DE2337165B2 - Method and device for measuring the electro-magnetic potential (Z potential) - Google Patents
Method and device for measuring the electro-magnetic potential (Z potential)Info
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eineThe invention relates to a method and a
ίο Vorrichtung zur Messung des elektrokinetischen Potentials einer Dispersion, insbesondere unter rauhen Betriebsbedingungen.ίο Device for measuring the electrokinetic potential a dispersion, especially under harsh operating conditions.
Das elektrokinetische Potential dispergierter Stoffe (Teilchen) wird bedingt durch die Ausbildung einer elektrischen Doppelschicht. Diese kommt dadurch zustande, daß sich bei der Berührung zweier Phasen diejenige mit der höheren Dielektrizitätskonstanten positiv gegenüber der anderen Phase auflädt Diese Aufladungen sichern beispielsweise die Stabilität disperser Systeme. Bei Kenntnis des elektrokinetischen Potentials kann man durch gezielte Elektrolytzugabe dieses Potentail und die Stabilität disperser Systeme beeinflussen, wodurch beispielsweise bei der Abwasserklärung eine optimale Ausflockung der festen Bestandteile oder in der pharmazeutischen Industrie eine Langzeitstabilität von Dispersionen erreichbar istThe electrokinetic potential of dispersed substances (particles) is caused by the formation of a electrical double layer. This comes about because when two phases come into contact with each other the one with the higher dielectric constant charges it positively compared to the other phase Charges ensure, for example, the stability of disperse systems. Knowing the electrokinetic This potential and the stability of disperse systems can be increased by the targeted addition of electrolytes influence, whereby for example in the sewage treatment an optimal flocculation of the solid constituents or long-term stability of dispersions can be achieved in the pharmaceutical industry
Es ist eine Reihe von Verfahren und Vorrichtungen der genannten Art bekannt geworden, nach denen das elektrokinetische Potential gemessen werden kann. DieA number of methods and devices of the type mentioned have become known, according to which the electrokinetic potential can be measured. the
.so Grundlagen dieser Verfahren und Vorrichtungen sind beispielsweise die Elektroosmose, das Strömungspotential, die Elektrophorese und das Sedimentationspotential. Mit Hilfe dieser bekannten Verfahren und Vorrichtungen sind nur diskontinuierliche Messungen möglich, weil zur Bestimmung des elektrokinetischen Potentials eine Probe aus einer Substanz genommen und in die entsprechende Meßvorrichtung eingebracht werden muß. Solche Meßvorgänge einschließlich der immer notwendigen Reinigungsschritte sind sehr.so the fundamentals of these processes and devices are for example electroosmosis, streaming potential, electrophoresis and sedimentation potential. With the help of these known methods and devices, only discontinuous measurements are possible possible because a sample is taken from a substance to determine the electrokinetic potential and must be introduced into the corresponding measuring device. Such measurements including the cleaning steps are always necessary
-to zeitraubend. Außerdem ist der apparative Aufwand meistens sehr erheblich. Insbesondere für die Überwachung der industriellen Fertigungen von suspendierten oder dispergieren Systemen sind die bisher bekannt gewordenen Vorrichtungen oft zu empfindlich und zu störanfällig.-to time consuming. In addition, the outlay on equipment is required mostly very considerable. In particular for monitoring the industrial production of suspended or disperse systems, the previously known devices are often too sensitive and too prone to failure.
Aus der DE-OS 22 49 161 ist ein Verfahren zur Bestimmung des Zeta-Potentials von suspendierten kolloidalen Partikeln bekannt, wobei mit einem außerordentlich hohen optischen und elektronischen Aufwand eine quasi kontinuierliche Messung dadurch erreicht wird, daß längs einer auf einem Mikroskoptisch angeordneten elektrophoretischen Zelle ein Spannungsgradient aufgebaut wird, in die Zelle eine Probe der suspendierten kolloidalen Partikel eingeführt, innerhalb der Zelle das Mikroskopbild der kolloidalen Partikel abgetastet wird, die Teilchen in ihrer Bewegung verfolgt und bestimmt werden, sodann die Daten der Partikelbewegung gespeichert, aus diesen Daten die Partikelgeschwindigkeit berechnet und das Zeta-Potential aus der Partikelgeschwindigkeit dem Spannungsgradienten über der Zelle und der Temperatur der Probe der suspendierten kolloidalen Partikel bestimmt wird.From DE-OS 22 49 161 a method for determining the zeta potential of suspended colloidal particles known, with an extraordinarily high optical and electronic Effort a quasi-continuous measurement is achieved in that one along a microscope stage arranged electrophoretic cell, a voltage gradient is built up into the cell a sample of the suspended colloidal particles introduced inside the cell the microscope image of the colloidal Particle is scanned, the movement of the particles is tracked and determined, then the data of the Particle movement is stored, from this data the particle velocity and the zeta potential are calculated from the particle velocity, the voltage gradient across the cell and the temperature of the sample the suspended colloidal particles is determined.
Mit diesem bekannten Verfahren ist zwar mit einem unwahrscheinlichen Aufwand vom Prinzip her eine sehr exakte Messung des Zeta-Potentials einzelner kolloidaler Teilchen möglich, in der Praxis werden aber alle 30 Sekunden einzelne Messungen durchgeführt, so daß ein statistisch einigermaßen gesicherter Meßwert erst nachWith this known method, in principle, it is a very with an improbable effort Exact measurement of the zeta potential of individual colloidal particles is possible, but in practice every 30 Seconds individual measurements are carried out, so that a statistically reasonably reliable measured value only after
ca. 30 Minuten als mögliche Regelgröße zur Verfugung sieht Außerdem muß bei dieser Vorrichtung die Bewegung der Einzelteilchen, erzeugt durch die Wirkung des elektrischen Feldes, von einen \ Operator verfolgt werden und schließlich erfordert diese Vorrichtung die Benutzung empfindlicher optischer und elektronischer Bauteile, die einen regelmäßigen technischen Service benötigen.about 30 minutes as a possible control variable for grouting provides Furthermore, in this apparatus, the movement of the individual particles, produced by the action of the electric field are tracked by a \ operator, then, this apparatus requires the use of sensitive optical and electronic components, the regular one must need technical service.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin,, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen bei geringem apparativem Aufwand das elektrokinetische Potential, insbesondere unter rauhen Betriebsbedingungen, kontinuierlich meßbar istThe object of the present invention is therefore a method and a device indicate with which the electrokinetic potential, in particular is continuously measurable under rough operating conditions
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus der zu untersuchenden Dispersion ein Probenstrom kontinuierlich abgezweigt und durch eine Trennzelle geschickt wird, in der der stetig fließende Probenstrom einem Magnetfeld oder eine;n elektrischen Feld ausgesetzt und in mehrere TeiJströme zerlegt wird, welche dann durch Meßzellen geleitet werden, in denen der Feststuffgehalt der einzelnen Teilströme kontinuierlich bestimmt wird.The object is achieved according to the invention in that from the dispersion to be examined a Sample stream is continuously branched off and sent through a separating cell in which the continuously flowing Sample stream exposed to a magnetic field or an electric field and divided into several partial currents is decomposed, which are then passed through measuring cells in which the solid content of the individual Partial flows is determined continuously.
Das erfindungsgemäße Verfahren beeinflußt weder das zu untersuchende System noch den Meßvorgang selbst, da vernachlässigbar geringe Probenströme aus der Dispersion abzweigbar sind. In der Trennzelle, die in der Regel einen Einlauf und zwei Ausläufe aufweist, wird der abgezweigte Probenstrom einem starken Magnetfeld ausgesetzt, das senkrecht zur Strömungsrichtung des Probenstromes und zu der Ebene, in der der Einlauf und die Ausläufe der Trennzelle liegen, verläuft Dieses Magnetfeld bewirkt, daß die suspendierten Teilchen, je nach dem Vorzeichen und der Stärke der auf ihnen befindlichen Ladungen, mehr oder weniger stark aus der Strömungsrichtung abgelenkt werden, und zwar in einer Richtung, die senkrecht auf den Richtungen eier Strömung und des Magnetfeldes steht Das Magnetfeld bewirkt also in der Trennzelle eine Trennung der im Dispersionsmittel dispergierten Teilchen, wobei unterschiedlich geladene Teilchen mehr oder weniger stark in entgegengesetzte Richtungen abgelenkt werden. Erfahrungsgemäß befinden sich in einer Dispersion jedoch fast ausschließlich nur Teilchen einer Polarität, da entgegengesetzt geladene Teilchen sofort agglomerieren, wobei die Agglomerate dann eine Ladung besitzen, die im wesentlichen der Differenz der Ladungen der Teilchen voi der Agglomeration entspricht. Je nach dem Vorzeichen der Partikelladungen und der Richtung des Magnetfeldes wird durch einen der erwähnten Ausläufe der Trennzelle eine feststoffreichere Dispersion ausströmen, wobei die Stärke der Trennung auch noch abhängt von der Strömungsgeschwindigkeit und Turbulenz. Der Wirkungsgrad der Trennung kann dabei durch die genannten Faktoren, nämlich Stärke der Teilchenladung, Stärke des Magnetfeldes, Strömungsgeschwindigkeit und Turbulenz, von nahezu 0 bis fast 1 varriert werden. Nur beim isoelektrischen Punkt ist kein Unterschied im Feststoffgehalt zwischen den die Trennzelle verlassenden Teilströmungen festzustellen. Die nach der Trennung aus der Trennzelle austretenden Teilströme strömen in Meßzellen ein, in denen mittels bekannter weiter unten erwähnter Methoden der Feststoffgehalt in den einzelnen Teilströmen bestimmt wird. Aus der Größe und dem Vorzeichen der Differenz der Feststoffgehalte kann auf die Größe und das Vorzeichen der Ladung der disDereierten Teilchen und damit auf die Größe desThe method according to the invention influences neither the system to be examined nor the measuring process even, since negligibly small sample flows can be branched off from the dispersion. In the separation cell in usually has one inlet and two outlets, the branched off sample stream becomes a strong one Exposed to a magnetic field perpendicular to the direction of flow of the sample stream and to the plane in which the inlet and the outlets of the separating cell are located, this magnetic field causes the suspended particles, depending on the sign and the strength of the charges on them, more or less strongly deflected from the direction of flow in a direction perpendicular to the directions of the flow and the magnetic field The magnetic field causes a separation of those dispersed in the dispersion medium in the separating cell Particles, with differently charged particles more or less strongly in opposite directions to get distracted. Experience has shown, however, that there are almost exclusively only particles in a dispersion one polarity, since oppositely charged particles agglomerate immediately, the agglomerates then having a Have charge which corresponds essentially to the difference in the charges of the particles from the agglomeration. Depending on the sign of the particle charges and the direction of the magnetic field, a dispersion richer in solids will flow out through one of the aforementioned outlets of the separation cell, the strength of the Separation also depends on the flow velocity and turbulence. The efficiency of the Separation can be due to the factors mentioned, namely strength of the particle charge, strength of the magnetic field, flow velocity and turbulence of almost 0 to almost 1 can be varied. Only at the isoelectric point is there no difference in solids content between those leaving the separating cell Determine partial flows. The partial flows emerging from the separation cell after separation flow into Measuring cells, in which the solids content in the individual partial flows is determined. From the size and sign of the difference in the solids content can affect the size and the sign of the charge of the dispersed particles and thus the size of the
Das erfindungsgemäße Verfahren ist direkt an der Produktionsstätte der Dispersion oder deren weitere Be- bzw. Verarbeitungsstationen anwendbar. Eine Probenentnahme im Sinne der bekannten diskontinuierlichen Meßverfahren ist nicht mehr notwendig, so daß eine kontinuierliche Messung des elektrokinetischen Potentials gewährleistet ist Dadurch ist ,"ine laufende Überwachung des elektrokinetischen Potentials gestatThe inventive method is directly at the production site of the dispersion or its further Processing stations applicable. Sampling in the sense of the known discontinuous measuring method is no longer necessary, so that a continuous measurement of the electrokinetic potential is guaranteed Monitoring of the electrokinetic potential allowed tet, wodurch eine Kontrolle und Regelung aller vomtet, whereby a control and regulation of all from
der Trennzelle erreicht werden, wobei das elektrische Feld vorzugsweise senkrecht zur Strömungsrichtung und in der durch den Zulauf und die Ausläufe gebildeten Ebene liegt In diesem Falle entspricht das Prinzip der Trennung der dispergierten Teilchen demjenigen derthe separation cell can be achieved, with the electrical Field preferably perpendicular to the direction of flow and in that formed by the inlet and the outlets In this case, the principle of separation of the dispersed particles corresponds to that of the
Die genannten Elektroden können auch dazu verwendet werden, das Potential zwischen den Seitenwänden der Trennzelle zu messen, das infolge der vom Magnetfeld bewirkten Ablenkung der geladenen disperse gierten Partikel erzeugt wird. Dieses Potential entspricht der aus der Physik bekannten, beim Hall-Effekt auftretenden Hall-Spannung.The electrodes mentioned can also be used to measure the potential between the side walls of the separation cell, which is due to the from Magnetic field caused deflection of the charged dispersed particles is generated. This potential corresponds to that known from physics for the Hall effect occurring Hall voltage.
Eine sehr elegante und genaue und wenig aufwendige Bestimmung des Fectstoffgehalts ist durch Messung derA very elegant, precise and inexpensive determination of the Fectstoffhalts is by measuring the Trübung der die Meßzellen durchströmenden Dispersionen erreichbar, wobei zur Durchführung der Trübungsmessung die Meßzellen durch geeignete Meßküvetten gebildet werden. Die verwendeten Lichtstrahlen können dabei die Küvetten in Strömungsrich-Turbidity of the dispersions flowing through the measuring cells can be achieved, with the implementation of the Turbidity measurement the measuring cells are formed by suitable measuring cuvettes. The light beams used can move the cuvettes in the direction of flow.
J5 tung der Dispersion oder quer dazu durchsetzen. Bei sehr geringen Trübungen bzw. Trübungsunterschieden kann zur Erhöhung der Empfindlichkeit der Meßanordnung Wechsellicht verwendet werden, das in den Fotozellen ein Wechselstromsignal erzeugt, das inJ5 direction of the dispersion or enforce across it. at very slight opacities or differences in opacity can be used to increase the sensitivity of the measuring arrangement alternating light that is in the Photocells generate an alternating current signal, which in bekannter Weise verstärkt werden kann.can be strengthened in a known manner.
Die Ausgangssignale der Fotozellen können direkt oder verstärkt Dosiereinrichtungen zugeführt werden, über die zur Regelung des elektrokinetischen Potentials und damit zur Erzielung bestimmter, vom elektrokineti-The output signals of the photocells can be fed directly or amplified to metering devices, on the control of the electrokinetic potential and thus to achieve certain, from the electrokinetic
4Γ) sehen Potential abhängiger Eigenschaften bestimmte Elektrolyte der Dispersion zugeführt werden können.4 Γ ) see potential-dependent properties certain electrolytes can be added to the dispersion.
Ist die Leitfähigkeit der die Meßzellen durchströmenden Dispersion abhängig vom Feststoffgehalt, kann der Feststoffgehalt auch durch entsprechende LeitfähigIf the conductivity of the dispersion flowing through the measuring cells depends on the solids content, the Solid content also through appropriate conductivity keitsmessungen bestimmt werden. Aus dem Unter schied der Leitfähigkeit kann dann auf das Zeta-Potential geschlossen werden.can be determined. From the sub If the conductivity is different, conclusions can be drawn about the zeta potential.
Haben die Feststoffteilchen ein spezifisches Gewicht, das ausreichend von demjenigen des DispersionsmittelsThe solid particles have a specific gravity sufficiently different from that of the dispersant
ν; abweicht, kann mittels einer kontinuierlichen Ringwaage der Gewichtsunterschied zwischen den die Meßzellen durchströmenden Dispersionen festgestellt werden. Aus der Größe und der Differenz des Gewichts kann dann wiederum auf die Größe und das Vorzeichen derν; deviates, the weight difference between the dispersions flowing through the measuring cells can be determined by means of a continuous ring balance. From the size and the difference in weight can then in turn on the size and sign of the Ladungen der dispergierten Teilchen und damit auf das Zeta-Potential geschlossen werden.Charges of the dispersed particles and thus the zeta potential can be inferred.
Um die dem Meßvorgang unterworfene Dispersion nach Durchlauf der Meßzellen weiterverwenden zu können, was insbesondere bei teuren SubstanzenIn order to continue to use the dispersion subjected to the measuring process after it has passed through the measuring cells can, especially with expensive substances wichtig ist, können die einzelnen Probenströme wieder vereinigt und der Dispersion, aus der der Probenstrom entnommen wurde, wieder zugeführt werden. Eine zur Durchführung des Verfahrens nach An-It is important that the individual sample streams can be restored combined and fed back to the dispersion from which the sample stream was taken. One to carry out the procedure after
Spruch 1 geeignete Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Trennzelle, die einen Zulauf und in Durchflußrichtung dem Zulauf gegenüberliegende Ausläufe aufweist, welche jeweils in Meßzellen einmünden, an die Einrichtungen zur Bestimmung des Feststoffgehalts der die Meßzellen durchströmenden Dispersionen angeschlossen sind, wobei die Trennzelle zwischen den Polen eines Magneten angeordnet ist, dessen Magnetfeld senkrecht zur Strömungsrichtung und senkrecht zu der von dem Zlauf und den Ausläufen gebildeten Ebene verläuft, oder zwischen den Elektroden einer Gleichspannungsquelle angeordnet ist, derart, daß das elektrische Feld senkrecht zur Durchströmungsrichtung und parallel zu der durch den Zulauf und die AusläufeSpruch 1 suitable device is characterized by a separation cell that has an inlet and in Direction of flow has outlets opposite the inlet, which each open into measuring cells, to the devices for determining the solids content of the dispersions flowing through the measuring cells are connected, wherein the separating cell is arranged between the poles of a magnet whose magnetic field perpendicular to the direction of flow and perpendicular to the plane formed by the Zlauf and the outlets runs, or between the electrodes of a DC voltage source is arranged in such a way that the electric field is perpendicular to the direction of flow and parallel to that through the inlet and the outlets
gt.Lrnuv.iv.il uutftiii uuagwi IH.111V» ν idi· j -j gt.Lrnuv.iv.il uutftiii uuagwi IH.111V »ν idi · j -j
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sehr kompakt gebaut werden, da insbesondere die Trennzelle und die Meßzellen mit geringem Raumbedarf herstellbar sind. Bei Benutzung von Permanentmagneten zur Erzeugung des magnetischen Feldes gestaltet sich der Aufbau sehr einfach. Die bei Verwendung elektrischer Felder zur Ablenkung der dispergierten Teilchen vorgesehenen Elektroden können direkt seitlich an den Trennzellen befestigt werden. Die Vorrichtung kann unmittelbar an der Produktionsstätte, beispielsweise eines Rührers oder auch eines KJärbeckenzulaufs, aufgestellt werden. Eine Meßwertfernübertragung ist möglich und kann in üblicher Weise durchgeführt werden. Die Vorrichtung weist keine beweglichen oder dem Verschleiß unterworfenen Teile auf. Sämtliche Teile der Vorrichtung sind relativ preisgünstig herstellbar, und die Einrichtungen zur Bestimmung des Feststoffgehalts sind im Handel erhältlich. Das Verfahren erfordert daher bei Verwendung der genannten Vorrichtung einen geringen apparativen Aufwand.The device according to the invention can be made very compact, since in particular the separation cell and the measuring cells can be produced with little space requirement. When using permanent magnets for The setup is very simple to generate the magnetic field. The when using electrical Fields provided for deflecting the dispersed particles can be attached directly to the side of the electrodes Separating cells are attached. The device can be used directly at the production site, for example a stirrer or a KJärbeck inlet, be set up. Remote transmission of measured values is possible and can be carried out in the usual way will. The device has no moving parts or parts subject to wear and tear. All Parts of the device are relatively inexpensive to manufacture, and the devices for determining the Solids are commercially available. The method therefore requires when using the said Device a low expenditure on equipment.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Trennzelle ist gekennzeichnet durch ein flaches, im Querschnitt rechteckiges Rohr, dessen eines Ende sich zum Zulauf hin gleichmäßig verjüngt und dessen anderes Ende in zwei zum Zulauf und zum Rohr symmetrisch angeordnete, sich verjüngende Ausläufe übergeht.A preferred embodiment of the separating cell is characterized by a flat cross-section rectangular tube, one end of which tapers evenly towards the inlet and the other end in merges with two tapered outlets symmetrically arranged towards the inlet and the pipe.
Diese Form der Trennzelle sichert einen gleichmäßigen Zulauf und die Einstellung eines relativ gleichmäßigen Strömungsbildes im rechteckigen Rohr mit geringen Turbulenzen, wenn die Geschwindigkeit der einströmenden Dispersion ausreichend niedrig gehalten wird. Die flache Ausführungsform der Trennzelle bedingt einen Flüssigkeitsstrom geringer Tiefe und großer Breite, wodurch eine große Wechselwirkung zwischen Magnetfeld und den geladenen dispergierten Teilchen und damit eine kräftige Ablenkung auch bei relativ geringen magnetischen Feldstärken erzielbar istThis form of the separating cell ensures a uniform inflow and the setting of a relatively uniform one Flow pattern in a rectangular tube with low turbulence if the speed of the inflowing dispersion is kept sufficiently low. The flat version of the separation cell causes a liquid flow of shallow depth and width, creating a great interaction between the magnetic field and the charged dispersed particles and thus a powerful deflection also at relatively low magnetic field strengths can be achieved
Als Einrichtungen zur Bestimmung des Feststoffgehalts der in die Meßzellen durchströmenden Dispersionen eignen sich insbesondere die an sich bekannten Trübungsmeßeinrichtungen, wobei die Meßzellen für Trübungsmessung geeignete Kflvetten sein müssen, wie auch Einrichtungen zur Messung der Leitfähigkeit oder Einrichtungen zur kontinuierlichen Wägung, wofür als Beispiel die Ringwaage angegeben werden solL Μ Devices for determining the solids content of the dispersions flowing into the measuring cells are particularly suitable turbidity measuring devices, the measuring cells having to be suitable cells for measuring turbidity, as well as devices for measuring conductivity or devices for continuous weighing, of which the ring balance is given as an example should be Μ
Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist, näher erläutert werden.The invention is now based on an embodiment, which is shown schematically in the drawing, are explained in more detail.
Die Abbildung zeigt eine Trennzelle 1, die aus einem Rohr 2 mit rechteckigem Querschnitt besteht, das einen es Zulauf 3 und zwei Auslaufe 4 und 4' besitzt In der Trennzelle fließt ein aus der zu untersuchenden Dispersion abgezweigter Probenstrom 5 mit einer Geschwindigkeit 6 den beiden Ausläufen 4 und 4' zu, wobei die Dispersion zur leichteren Darstellung der Verhältnisse aus einer flüssigen Phase und einer festen Phase aus kugeligen Partikeln bestehen soll, die negativ aufgeladen sein sollen und von denen der Einfachheit halber nur eines 7 dargestellt ist.The figure shows a separating cell 1, which consists of a tube 2 with a rectangular cross-section, one of which is Inlet 3 and two outlets 4 and 4 'have In the separating cell, a flows from the to be examined Dispersion of branched sample stream 5 at a speed 6 to the two outlets 4 and 4 ', wherein the dispersion for the easier representation of the proportions of a liquid phase and a solid Phase should consist of spherical particles that should be negatively charged and of those of simplicity for the sake of only one 7 is shown.
Ein Magnetfeld 8 ist senkrecht zur Strömungsrichtung 6 der Dispersion 5 und senkrecht zur horizontalen Oberfläche der Trennzelle gerichtet. Im Magnetfeld 8 erfahren die wandernden geladenen dispergierten Partikel 7 eine zu ihrer Geschwindigkeit 6 senkrechte Kraft 9, die sogenannte Lorenzkraft, welche die Teilchen im dargestellten Beispiel nach rechts drängt. Die beiden Bewegungskomponenten 6 und 9 setzen sich vektcrici! zu einer Resultierenden zusammen, zu der tatsächlichen Strömungsrichtung 10 der Partikel, so daß im vorliegenden Falle — bei negativ geladenen Teilchen — im rechten Auslauf 4 eine höhere Partikelkonzentration bzw. Feststoffkonzentration als im linken Auslauf 4' entsteht.A magnetic field 8 is directed perpendicular to the flow direction 6 of the dispersion 5 and perpendicular to the horizontal surface of the separation cell. In the magnetic field 8, the wandering, charged, dispersed particles 7 experience a force 9 perpendicular to their speed 6, the so-called Lorenz force, which forces the particles to the right in the example shown. The two movement components 6 and 9 are set vektcrici! together to form a resultant, to the actual flow direction 10 of the particles, so that in the present case - with negatively charged particles - a higher particle concentration or solids concentration arises in the right outlet 4 than in the left outlet 4 '.
Die beiden aus den Ausläufen 4 und 4' austretenden Teilströme 11 und 11' durchfließen die Küvetten 12 und 12'. Diese Küvetten werden von Licht aus Lichtquellen 13 und 13' durchstrahlt, deren Emissionsspektrum auf die Absorption der Dispersion abgestimmt werden kann. Das durchgehende, nicht absorbierte Licht fällt auf lichtempfindliche Elemente 14 und 14', beispielsweise Fotodioden, Fototransistoren, Fotowiderstände oder Fotomultiplier, die ein elektrisches Signal abgeben, dessen Stärke von der durchgehenden Lichtmenge und damit von der Konzentration der dispergierten Teilchen abhängt. Dieses elektrische Signal kann Dosiereinrichtungen (nicht gezeigt) zur definierten Zugabe von Elektrolyten zur Dispersion zugeführt werden, um das elektrokinetische Potential der Dispersion zu beeinflussen. The two substreams 11 and 11 'emerging from the outlets 4 and 4' flow through the cuvettes 12 and 12 12 '. These cuvettes are made of light from light sources 13 and 13 ', the emission spectrum of which is matched to the absorption of the dispersion can. The passing, unabsorbed light falls on photosensitive elements 14 and 14 ', for example Photo diodes, photo transistors, photo resistors or photo multipliers that emit an electrical signal, its strength depends on the amount of light passing through and thus on the concentration of the dispersed particles depends. This electrical signal can metering devices (not shown) for the defined addition of Electrolytes are fed to the dispersion in order to influence the electrokinetic potential of the dispersion.
An den Küvetten 12 und 12' sind Leitungen 15 und 15' angeschlossen, die sich zu einer einzigen Leitung 16 vereinigen, welche wiederum in eine geeignete Mischkammer münden kann, aus der die vermischten Teilströme wieder der Dispersion, aus der der Probenstrom entnommen wurde, zugeführt werden können.Lines 15 and 15 'are attached to cuvettes 12 and 12' connected, which combine to form a single line 16, which in turn in a suitable mixing chamber can open out, from which the mixed substreams again the dispersion from which the Sample stream was taken, can be fed.
