, опубликованные в 1959 г. Эти авторы учли сопутствующий электрокинетическим явлениям эффект диффузии ионов. Он оказался особенно существенным для жидких поверхностей, например для эффекта Дорна при обратной седиментации (всплывании) пузырьков газа. При движении твердой сферической частицы в растворе электролита также возникают разность концентраций между ее полюсами по направлению движения и соответствующий диффузионный потенциал. Поправка, связанная с этим потенциалом, может оказаться того же порядка, что и сам потенциал перемещения частицы. Формулы, которые получаются при уточнении теории с учетом диффузии, а также закона сохранения анионов и катионов в отдельности, приобретают классическую форму только при равенстве коэффициентов диффузии анионов и катионов. Если учесть диффузию, то, исходя из требования симметрии кинетических коэффициентов в теории Онзагера, можно прийти к выводу, что наличие разности концентраций по обе стороны капилляра или пористой перегородки обязательно должно вызывать течение в растворе (капиллярный осмос), а частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в растворе, в котором существует градиент концентрации, должны двигаться (диффузиофорез). Краткость изложения не позволяет нам приводить здесь конкретные выводы и формулы. [c.143]

Из такого представления о механизме электроосмотического переноса становится очевидно, что чем большее количество ионов одного знака заряда находится в диффузной части двойного слоя (т. е. чем больше величина -потенциала), тем большая сила будет приложена к жидкости в капилляре и с тем большей скоростью будет происходить перемещение жидкости в капилляре при наложении внешнего поля (поскольку движущая сила будет равна произведению величины эффективного заряда р на градиент потенциала внешнего поля Я). Отсюда следует, что должна существовать пропорциональность между величиной объема перенесенной жидкости, отнесенного к единице силы тока, и электрокинетическим потенциалом. Это, как известно, является основой для экспериментального определения величины С-потенциала по электроосмосу. [c.50]

Подводя итоги имеющимся к настоящему времени данным в литературе о значении диэлектрической проницаемости в электрокинетических уравнениях, можно сказать, что вопрос не доведен до окончательного решения, и мы не имеем достаточно определенных данных для суждения о величине диэлектрической проницаемости жидкости в системе тонких капилляров. Положение усложняется тем, что подстановка какого-то иного значения О вместо обычного для свободной жидкости, например для воды величины 7 вместо 81, как характеризующей двойной электрический слой, не дает возможности внести поправку на постепенно уменьшающееся значение -потенциала с уменьшением радиуса пор, Поскольку область проявления электрокинетических эффектов относится к относительно большим разбавлениям растворов электролитов граница смещения жидкости по отношению к твердому телу находится за пределами гельмгольцевской части двойного слоя, то можно полагать, что значительные изменения величины диэлектрической проницаемости приходятся на молекулярный конденсатор в пристенном слое. Поэтому введение диэлектрической проницаемости отвечающей свободной жидкости, в уравнения электрокинетики в настоящее время имеет основания. [c.93]

На электрофоретическую подвижность оказывают влияние параметры частицы (знак и величина заряда, размеры и форма), параметры раствора (состав, ионная сила, pH, вязкость, температура) и параметры носителя (структура, адсорбционные и электрокинетические свойства). Указанные параметры взаимозависимы. Так, при увеличении концентрации электролита растет сила тока в системе, а градиент потенциала уменьшается. Ионная сила раствора влияет на электроосмотический поток, зависящий от электрокинетических свойств наполнителя или стенок капилляра знака заряда поверхности и дзета(0-потенциала. Истинное перемещение мигранта /, складывается из экспериментально зафиксированного расстояния /,ксп и расстояния пройденного вместе с электроосмотическим потоком [c.243]

Учитывая в теории электрокинетических явлений возможность существования нерастворяющего слоя, в принципе, необходимо одновременно учитывать и влияние изменения вязкости на ток течения. Однако, вначале не будем усложнять рассмотрение громоздким учетом изменения вязкости. Для цилиндрического капилляра с тонким двойным слоем, если принять вязкость постоянной и выразить потенциал течения ]/51г через ток течения и сопротивление капилляра, из [c.101]

Необычные результаты опубликованы Л. Н, Джапаридзе, В. П. Пруидзе и Р. В. Чагунава. Они отметили изменение знака заряда электрокинетического потенциала капилляров диафрагмы из молибденового стекла после пропускания через нее омагниченной дистиллированной воды. Такая перезарядка диафрагмы наблюдается уже при напряженности поля 637 А/м (8 Э) и сохраняется несколько месяцев. Если через такую диафрагму пропустить обычную дистиллированную воду, то последняя приобретает антинакипные свойства [97]. Эти результаты подлежат дальнейшей проверке. [c.76]

