Способ определения электрокинетического потенциала коллоидных частиц

 

Изобретение касается исследования жидких дисперсных систем и может использоваться в химической технологии , при исследовании суспензий микроорганизмов и клеток, загрязнений в маслах, топливах и т.п. Цель изобретения - повышение точности определения электрокинетического потенциала путем увеличения числа циклов измерений и сокращения дрейфовой длины коллоидных частиц. Способ включает окрашивание суспензии частиц флуоресцирующим красителем, помещение окрашенной суспензии частиц между плоскопараллельными электродами оптической ячейки, на которые подается напряжение, и измерение фцуоресценции окрашенной суспензии частиц. Цель достигается путем подачи на электроды знакопеременного импульсного напряжения меняющейся частоты и определения по максимуму измеренчон флуоресценции оптимального значения частоты, по которой и определяют электрокинетический потенциал. 2 шт. (Л С

СОЮЭ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (В

2 А1 (51)5 G 01 N 21/64

eoEcoI63HAlf

ИА(ЕНТНО ТЕЗЩщ гд, Б "1 Б ЛИОТАР К,а

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4458944/25 (22) 12.07.88 (46) 23.06.91. Бюл. h» 23 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) А.Г.Варехов (53) 535.37(088 ° 8) (56) Электрооптика коллоидов. / Под ред. Духина С.С. — Киев: Наукова думка, 1977, с.78.

Остерман Л.А. Иетоды исследования белков и нуклеиновых кислот. Электрофорез и ультрацентрифугирование. — И.: Наука, 1981, с.3-7. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕННОЮ ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА КОЛЛОИДНЫХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение касается исследования жидких дисперсных систем и может использоваться в химической технологии, при исследовании суспенэий микИзобретение касается исследования жидких дисперсных систем и может быть использовано в химической технологии, а также при исследовании суспенэий микроорганизмов и клеток, частиц загрязнений в маслах топли1 ве и т.п., т.е. для микрогетерогенных систем с размерами частиц 0,1

10 мкм. .Цель изобретения — повышение точности определения электрокинетического потенциала путем увеличения числа циклов измерений и сокращения дрейфовой длины коллоидных частиц.

2 роорганизмов и клеток, загрязнений в маслах, топливах и т.п, Цель изобретения — повышение точности определения электрокинетического потенциала путем увеличения числа циклов измерений и сокращения дрейфовой длины коллоидных частиц. Способ включает окрашивание суспенэии частиц флуоресцирующим красителем, помещение окрашенной суспензии частиц между плоскопараллельными электродами оптической ячейки, на которые подается напряжение, и измерение флуоресценции окрашенной суспензии частиц.

Цель достигается путем подачи на электроды знакопеременного импульсного напряжения меняющейся частоты и определения по максимуму измеренной флуоресценции оптимального значения частоты, по которой и определяют электрокинетический потенциал, 2 ил.

На фиг.1 показана блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 — временные соотношения сигналов в устройстве.

Электрокинетический потенциал определяют по измерениям электрофоретической подвижности частиц при их движении в электрическом поле.

Элементарная теория способа сводится к следующим соотношениям.

В установившемся электрофорезе выполняется равенство движущей сферические частицы силы и силы сопротивления среды, т.е.

1658042

qL = 6!I г)U где q — заряд частицы;

F. — напряженность поля в межэлектродном промежутке;

r — - радиус сферической частицы; — динамическая вязкость среды

Ч вЂ” скорость движения частицы.

Если далее определить Е из соотношения (закон Ома) j =GE (G удельная объемная проводимость суспензии, j — плотность тока между электродами), à V - из соотношения

Ч 1/Т „ /2) (1 — расстояние между электродами, Т „т — период напрк«ения между электро.,ами, соответствующий перемещению частицы от эл ктрода до электрода), то можно злпис- ть

>О Я 211.

«37Г, 1.8

4юГ Е г Е Ро) 35 (( подстановке G --ОЕОЯ2, Я = 2 « Ftù,. и, г. †-- =, получают соот4%Ерш.г ношение

6 1 F „, tä афпг Й

j которое при заданных, 1, j и танГз генсе угла потерь tg k = †â€,-, котоЕ 50 рые могут считаться константа...п, Ь определяет электрокинетический потенциал как функцию единственного параметра — частоты переключений направления поля между электродами F „,, 55 соответствующей при каждом направлении полл прохождению частицы от электрода до электрода. При этом оптималь1 25 где E — диэлектрическая проницаемость среды;

Fq — электрическая постояннал, 8,85 ° 10 Ф-м

В общем случае Я = с — j (Я +

+ f ) (Еp — дисперсиопная диэлектри- 30

lI

3 ческая проницаемость растворителя, г I для воды C, = 80, : р — потери в раP створителе, > = () / (03 F ) — потери за счет растворенного электролита) и, кроме, того, 5 /(Я o) )7. Ep . При ная частота F ц соответствует максимальному сигналу флуоресценции, так как концентрация частиц дисперсной фазы в апертуре фотометрической системы при этом максимальная, а по времени получение максимального сигнала соответствует T „ /4 для каждого из направлений электрического поля. Для расчета электрокинетического потенциала требуются значения

1, j, ting. Причем первые три параметра задаются конструкцией ячейки и условиями проведения способа, а значения tg dt должны быть заданы в виде частотной зависимости для каждой используемой дисперсионной среды. В целом соотношение для соответствуеч случаю низких частот и слабых полей, т.е. сохранению двойного электрического слоя у поверхности частицы при ее движении.

