JP3367234B2 - Streaming potential measurement method - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、界面における荷電状態
を示すゼータ電位を求める方法の一つである流動電位法
に関する。
【0002】
【従来の技術】流動電位法は、一対の流動電位測定電極
間に粉体や繊維等の固体試料を充填し、その充填層に流
動液を透過させたときに電極間に発生する電位差すなわ
ち流動電位を測定することによりゼータ電位を求める方
法であるが、これは、次のような原理に基づくものであ
る。
【0003】いま、1本の毛細管の管内に液を押し流す
場合を考える。このときの毛細管の半径をr、長さをl
とする。また、管壁に電気二重層があり、これを分子量
と考え、かつ、その厚さをδ、電位差をζとすれば、単
位面積あたりの電荷qは次の(1)式で与えられる。
【0004】
q=εζ/4πδ ・・・(1)
ただし、ε:液体の誘電率
管の両端に圧力差Pを加え、その場合の液体の移動速度
をuとする(管壁においては移動速度は0、δの距離に
おいてはu)。このとき、単位軸長あたりの内面の摩擦
力Fは(2)式で与えられる。
【0005】
F=2πrηu/δ ・・・(2)
ただし、η:液体の粘性係数
定常状態において、Fは加える圧力とつり合っているか
ら、
2πrηu/δ = Pπr2 /l ・・・(3)
(1)式および(3)式からδを消去して変形すると、
2πruq=Pεr2 ζ/4ηl ・・・(4)
(4)式の左辺は液の移動に伴う電流になる。そこで、
その誘起電圧をEとすれば、毛細管における電流iは
(5)式で与えられる。
【0006】
i=(πr2 λ/l)E ・・・(5)
ただし、λ:液の比導電率
したがって、(4)および(5)式から、
ζ=4πηλE/εP ・・・(6)
(6)式は、Helmholz−Smoluchowskiの式と呼ばれ、流
動電位からゼータ電位を計算する場合に使用される。
【0007】(6)式において、4πηλ/εは測定試
料に対して一定であるから、ゼータ電位(ζ)は流動電
位(E)と圧力(P)の比に関係し、EとPは直線関係
となることがわかる。
【0008】ところで、以上の原理に基づいてゼータ電
位を求めるために、従来の流動電位法では例えば次のよ
うにして測定を行っていた。すなわち、図4に示すよう
に、流動液容器50と排液容器51とを連通させる通路
52上に流動電位測定セル53を設け、このセル53に
備えられた一対の電極54、54間に固体試料55を充
填した状態で、流動液容器50内の液56に排液容器5
1側の圧力(図例では大気圧P1 )より高い一定の圧力
(P2 )を加えて両者の間に差圧(ΔP=P2 −P1 )
を生じさせ、この差圧により流動液容器50側からセル
53内の試料55の充填層を介して排液容器51側へ液
56を流動させる。そして、このときにセル53の電極
54、54間に発生する電位差(流動電位)を測定し、
この測定された流動電位Eと流動圧力(ΔP)とを用い
てゼータ電位を求めていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述のような流動電位
法においては、一般に、流動液とともに試料が流出する
のを防ぐ目的で、上記図4に示したように試料55をフ
ィルタ57、57で挟むことが行われる。その場合、同
種の試料を用いた測定であっても、フィルタ57の種類
が異なると、電極54、54間に発生する流動電位の値
が異なり、したがって求められるゼータ電位の値が異な
るという問題が生じていた。
【0010】本発明は、このような問題に対処するもの
で、フィルタのもつゼータ電位の影響を除去して試料の
みの本来の正しいゼータ電位を求めることができる流動
電位測定法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明は、一対の電極間にフィルタを介して固体試料を充
填・保持し、その充填層に液を流したときにその一対の
電極間に発生する流動電位と液の流動圧力とを測定する
ことにより同試料についてのゼータ電位を求める流動電
位測定法において、次のように構成したことを特徴とす
る。
【0012】すなわち、上記電極間にフィルタを介して
固体試料を保持した状態でゼータ電位を測定する一方、
その測定前または測定後に上記電極間にフィルタのみを
セットした状態でゼータ電位を測定し、前者の測定によ
り得られたデータもしくはゼータ電位から、後者の測定
により得られたデータもしくはゼータ電位を差し引くこ
とにより、上記試料のみのゼータ電位を求めることを特
徴とする。
【0013】
【作用】液を流動させたときに電極間に発生する流動電
位と、そのときの液の流速(または圧力)との関係は、
例えば図1に示すようなものとなる。流動電位は、流動
液の流速が速くなる程、その値の絶対値が大きくなる。
電極と試料(例えば粉)との間にフィルタを介在させた
状態で流動電位(ひいてはゼータ電位)を測定した場
合、フィルタより発生する電位と試料より発生する電位
との代数和の電位が測定されると考えられる。
【0014】この場合、フィルタと試料との相互作用に
より第3の電位が発生する可能性も考えられるが、通常
は測定の目的がそのような相互作用(例えば、フィルタ
と試料である粉とを化学反応させるような場合)の解析
にあるわけではないから、試料に対して化学的に不活性
なフィルタを用いる。したがって、フィルタと試料との
相互作用による電位は考慮する必要がないから、電極と
試料との間にフィルタを介在させた状態で液を流動させ
たときに発生する流動電位は、上述のように試料から発
生する電位とフィルタから発生する電位とが合わさった
ものと考えられる。
【0015】そこで、電極間にフィルタを介して試料を
保持した状態でゼータ電位を測定する一方、その測定前
または測定後に上記電極間にフィルタのみをセットした
状態でゼータ電位を測定し、前者の測定により得られた
データ(図1の例では流動電位)から後者の測定より得
られたデータを差し引くか、あるいは前者の測定により
得られたゼータ電位から後者の測定により得られたゼー
タ電位を差し引く。このようにすると、電極間にフィル
タを介して試料を保持した状態で測定したゼータ電位か
ら同フィルタの持つゼータ電位を除去することができる
から、本来の試料のみのゼータ電位が求められることに
なる。
【0016】なお、本発明方法は、フィルタと試料との
間に相互作用がある場合の解析手段としても有用であ
る。具体的には、例えば、試料に不活性なフィルタを用
いて測定した試料の測定データとそのフィルタのみの測
定データとから、そのときの試料のみのゼータ電位もし
くは流動電位等のデータを求める一方、相互作用を見た
いフィルタを用いて測定した試料の測定データとそのフ
ィルタのみの測定データとから、そのときの試料のみの
ゼータ電位もしくは流動電位等のデータを求め、両ゼー
タ電位もくしは流動電位等のデータを比較することによ
って後者のフィルタと試料との間の相互作用を調べるこ
とができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。本
発明方法は、例えば図2に示すような流動電位測定装置
を用いて実施することができる。まず、この流動電位測
定装置について説明する。
【0018】同図に示すように、流動電位測定装置1
は、固体試料(本実施例では粉)の充填層2をフィルタ
f、fを介して一対の電極3、3で挟んでなる流動電位
測定セル(以下、セル)4と、このセル4に液供給通路
5を介して供給すべき流動液6を収容する流動液容器7
と、セル4を通過した後の流動液6を排液通路8を介し
て回収する排液容器9とを有する。ここで、排液通路8
には、同通路を開閉する流動バルブ10が設けられてい
る。また、セル4は、流動液6が充填層2を通過する際
に両電極3、3間に発生する流動電位を、同電極3、3
に接続されたアンプ11を介して本装置内蔵のCPU
(図示せず)に出力するようになっている。
【0019】上記流動液容器7は、耐圧気密構造の容器
によって構成されている。この容器7には、図示しない
圧力源から供給される液流動用の気体(例えばN2 ガ
ス)を容器7内に導入するための気体導入通路12と、
一端が大気に開放され且つリークバルブ13によって開
閉されるリーク通路14と、容器7内に導入された気体
の圧力を計測してアンプ15を介して上記CPUに出力
する圧力計16とが接続されている。このうち気体導入