В. П. Пруидзе и Р. В. Чагунава [114]. Они отметили изменение знака заряда электрокинетического потенциала капилляров диафрагмы из молибденового стекла после пропускания через нее омагниченной дистиллиро- [c.88]

Бикерман и Рутгере указали способ введения поправок на поверхностную проводимость в значение электрокинетического потенциала, вычисленного по классической формуле. Суммарную силу тока в цилиндрическом капилляре можно представить следующим образом [c.109]

Полученные результаты корректирования величин электрокинетического потенциала введением поправки на поверхностную проводимость дали основание многим исследователям, работавшим в этой области, все изменения в величине -потенциала в области тонких капилляров относить за счет отсутствия поправки на поверхностную проводимость. К числу таких авторов можно отнести Рутгерса, Уайта и др. Такой вывод не соответствует содержанию вопроса. [c.115]

При переходе от индивидуального капилляра к реальной связнодисперсной системе (мембрана или диафрагма) возникают усложнения, связанные со структурой порового пространства, в котором происходит перенос вещества и электрического тока. Вместе с тем все ранее описанные основные закономерности остаются справе,гщивыми и в этом случае, только радиус капилляра и его длина заменяются некот(5рыми (размерными) коэффициентами, называемыми структурными факторами . Определение этих стр ,тстурных факторов достаточно сложно, но можно ожидать, что при описании электроосмотического переноса и электрической проводимости связно дисперсных систем эти факторы одинаковы, подобно тому как в выражениях (VII. 24) и (VII. 25) одинаковым образом входят величины г и /. Это позволяет определить электрокинетический потенциал связнодисперсной системы с неизвестной структурой. Определив цри некотором значении разности потенциалов электроосмотический поток и ток через исследуемую систему (введя дополнительное количество электролита для выполнения условия А к Яо), электрокинетический потенциал рассчитывают из выражения [c.243]

Растворитель (бензин) внутрь осмольной щепы проникает под действием капиллярных сил, электрокинетического потенциала, возникающего при движении жидкости в капиллярах, и силы диффузии паров растворителя, диффундирующих в воздух, находящийся в порах древесины. Кроме того, может иметь место сорбция растворителя древесиной, а также давление вне древесины, которое может быть не только гидростатическим, но и созданным, например, насосом при подаче растворителя ня экстракцию. Под действием этих сил растворитель и продвигается внутрь щепы по порам древесины. Проникает растворитель в щепу по капиллярам и движение его подчиняется законам ламинарного движения жидкостей. [c.247]

А. А. Старосельский с сотр. исследовали изменение -потенциала цементного камня во времени и взаимосвязь этого показателя с процессами гидратации и структурообразования вяжущего. Исследования проводили на дисках диаметром 100 мм и толщиной 5 мм, изготовленных из портландцемента при водоцементном отношении 0,25 0,4 и 0,5. Используя электроосмотическую ячейку, в которой перенос жидкости определяли с помощью градуированных капилляров, фиксацию -потенциала проводили через 28 сут и 2, 3, 4, 5, 6 месяцев. Обнаружено, что -потенциал в зависимости от состава и структуры цементного камня изменяется в широких пределах. -Потенциал в системе цементный камень — водный раствор (солей, оснований, кислот) представляет суммарную характеристику различных по значению и знаку поверхностных зарядов. Образующиеся в процессе гидратации С5з и СгЗ гидросиликаты кальция обусловливают отрицательный знак электрокинетического потенциала, в то время как при гидратации СзА и С4АР — положительный. Образование двойного электрического слоя при гидратации СгЗ происходит по схеме [c.155]

На рис. 50 видно, что (электрокинетический потенциал с поправкой на поверхностную проводимость) не зависит от размера капцлляра, как это и следует из уравнения (У1.5) вычисленный без учета поправки Х8, оказывается функцией радиуса капилляра и особенно сильно отличается от в области малых радиусов капилляров. [c.88]