Устройство дпя реализации способа включает в себя кварцевую кювету 1, сетчатые электроды 2, источник 3 све— та, возбуждающего флуоресценцию,входное 4и выходное 5 окна кюветы, диафрагму 6 фотометрической системы, фотоприемник 7, усилитель 8 сигнала флуоресценции, генератор 9 импульсного напряжения меняющейся частоты, блок 10 фиксации частоты F „„, формирователь 11 импульса строба и измеритель 12 частоты. На фиг.2 приняты обозначения . а - знакопеременное напряжение, подаваемое на электроды кюлеты; б - сигнал фпуоресценции; в — импульс строба.

Для окрашивания суспензии используют 1-анилинпафталин-8-сульфонат (AHC), флуоресценция которого возбуждается при длине волны 365 нм.

Флуоресценция измеряется при длине

ttолны 510 нм.

Способ осуществляют следующим образом.

Кварцевая кювета 1 с сетчатыми электродами 2 служит для помещения предварительно окрашенной суспензии коллоидных частиц. Свет, возбуждающий флуоресценцию, попадает в кювету от источника 3 через входное окно 4 кюветы 1. Сигнал флуоресценции через выходное окно 5 кюветы 1 и диафрагму 6 фотометрической системы падает на фотоприемник 7 и

;силивается усилителем 8 сигнала фулоресценции. Знакопеременное напряжение на электроды подается от ге1658042 6 пример флуктуации плотности тока, ции поскольку сама частота есть среднее число электрофоретических пере5 мещений частиц за единицу времени.

Следовательно, использование знакопеременного поля и измерение его частоты эквивалентно серии последовательных электрофоретических экспериментов с автоматическим усреднением их результатов, что обеспечивает повышение точности определен- ния электрокинетического потенциала.

5 нератора 9 импульсного напряжения меняющейся частоты. Блок 10 фикса частоты Го управляется сИгналом от формирователя 11, а измеритель

12 частоты индуцирует значение Fgpg

Приготовляют пробу объемом 3 мп суспензии частиц. К пробе добавляют раствор АНС в количестве, соответствующем конечной концентрации 2 х

"5 х 1О моль. Кювету с пробой помещают в кюветный узел фпуориметра. На электроды кюветы подают знакопереме ное напряжение от генератора 9 амплитудой, равной 1 200 В. При этом ток между электродами равен л-3 мА, плотность тока 10 А.м, а равновесный нагрев кюветы не превышает 0,1 С.

Частоту измеряют в трех диапазонах:

F = 0,1-1,0 Гц ступенями 6,Р = 0,01 Гц; 20

F = 1-10 Гц ступенями 4F * 0,1 Гц;

F = 10-100 Гц ступенями ДF = 1 Гц, т.е. с ошибкой 11. Вычисление Р по известной частоте F „ сводится к умножению на постоянный множитель 25 ба 1 tg3!j .

Проведение электрофореза в знакопеременном электрическом поле позволяет сократить дрейфовую лину, так как к моменту подачи очередного 30 импульса напряжения, частота которого равна Г п, граница окрашивания сформирована, поскольку все частицы располагаются вблизи электрода и старт их по направлению к про35 тивоположному электроду происходит одновременно. Сокращение дрейфовой длины позволяет исключить влияние тепловой конвекции. Измерение частоты знакопеременного поля автоматиче- 40 ски усредняет неточности остальных параметров, определяющих способ, наФормула изобретения

Способ определения электрокинетического потенциала коллоидных часе Л тиц, включающий окрашивание суспензии частиц фпуоресцирующим красителем, помещение окрашенной суспензии частиц между плоскопараллельными электродами электрооптической ячейки, подачу на плоскопараллельные электроды электрооптической ячейки напряжения и измерение интенсивности флуоресценции окрашенной суспензии частиц, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения электрокинетического потенциала путем увеличения числа циклов измерений и сокращения дрейфовой длины коллоидных частиц, на плоскопараллельные электроды электрооптической ячейки подают знакопеременное импульсное напряжение меняющейся частоты, по максимуму измеренной интенсивности фпуоресценции определяют оптимальную частоту знакопеременного импульсного напряжения и по этой частоте определяют электроки-. нетический потенциал.

1658042 фиг.1

Составитель В.Захаров

Редактор Т.Иванова Техред Л.Сердюкова

КоРРектоР С.Шекмар

Заказ 2431 Тирак 412 Подписное

ВНИКПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101