通路12には、上記圧力源から供給される気体の圧力を
所定圧に調整する調圧器17と、同通路12を開閉する
気体導入バルブ18とが設けられている。そして、リー
クバルブ13を閉じた状態で気体導入バルブ18を開く
ことにより容器7内に一定圧力の気体を導入し、逆に気
体導入バルブ18を閉じてリークバルブ13を開くこと
により同容器7内の圧力を大気圧と等しくすることがで
きるようになっている。
【0020】一方、排液容器9は、本実施例では耐圧気
密構造の密閉容器によって構成されている。この排液容
器9の上部側には、同容器内の空間の圧力を計測してア
ンプ19を介して上記CPUに出力する圧力計20と、
同空間の温度を測定する温度計(図示せず)と、一端が
大気に開放され且つリークバルブ21によって開閉され
るリーク通路22とが接続されている。そして、流動電
位の測定を行う際には、あからじめ例えば流動バルブ1
0および排液容器側リークバルブ21を閉じた状態で、
同バルブ21を一度開けて排液容器9内を大気に開放さ
せた後再び閉じることにより同容器9側を気密状態に保
つとともに、測定を終えたときにはリークバルブ21を
開くことで同容器9内をリーク通路22を介して大気に
開放しうるようになっている。
【0021】次に、このような流動電位測定装置1を用
いて流動電位を測定する場合の本実施例方法について説
明する。この実施例では、セル4の一対の電極3、3間
にフィルタf、fを介して固体試料の充填層2を保持し
た状態で流動電位等を測定してゼータ電位を求める一
方、その測定前または測定後に同電極3、3間にフィル
タf、fのみをセットした状態(固体試料を充填しない
状態)で流動電位等を測定してゼータ電位を求める。
【0022】流動電位の測定は、流動液容器7内に一定
圧力の気体を導入し、その気体圧力により流動液容器7
側からセル4を介して排液容器9側に液6を流動させ、
そのとき電極3、3間に発生する電位を測定することに
よって行う。
【0023】今、図3に示すように、縦軸に流動電位、
横軸に流動液6の圧力または流速を取ったグラフ上にお
いて+(プラス)勾配の特性、つまり流動液6の流速ま
たは圧力の増加に伴って電位も増加するような特性を有
する試料((A)で示す)を用いて上記の測定を行った
ものとする。この場合、フィルタfが試料の勾配より大
きな値の−(マイナス)勾配を持つようなものであれ
ば、電極3、3間にフィルタfのみをセットした状態で
流動電位を測定した結果として同図の(B)に示すよう
なグラフが得られ、このフィルタfを用いて行った試料
の流動電位等の測定結果としては同図の(C)に示すよ
うなグラフ、つまり−の勾配をもったグラフ、したがっ
て−のゼータ電位が得られる。一方、上記試料と同じ+
勾配の特性をもつ他のフィルタf’を用いた場合には、
電極3、3間にフィルタf’のみをセットした状態で流
動電位を測定した結果として同図の(D)に示すような
グラフが得られ、このフィルタf’を用いて行った試料
の流動電位等の測定結果としては同図の(E)に示すよ
うなグラフが得られる。
【0024】このように同じ試料の場合でも、電極3と
試料(充填層2)との間にセットされるフィルタによっ
て測定結果に+と−の差が生じる。このような点につい
て従来においては充分に検討したものはなく、これを表
面伝導や圧力損失の問題として、あるいは試料とフィル
タとの相互作用の問題として処理していた。しかし、流
動電位法の理論およびそれに基づく実験結果を詳しく解
析すると、実際には表面伝導等による場合は少なく、フ
ィルタに起因する電位分を無視していたために生じた問
題と考えられる。
【0025】そこで、本実施例では、このようなフィル
タに起因する電位の影響を考慮して、フィルタを用いて
試料の流動電位を測定した結果から、そのフィルタに起
因する電位分を取り除くことにより、試料のみの正しい
ゼータ電位を求める。具体的には、上述の2つの測定結
果から得られた2種類のゼータ電位、つまりセル4の一
対の電極3、3間にフィルタf、fを介して固体試料の
充填層2を保持した状態で流動電位を測定した結果得ら
れたゼータ電位ζm と、同電極3、3間にフィルタf、
fのみをセットした状態(固体試料を充填しない状態)
で流動電位を測定した結果得られたゼータ電位ζf とを
用い、前者のゼータ電位ζm から後者のゼータ電位ζf
を差し引くことにより、試料のみのゼータ電位ζs を求
める。こうしてζs =ζm −ζf から試料のみがもつ本
来の正しいゼータ電位ζs を求めることができる。
【0026】ここで、本実施例方法の効果を確認するた
めに行った実験について説明する。なお、以下の実験で
は、次のような固体(試料)と液体とを組み合わせてな
るサンプルを用いた。
【0027】固体:ガラス球
イオン交換樹脂で洗浄、デカンテーションを3〜4回繰
り返したもの。
液体:PH9の緩衝溶液1に対しイオン交換水4で希釈
した上で、これにKClを加えて0.001Nとし、最
終的にPH9.1、導電率6.84×10-4S/cmと
なるよう調整したもの。
【0028】このようなサンプルを用い、以下に示す2
種類のフィルタの各場合(いずれも液排出側のみ装着)
につきゼータ電位の測定を行った。このとき、サンプル
の充填層の圧力損失の影響を小さくするため2mmセル
を使用した。
【0029】実験:ガラス繊維からなるフィルタを用
いてサンプルを測定。
実験:セルロースからなるフィルタを用いてサンプル
を測定。
実験:測定で使用したフィルタのみにつき測定。
【0030】実験:測定で使用したフィルタのみに
つき測定。
以上の実験〜における測定結果を次の表1に示す。
【0031】
【表1】
【0032】この表に示した実験と実験の測定結果
を見ると、使用するフィルタが異なれば、得られるサン
プルのゼータ電位も異なることがわかる。また、実験
、の結果から、フィルタ自体もゼータ電位をもつこ
とがわかる。
【0033】以上の測定結果に対し本発明方法を適用す
る。すなわち、実験の測定結果から実験の測定結果
を差し引くと、試料のみのゼータ電位値として−10.
48(mV、以下同じ)の値が得られ、また実験の測
定結果から実験の測定結果を差し引くと、試料のみの
ゼータ電位値として−10.68の値が得られる。両者
は僅かに相違するが、このような相違は誤差の範囲内の
ものであり、ほとんど一致していると言うことができ
る。こうして本発明方法によれば、フィルタの持つゼー
タ電位の影響を除去することができ、試料のみがもつ本
来のゼータ電位値が得られることが確認された。
【0034】
【発明の効果】以上のように、本発明の流動電位測定法
によれば、フィルタを用いて測定した試料の測定結果か
ら同フィルタの持つゼータ電位による影響を取り除くこ
とができるから、本来の試料のみの正しいゼータ電位を
求めることができる。また、フィルタと試料との間に相
互作用があるような場合には、そのような相互作用の解
析手段として本発明方法を用いることができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a streaming potential method which is one of methods for obtaining a zeta potential indicating a charged state at an interface. [0002] The streaming potential method is generated between a pair of streaming potential measuring electrodes when a solid sample such as powder or fiber is filled and a flowing liquid is allowed to permeate the packed layer. This is a method of obtaining a zeta potential by measuring a potential difference, that is, a streaming potential, which is based on the following principle. Now, consider a case in which a liquid is pushed into a single capillary tube. The radius of the capillary at this time is r, and the length is l.
And Further, if there is an electric double layer on the wall of the tube, which is considered to be the molecular weight, the thickness is δ, and the potential difference is ζ, the charge q per unit area is given by the following equation (1). Q = εζ / 4πδ (1) where ε: A pressure difference P is applied to both ends of the liquid dielectric tube, and the moving speed of the liquid at that time is u (moving speed at the tube wall) Is u, at a distance of 0, δ. At this time, the frictional force F on the inner surface per unit axial length is given by equation (2). F = 2πrηu / δ (2) where η: In the steady state of the viscosity coefficient of the liquid, F is in balance with the applied pressure, so 2πrηu / δ = Pπr 2 / l (3) If δ is eliminated from equations (1) and (3) and deformed, 2πruq = Pεr 2 ζ / 4ηl (4) The left side of equation (4) is a current accompanying the movement of the liquid. Therefore,
Assuming that the induced voltage is E, the current i in the capillary is given by equation (5). I = (πr 2 λ / l) E (5) where λ: specific conductivity of the liquid. Therefore, from equations (4) and (5), ζ = 4πηλE / εP (6) The equation (6) is called the Helmholz-Smoluchowski equation, and is used when calculating the zeta potential from the streaming potential. In equation (6), since 4πηλ / ε is constant with respect to the measurement sample, the zeta potential (ζ) is related to the ratio of the streaming potential (E) to the pressure (P), and E and P are linear. It turns out that it becomes a relationship. By the way, in order to obtain the zeta potential based on the above principle, the conventional streaming potential method measures, for example, as follows. That is, as shown in FIG. 4, a streaming potential measurement cell 53 is provided on a passage 52 that connects the flowing liquid container 50 and the drainage container 51, and a solid is placed between a pair of electrodes 54 provided in the cell 53. With the sample 55 filled, the liquid 56 in the fluid container 50 is
A constant pressure (P 2 ) higher than the pressure on one side (in the illustrated example, the atmospheric pressure P 1 ) is applied, and a pressure difference (ΔP = P 2 −P 1 ) between the two.
The liquid 56 flows from the fluid container 50 side to the drain container 51 side through the packed layer of the sample 55 in the cell 53 by the pressure difference. At this time, a potential difference (flow potential) generated between the electrodes 54 of the cell 53 is measured,
The zeta potential was determined using the measured streaming potential E and the flowing pressure (ΔP). In the streaming potential method described above, the sample 55 is generally filtered with a filter 57 as shown in FIG. 4 in order to prevent the sample from flowing out together with the flowing liquid. , 57. In this case, even if the measurement is performed using the same kind of sample, if the type of the filter 57 is different, the value of the streaming potential generated between the electrodes 54 is different, and therefore, the value of the zeta potential obtained is different. Had occurred. The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a streaming potential measurement method capable of removing the influence of the zeta potential of a filter and obtaining an original correct zeta potential of only a sample. Aim. In order to achieve the above-mentioned object, the present invention fills and holds a solid sample through a filter between a pair of electrodes and, when a liquid flows through the packed layer, fills and holds the solid sample. A streaming potential measurement method for determining the zeta potential of the same sample by measuring the streaming potential generated between a pair of electrodes and the flowing pressure of the liquid, is characterized in that it is configured as follows. That is, while the zeta potential is measured with the solid sample held between the electrodes via a filter,
Before or after the measurement, measure the zeta potential with only the filter set between the electrodes, and subtract the data or zeta potential obtained by the latter measurement from the data or zeta potential obtained by the former measurement. Is used to determine the zeta potential of only the sample. The relationship between the streaming potential generated between the electrodes when the liquid flows and the flow velocity (or pressure) of the liquid at that time is as follows:
For example, it is as shown in FIG. The absolute value of the streaming potential increases as the flow rate of the flowing liquid increases.
When the streaming potential (and thus the zeta potential) is measured with a filter interposed between the electrode and the sample (for example, powder), the potential of the algebraic sum of the potential generated by the filter and the potential generated by the sample is measured. It is thought that. In this case, it is conceivable that a third potential may be generated due to the interaction between the filter and the sample. Usually, however, the purpose of the measurement is to perform such an interaction (for example, to remove the powder which is the filter and the sample). Since the analysis is not in the case of performing a chemical reaction, a filter that is chemically inert to the sample is used. Therefore, since it is not necessary to consider the potential due to the interaction between the filter and the sample, the streaming potential generated when the liquid flows with the filter interposed between the electrode and the sample is as described above. It is considered that the potential generated from the sample and the potential generated from the filter were combined. Therefore, while the zeta potential is measured with the sample held between the electrodes via a filter, the zeta potential is measured before or after the measurement with only the filter set between the electrodes, and the zeta potential is measured. The data obtained by the latter measurement is subtracted from the data obtained by the measurement (the streaming potential in the example of FIG. 1), or the zeta potential obtained by the latter measurement is subtracted from the zeta potential obtained by the former measurement. . In this way, the zeta potential of the filter can be removed from the zeta potential measured while holding the sample via the filter between the electrodes, so that the zeta potential of only the original sample can be obtained. . The method of the present invention is also useful as an analysis means when there is an interaction between the filter and the sample. Specifically, for example, from the measurement data of the sample measured using an inert filter to the sample and the measurement data of only the filter, while determining data such as zeta potential or streaming potential of only the sample at that time, From the measurement data of the sample measured using the filter whose interaction is to be observed and the measurement data of only the filter, data such as zeta potential or streaming potential of only the sample at that time is obtained, and both zeta potentials or streaming potentials are obtained. By comparing such data, the interaction between the latter filter and the sample can be examined. Embodiments of the present invention will be described below. The method of the present invention can be carried out using, for example, a streaming potential measuring device as shown in FIG. First, the streaming potential measuring device will be described. As shown in FIG.
Is a streaming potential measurement cell (hereinafter, referred to as a cell) 4 in which a packed layer 2 of a solid sample (powder in this embodiment) is sandwiched between a pair of electrodes 3 and 3 via filters f and f; Fluid liquid container 7 containing fluid 6 to be supplied via supply passage 5
And a drainage container 9 that collects the fluid 6 having passed through the cell 4 through a drainage passage 8. Here, the drainage passage 8
Is provided with a flow valve 10 for opening and closing the passage. The cell 4 also applies a flowing potential generated between the electrodes 3 and 3 when the flowing liquid 6 passes through the packed bed 2 to the electrodes 3 and 3.
CPU built into the device via an amplifier 11 connected to
(Not shown). The fluid container 7 is constituted by a container having a pressure-resistant airtight structure. The container 7 has a gas introduction passage 12 for introducing a liquid flow gas (for example, N 2 gas) supplied from a pressure source (not shown) into the container 7.
A leak passage 14 whose one end is open to the atmosphere and is opened and closed by a leak valve 13 is connected to a pressure gauge 16 which measures the pressure of gas introduced into the container 7 and outputs the measured pressure to the CPU via an amplifier 15. ing. Among them, the gas introduction passage 12 is provided with a pressure regulator 17 for adjusting the pressure of the gas supplied from the pressure source to a predetermined pressure, and a gas introduction valve 18 for opening and closing the passage 12. Then, by opening the gas introduction valve 18 with the leak valve 13 closed, a gas at a constant pressure is introduced into the container 7, and conversely, by closing the gas introduction valve 18 and opening the leak valve 13, the inside of the container 7 is opened. Can be made equal to the atmospheric pressure. On the other hand, in this embodiment, the drainage container 9 is constituted by a sealed container having a pressure-resistant airtight structure. On the upper side of the drainage container 9, a pressure gauge 20 that measures the pressure of the space in the container and outputs the measured pressure to the CPU via the amplifier 19.