В прибор наливают воду или водный раствор и отмечают уровень жидкости в капилляре. Если к электродам приложить разность потенциалов, то противоионы диффузного слоя, энергетически слабо связанные с поверхностью твердой фазы (мембрана), будут перемен1аться к соответствующему электроду и благодаря молекулярному трению увлекать за собой дисперсионную среду (водный раствор). Вполне естественно предположить, что че.м больше потенциал диффузного слоя, тем больше переносчиков зарядов, тем выше скорость перемещения жидкости в пористом теле. Скорость течения жидкости и ее направление при постоянной напряженности э.1ектрпческого ноля определяются свойствами мембраны и раствора. Таким образом, уже качественное изучение электроосмоса позволяет однозначно определить знак -потенциала, а количественные измерения—установить зависимость между скоростью переноса жидкости и -потенциалом. Изменяя состав и свойства дисперсионной среды, можно проследить за изменением структуры двойного электрического слоя по изменению значения электрокинетического потенциала. [c.260]

Для этой цели было использовано стекло и кварц в водной среде. Стекло, отщепляя ионы, заряжается отрицательно. Используя стеклянный электрод (см. главу VIII), можно измерить термодинамический потенциал стекла в водной среде. Взяв стеклянный капилляр и насосав в него воды, можно измерить электрокинетический потенциал. Для этого к концам капилляра необходимо приладить электроды, соединенные с источником постоянного тока. Жидкость в капилляре будет передвигаться к тому или иному полюсу в зависимости от знака заряда противоионов, находящихся в водной среде. [c.270]

В случае опыта оо стеклянным капилляром (см. рис. 81) или при явлениях электроосмоса вместе с жидкой фазой движется диффузный слой, в то время как внешний остаточный гельмгольцевский слой остается неподвижным. После этого Становятся ясными причины различия между термодинамическим и электрокинетическим потенциалами. Термодинамический потенциал Нернста возникает на поверхности твердой фазы (коллоидных частиц), в то время как электрокинетический потенциал существует на поверхности раздела между неподвижным ионным слоем Гельмгольца и диффузной частью ионной атмосферы. Отсюда следует, что электрокинетиче-окий потенциал всегда ниже термодинамического. Иначе говоря, если бы внешний остаточный гельмгольцевский слой не был фиксирован и был способен к передвижению вместе с диффузной атмосферой, то электрокинетический потенциал был бы равен термодинамическому. [c.271]

На величину и знак электрокинетического потенциала влияют, как уже было отмечено, как стенки капилляра, так и состав раствора. Это в свою очередь отражается на направлении и скорости электроэндосмоза. [c.464]

Как было указано ранее, для поверхности определенной химической природы при определенном составе и концентрации прилегающего к ней раствора, электрокинетический потенциал — величина постоянная. Однако практически требуется соблюдение ряда условий, чтобы полученная величина скорости движения жидкости через капиллярную систему была действительной характеристикой электроосмотической скорости. В системе должны быть созданы все условия для установления ламинарного стационарного потока жидкости. На это положение в особенности следует обращать внимание при работе с такими сложными капиллярными системами, как порошковые, где для установления ламинарного стационарного потока жидкости необходимо исоользовать диафрагмы достаточно большой толщины. Толщина диафрагмы не должна быть ниже определенного критического значения. Это значение не является постоянным, оно увеличивается с увеличением радиуса капилляров пор диафрагмы и с уменьшением -потенциала. Для. обычно применяемых в работе [c.186]

Поскольку в уравнениях (35) и (52) для вычисления -потенциала мы имеем обратное отношение — т]/Д, то, если бы имелась возможность для данной капиллярной системы в растворе знать отношение т]/Д, можно было бы ввести поправку на уменьшающееся значение -потенциала с изменением сечения капилляров. Однако такие данные отсутствуют. Гуггенгейм, а также Гортнер предложили, ввиду неопределенности вопроса о численном значении диэлектрической проницаемости в тонкокапиллярных системах, вообще отказаться от введения этой величины в электрокинетические уравнения и определять вместо -потенциала лишь момент двойного слоя т, т. е. произведение плотности заряда" Г] на расстояние между обкладками двойного слоя б т = т1 б. [c.91]

Вопрос о недоразвитии или сжатии двойного слоя в системе тонких капилляров в связи с электрокинетическими явлениями пересматривался в последнее время Б. В. Дерягиным и Н. В. Чу-раевым. В работе этих авторов рассматривается вопрос о перекрытии и взаимопроникновении диффузных слоев при их сближении. Они указывают на ошибочность взглядов Ленса и Зельцера, предполагавших, что в центральной части щели или капилляра значение межфазного потенциала равно нулю при сближении стенок до толщины двойного слоя и меньше. [c.95]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология