Способ определения электрокинетического потенциала пузырьков газа в жидкости

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ПУЗЫРЬКОВ ГАЗА В ЖИДКОСТИ, заключающийся в образовании пузырьков, регистрации ЁГК ,... -;.;.-:,. траектории их движения в горизонтальном электрическом поле и вычислении электрокинетического потенциала, о тличающийся тем, что, с це лью упрощения процесса определения потенциала, образование пузырьков производят униполярно ионизированным газом с различной объемной концентрацией ионов, измеряют радиус пузырьков и объемную концентрацию ионов в газе, при которой пузырьки не отклоняются в электрическое поле, а величину электрокинетического потенциала рассчитывают по формуле 1 § 3 . ел электрокинетический по где тенциал, В} объемная концентрация f ионов в газе, Кл/м, г радиус пузырька, м; ЕО - электрическая постоянная, равная 8,85 Ф/м. 00 |

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1187019 (sl)4 С 01 N 13/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ g

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

@pe . ! (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ПУЗЫРЬКОВ

ГАЗА В ЖИДКОСТИ, заключающийся в образовании пузырьков, регистрации (21) 3744259/24-25 (22) 25,05.84 (46) 23.10.85. Бюл. N - 39 (72) С.В.Лопатенко, А.В,Колпаков и В.A.Ñàëîâ (71) Одесский государственный университет им. И.И.Мечникова (53) 533.15(088.3) (56) Сотскова Т.В., Гутовская В.В., Кульский Л.А. Электрокинетические потенциалы межфазной поверхности раздела жидкость — газ. — Химия и технология воды, 1980, т. 2, Ф 1, с. 3-8.

Бах Н., Гильман А., Электрокинетический потенциал на границе раствор — гаэ. — ЖФХ, 1938, т. 12, 11» 2-3, с. 16 1-176. траектории их движения в горизонталь ном электрическом поле и вычислении электрокинетического потенциала, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса определения потенциала, образование пузырьков производят униполярно ионизированным газом с различной объемной концентрацией ионов, измеряют радиус пузырьков и объемную концентрацию ионов в газе, при которой пузырьки не отклоняются в электрическое поле, а величину электрокинетического потенциала рассчитывают по формуле

1 2.

ЗЕ о где — электрокинетический потенциал, В, — объемная концентрация ионов в газе, Кл/м, — радиус пузырька, м; электрическая постоянная, равная 8,85 10 " Ф/м.

1 1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения электрокинетического потенциала. пузырьков газа или заряда пузырьков газа в растворах.

Целью изобретения является упрощение процесса определения потенциала путем исключения необходимости измерения нескольких параметров (напряженность электрического поля, диэлектрическая проницаемость и вязкость жидкОсти, скорость электрофореза).

Сущность изобретения заключается

r искусственном изменении заряда пузырька до состояния общей электронейтральности.

Пузырек при всплывании в растворе заряжается, вследствие отклонения от электронейтральности двойного электрического слоя на границе раздела фаз поверхность пузырька — раствор. Поэтому при формировании пузырька в него вдувается предварительно униполярно иониэированный в поле коронного разряда газ с целью уменьшения величины естественного заряда пузырька. При этом знак вводимых ионов внутрь пузырька противоположен знаку его заряда. Введенные внутрь пузырька ионы осаждаются за время менее 0,1 с на внутреннюю поверхность пузырька и уменьшают заряд последней до нуля, При этом пузырек не отклоняется в горизонтальном электрическом поле.

В случае избыточной концентрации ионов в газовом пузырьке, ионы, за счет электростатических сил отталкивания, продолжают осаждаться на незаряженную поверхность пузырька, заряжая пузырек зарядом противоположного знака по отношению к первоначальному. При этом траектория движения пузырька в горизонтальном внешнем электрическом поле четко отражает процесс перезарядки пузырька.

Величину заряда ионов, вводимых в пузырек газа радиусом, определяют из выражения

"1,= -4/э г Р, (1) где Р— объемная концентрация униполярных ионов в газе, Знак — показывает, что знак ионов, вводимых в пузырек, противоположен знаку заряда его поверхности.

Пример. В кювету 1 высотой

0,5 м наливают раствор додецилсульфата натрия с концентрацией

10 моль/л. На пластины конденсато-5 ра 8 подают постоянное напряжение, равное 100 В. С помощью капилляра 2 формируют пузырьки диаметром 2-10 м.

Диаметр пузырьков определяют с помощью оптического микроскопа, используя стробоскопическое освещение (стробоскоп типа СТ-5), поскольку процесс образования пузырьков периодический. Микроскоп размещают по одной прямой с осью капилляра, и реги187019 2

Введенные ионы равномерно заполняют полость пузырька, и потенциал электростатического поля на границе раздела пузырек — жидкость равен

5 g= g,/с (2) где С =!И ЕЕ г — электрическая емкость пузырька; Яо — электрическая постоянная; Я вЂ” диэлектрическая проницаемость газа в пузырьке (f = 1).

Изменение величины объемной концентрации ионов, поступающих в пузырек, нейтрализуют электрокинетический потенциал пузырька, то есть, добиваются выполнения условия 1+

+ 4(= О или

После подстановки выражения (1) в выражение (2), приходят к расчет20 ной формуле гй

ЗЕо Р" (3) где Р— объемная концентрация ионов в газе, Кл/м ; г — радиус пузырька, м;, — электрическая постоянная, равная 8,85 10 Ф/м.

- г

На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство состоит из кюветы 1 для исследуемого раствора, в дно ко>0 торой вмонтирована капиллярная тру бочка 2 для создания пузырьков 3.

) пя формирования пузырьков 3 также используют компрессор 4 и блок 5, униполярно изолирующий нагнетаемый

З5 в пузырьки воздух. Объемную концентрацию униполярных ионов, поступающих в пузырьки, измеряют универсальным счетчиком 6 ионов, а размер пузырьков в стробоскопическом освещении—

40 микроскопом 7. Электрическое поле в жидкости создают с помощью постоянного напряжения, подаваемого на пластины конденсатора 8.

1187019

Для создания униполярно ионизированного воздуха, вводимого в пузырьки, подают высокое постоянное напряжение, равное 7000 В, на остриеэлектрод относительно плоского элект10 рода. Производительность блока 5 регулируют, изменяя величину напряжения, прикладываемого к коронирующим электродам. Для измерения объемной концентрации ионов, поступающих в

15 пузырьки, используют универсальный счетчик ионов типа САИ-ТГУ-66, который размещают вблизи места образования пузырьков.

Составитель А.Кощеев

Техред О.Неце Корректор О.Луговая

Редактор О.Черниченко

Заказ 6540/47 Тираж 461 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4 страцию размера пузырька производят в момент компенсации заряда.

Поскольку время всплывания пузырьков не менее 2,5 с, то практически все ионы, находящиеся внутри пузырька, оседают на его внутреннюю поверхность. Объемная концентрация ионов, при которой пузырьки прекращают ртклоняться в горизонтальном электрическом поле, составляет величину, равную

1,6.10 Кл/м . Подставив измеренные величины в формулу =- — рг

2 зя определяют величину электрокинетического потенциала пузырьков газа в растворе с концентрацией 10" моль/л додецилсульфата натрия = -6-10 В, которая хорошо согласуется с величиной электрокинетического потенциала пузырьков газа в растворе анапогично.— го типа и известной концентрации.