A thermometer (not shown) that measures the temperature of the space and a leak passage 22 that is open at one end to the atmosphere and that is opened and closed by a leak valve 21 are connected. Then, when measuring the streaming potential, the flow valve 1
0 and with the drain container side leak valve 21 closed,
The valve 21 is opened once, the inside of the drainage container 9 is opened to the atmosphere, and then closed again to keep the container 9 side airtight. When the measurement is completed, the leak valve 21 is opened to open the inside of the container 9. Can be opened to the atmosphere via the leak passage 22. Next, a description will be given of a method of the present embodiment when the streaming potential is measured using such a streaming potential measuring apparatus 1. In this embodiment, while the packed layer 2 of the solid sample is held between the pair of electrodes 3 and 3 of the cell 4 via the filters f and f, the streaming potential and the like are measured to obtain the zeta potential. Alternatively, a zeta potential is obtained by measuring a streaming potential or the like in a state where only the filters f and f are set between the electrodes 3 and 3 after the measurement (a state where the solid sample is not filled). The flow potential is measured by introducing a gas at a constant pressure into the fluid container 7 and applying the gas pressure to the fluid container 7.
The liquid 6 flows from the side to the drain container 9 side via the cell 4,
The measurement is performed by measuring a potential generated between the electrodes 3 at that time. Now, as shown in FIG. 3, the ordinate represents the streaming potential,
On the graph in which the pressure or flow velocity of the fluid 6 is plotted on the horizontal axis, a sample having the characteristic of a + (plus) gradient, that is, the characteristic that the potential increases as the flow velocity or pressure of the fluid 6 increases ((A It is assumed that the above measurement has been performed using In this case, if the filter f has a negative (-) gradient larger than the sample gradient, the streaming potential is measured with only the filter f set between the electrodes 3 and 3 as a result. (B) is obtained, and as a result of the measurement of the streaming potential and the like of the sample performed using the filter f, a graph as shown in (C) of FIG. The zeta potential of the graph and thus of-is obtained. On the other hand, +
When another filter f ′ having a gradient characteristic is used,
As a result of measuring the streaming potential in a state where only the filter f 'is set between the electrodes 3 and 3, a graph as shown in (D) of the figure is obtained, and the streaming potential of the sample performed using this filter f' As a result of the measurement, a graph as shown in FIG. As described above, even in the case of the same sample, a difference between + and-occurs in the measurement result due to the filter set between the electrode 3 and the sample (filled layer 2). There has been no sufficient study of such a point in the related art, and the problem has been treated as a problem of surface conduction or pressure loss or a problem of interaction between a sample and a filter. However, when the theory of the streaming potential method and the experimental results based thereon are analyzed in detail, it is thought that this is a problem caused by ignoring the potential component caused by the filter, which is rarely due to surface conduction or the like. Therefore, in the present embodiment, the potential component caused by the filter is removed from the result of measuring the streaming potential of the sample using the filter in consideration of the influence of the potential caused by the filter. Calculate the correct zeta potential of only the sample. Specifically, two types of zeta potentials obtained from the above-described two measurement results, that is, a state where the packed layer 2 of the solid sample is held between the pair of electrodes 3 and 3 of the cell 4 via the filters f and f The zeta potential ζ m obtained as a result of measuring the streaming potential at
When only f is set (solid sample is not filled)
In using the zeta obtained results of the measurement of the streaming potential potential zeta f, the latter of the zeta potential zeta f from the former zeta potential zeta m
By subtracting to determine the zeta potential zeta s samples only. It is possible to find the original correct zeta potential zeta s only sample has thus the ζ s = ζ m -ζ f. Here, an experiment performed to confirm the effect of the method of this embodiment will be described. In the following experiment, a sample formed by combining the following solid (sample) and liquid was used. Solid: a glass ball obtained by repeating washing and decanting three to four times with an ion exchange resin. Liquid: After diluting a buffer solution 1 of PH9 with ion-exchanged water 4 and adding KCl to make it 0.001N, finally a pH of 9.1 and a conductivity of 6.84 × 10 -4 S / cm. Adjusted to become. Using such a sample, the following 2
For each type of filter (both are installed only on the liquid discharge side)
Was measured for zeta potential. At this time, a 2 mm cell was used to reduce the influence of the pressure loss of the packed bed of the sample. Experiment: A sample was measured using a glass fiber filter. Experiment: The sample was measured using a filter made of cellulose. Experiment: Measured only for the filter used in the measurement. Experiment: Measured only for the filter used in the measurement. Table 1 below shows the results of the measurements in the above experiments. [Table 1] From the results of the experiment and the experiment shown in this table, it can be seen that the zeta potential of the obtained sample varies depending on the filter used. Further, from the results of the experiment, it is understood that the filter itself also has a zeta potential. The method of the present invention is applied to the above measurement results. That is, when the measurement result of the experiment is subtracted from the measurement result of the experiment, the zeta potential value of only the sample is −10.