Statt durch ein Magnetfeld 8 kann eine Anreicherung der dispergierten Partikel 7 in einem der beiden Ausläufe 4 oder 4' auch durch ein elektrisches Feld bewirkt werden. Zu diesem Zweck versieht man die Trennzelle 1 zweckmäßigerweise, wie dargestellt, mit zwei seitlichen Elektroden 17 und 17' einer Gleichspannungsquelle (nicht gezeigt), um ein elektrisches Feld zu erzeugen, das senkrecht zur Bewegungsrichtung 6 der Partikel 7, jedoch parallel zu der durch den Zulauf 3 und die Ausläufe 4 und 4' gebildeten Ebene gerichtet ist Bei der in der Figur dargestellten Polarität hat das elektrische Feld die Richtung des Pfeiles 18, und es ergeben sich aufgrund der Wechselwirkung zwischen den geladenen Partikeln 7 und dem elektrischen Feld 18 qualitativ die entgegengesetzten Bewegungsverhältnisse wie durch Einwirkung des oben beschriebenen Magnetfeldes 8.Instead of a magnetic field 8, the dispersed particles 7 can be concentrated in one of the two Outlets 4 or 4 'can also be caused by an electric field. For this purpose the Separating cell 1 expediently, as shown, with two lateral electrodes 17 and 17 'of a direct voltage source (not shown) in order to generate an electric field that is perpendicular to the direction of movement 6 of the Particle 7, however, is directed parallel to the plane formed by the inlet 3 and the outlets 4 and 4 ' the polarity shown in the figure, the electric field has the direction of arrow 18, and it arise due to the interaction between the charged particles 7 and the electric field 18 qualitatively the opposite movement conditions as by the action of the one described above Magnetic field 8.
Bei Kontakt mit der Dispersion können die Elektroden auch dazu verwendet werden, das der Hall-Spannung entsprechende Potential zwischen den Seitenwänden der Trennzelle 1 zu ermitteln, das dem Produkt aus Teilchenzahldichte der dispergierten Teilchen und ihrer Ladung umgekehrt proportional istWhen in contact with the dispersion, the electrodes can also be used to Hall voltage to determine the corresponding potential between the side walls of the separation cell 1, the Product of the number density of the dispersed particles and their charge is inversely proportional
Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform ist als schematisches Beispiel aufzufassen. In der PraxisThe embodiment shown in the drawing is to be understood as a schematic example. In practice
wird man die Übergänge von der Trennzelle 1 zu den Meßzellen 12 und 12' und von den Meßzellen zu den Leitungen 15 und 15' zu wählen, daß möglichst keine oder nur vernachlässigbar geringe zusätzliche Turbulenzen entstehen, die u. U. die Meßergubnisse verfälschenthe transitions from the separating cell 1 to the measuring cells 12 and 12 'and from the measuring cells to the Lines 15 and 15 'should be selected so that no additional turbulence, or only negligibly small, is possible arise, which may falsify the measurement results
könnten. Die Ausläufe 4 und 4' der Trennzelle 1 können beispielsweise als Meßküvetten für die Trübungsmessung ausgebildet sein, wobei man zweckmäßigerweise die Küvetten quer zur Stromrichtung der Dispersion durchstrahlt.could. The outlets 4 and 4 'of the separating cell 1 can, for example, be used as measuring cuvettes for measuring turbidity be designed, wherein it is expedient to move the cuvettes transversely to the direction of flow of the dispersion shines through.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings
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1973
- 1973-07-21 DE DE19732337165 patent/DE2337165C3/en not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0223347A2 (en) * | 1985-09-17 | 1987-05-27 | Dorr-Oliver Incorporated | Method and apparatus for determining the zeta potential of colloidal particles |
| EP0223347A3 (en) * | 1985-09-17 | 1988-07-13 | Dorr-Oliver Incorporated | Method and apparatus for determining the zeta potential of colloidal particles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2337165C3 (en) | 1979-11-29 |
| DE2337165A1 (en) | 1975-02-06 |
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