A value of 48 (mV, the same applies hereinafter) is obtained, and a value of −10.68 is obtained as the zeta potential value of only the sample by subtracting the experimental measurement result from the experimental measurement result. Although the two are slightly different, it can be said that such a difference is within an error range and almost coincides. Thus, according to the method of the present invention, it was confirmed that the influence of the zeta potential of the filter can be removed, and the original zeta potential value of only the sample can be obtained. As described above, according to the streaming potential measurement method of the present invention, the influence of the zeta potential of the filter can be removed from the measurement result of the sample measured using the filter. A correct zeta potential of only the original sample can be obtained. When there is an interaction between the filter and the sample, the method of the present invention can be used as a means for analyzing such an interaction.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の作用を説明するために使用したも
ので、フィルタを用いて試料の流動電位を測定した場合
とフィルタのみについて流動電位を測定した場合におい
て、それらの流動電位とそのときの液の流速または圧力
との関係を示すグラフ
【図2】本発明の実施例方法で使用した流動電位測定装
置の一例を示す構成図
【図3】同実施例において、流動電位の測定結果がフィ
ルタの種類によって異なることを示すために使用したグ
ラフ
【図4】従来の流動電位法を説明するために使用した流
動電位測定装置の構成を簡略的に示す構成図
【符号の説明】
2・・・充填層(試料)
3・・・電極
6・・・液
f・・・フィルタBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is used to explain the operation of the method of the present invention, in which the flow potential of a sample is measured using a filter and the flow potential of only a filter is measured. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the streaming potential and the flow velocity or pressure of the liquid at that time. FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a streaming potential measuring device used in the method of the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a graph used to show that streaming potential measurement results differ depending on the type of filter. FIG. 4 is a configuration diagram schematically showing a configuration of a streaming potential measurement apparatus used to explain a conventional streaming potential method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Filled layer (sample) 3 ... Electrode 6 ... Liquid f ... Filter
Claims (1)
料を充填・保持し、その充填層に液を流したときにその
一対の電極間に発生する流動電位と液の流動圧力とを測
定することにより同試料についてのゼータ電位を求める
に当たり、上記電極間にフィルタを介して固体試料を保
持した状態でゼータ電位を測定する一方、その測定前ま
たは測定後に上記電極間にフィルタのみをセットした状
態でゼータ電位を測定し、前者の測定により得られたデ
ータもしくはゼータ電位から、後者の測定により得られ
たデータもしくはゼータ電位を差し引くことにより、固
体試料のみのゼータ電位を求めることを特徴とする流動
電位測定法。(57) [Claims 1] A solid sample is filled and held between a pair of electrodes via a filter, and a flow generated between the pair of electrodes when a liquid flows through the packed layer. In determining the zeta potential of the same sample by measuring the potential and the flowing pressure of the liquid, the zeta potential is measured while holding the solid sample via a filter between the electrodes, while before or after the measurement. The zeta potential is measured with only the filter set between the electrodes, and the data or zeta potential obtained by the latter measurement is subtracted from the data or zeta potential obtained by the former measurement, whereby only the solid sample is measured. A streaming potential measurement method comprising determining a zeta potential.
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