SU1038868A1 - Способ электрофоретического определени дзета-потенциала частиц суспензии - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧ:ЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЗЕТА-ПОТЕНЦИАЛА ЧАСТИЦ СУСПЕНЗИИ, включающий воздействие на суспензию посто нного электрического пол  и измерение скорости движени  частиц с последующим определением искомого параметра по велию чинам частот допплеровского сигнала, отличающийс  тем, что с целью повышени  точности и упрощени  технической реализации способа, на. суспензию воздействуют электрическим полем с линейно измен ющимс  напр жением и измер ют его величину в момент фиксации величин частот допплеровского сигналаt

Description

со

00 00

л

оо

Изобретение относитс  х способу определени  электрофоретической подвижности зар женных частиц или их дзета-потенциала и может быть использовано в различных област х техники, где имеют дело с суспензи ми частиц; в химии, полиграфии, целлюлозно-бумажной промьаш1енности и т.д.

Известен способ определени  дзетапотенциала частиц суспензии, вклю- чающий подачу i постб нного питающего напр жени  на электроды  чейки, бсвещение  чейки источником света .и измерение скорости перемеие и  частиц вдоль окул рной сетки микроскопа с последующим расчетом дзетапотенциала по известной зависимости . В способе скорость движени  частиц измер етс  с помощью секундомера С1.

Однако указанный способ утомителен , так как наблюдение частиц ведетс  визуально; продолжителен, так как дл  повышени  точности определени  провод тс  повторные измерени , и не исключен от субъективных ошибок оператора.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ электро({ оретического определени  дзета-потенциала частиц суспензии, включак дий воздействие на суспензию посто нного электрического пол  и измерение скорости движени  «астиц с последующим определением искомого параметра по величинам частот допплеровского сигнала.В данном способе в качестве информативног сигнала, пропорционального скорости движени  частиц, используют допплеровский сдвиг частоты рассе нного на них света. Автоматическое, получение электрического сигнала, частота которого пропорциональна электрофоретической подвижности частиц, позвол ет сократить врем  измерени  и повысить точность за счет исключени  субъективных ошибок оператора 2.

Недостатком известного способа с использованием посто нного напр жени   вл етс  то, что дл  определени  по нему дзета-потенциала с. тре6ye№JM разрешением (например, 1 тВ) при широкой области его определ емых значений (например, 0-50 тВ/ требуетс  громоздкое устройство, точ ность которого сравнительно невелика

Цель изобретени  - повьЕдение точности и упрощение технической реализации способа.

Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу электрофоретического определени  дзета-потенциала частиц суспензии, включающему воздействие на суспензию посто нного электрического пол  и измерение скорости движени .частиц с последун цим опрвделением искомого параметра по величнам частот допплеровского сигнала, на суспензию воздействуют электрическим полем с линейно измен квдимс  напр жением и измер ют его величину а момент фиксации величин частот допллеровского сигнала

На фиг.1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ ; на фиг.2 - зависимость между питающим напр жением и величиной дзетапотенциала .

Устройство содержит источник 1 монохроматического излучени  ( лазер расщепитель 2, объектив 3,  чейку 4 с электродами 5 И 6, пробоотборник 7, диафрагму 8, объектив 9, диафрагму 10, фотодетектор (фотоэлектроный , умножитель Д1 , предусилитель 12, четыре анализирующих устройства 13-16, блок 17 посто нной пам ти, блок 18 измерени  температуры, источник 19 питани   чейки (генератор) вычислительный блок 20,

Способ реализуетс  следующим образом .

Лазер 1 (например Не-Не)генерирует излучение, которое поступает на pacj щепитёль 2, выполненный в виде квадратной пластины из оптического стекла . Пластина одним углом устанавливаетс  посередине падающего пучка, в результате получаем два параллельных пучка одинаковой интенсивности, сечение которых имеет форму полукруга .. Подбор интенсивнрстей осуществл етс  с помощью поперечного перемещени  пластины расщепител  2. После прохождени  через объектив 3 лучи фокусируютс  на  чейке 4, котора  представл ет собой, например, стекл нную камеру (40x18x1 мм ), в которой имеетс  два платинированных элект1рода 5 и б дл  создани  в  чейке 4 электрического пол , направленного вдоль ее большого размера.

Суспензи  представл ет собой, например , фильтрат бумажной массы, разбавленной до необходимой концентраци Величина необходимой концентрации фильтрата определ етс  опытным путем с учетом мощности лазера 1 и чувствительности фотодетектора 11, Заполнен Ние  чейки 4 фильтратом происходит из пробоотборника 7 за счет равного уровн . Через 2-Зс необходимых дл  успокоени  жидкости на электрод л 5 и б  чейки 4 генератором 19 прикладывают импульсное линейно возрастающее напр жение, -вызывагадее равноускоренное движение частиц. Амплитуда импульсов генератора возрастает в пределах .Вследствие пересечени  лучей в стационарном слое  чейки образуетс  измерительный объем, пересека  кото1«й частицы рассеивают излучение. Рассе нный частицами свет собираетс  приемным объективом 9 на поверхности катода фотсдетектора 11„ Диафрагма 6, уста новланна;- перед объективом 9, предо вращает попзлание первичного излучени  на фотокатод. Объектив 9 и ,: , диафрагма 10 настраиваютс  так, что рассе нный свет проход1Ш з основном КЗ измерительного объема. Вследствие фотогетеродинировани  на выходе фотодетектора 11 вырабатываетс  сиг нал с допплеровской частотой д ли нейно св занной со скоростью частиц f-.- sinl-oos-, ft, л 2 где V - скорость движени  частиц, 9 угол между нормал ми к волновым фронтам пучков град; А - длина волны излучени  лазера , мк, Н - угол между seKTOpotJS скорост и норналь к биссектрисе угла 9,град, После фотодетект-ировани  и предва рительного г/силени  сигнал поступает одновре «нно на -четьфе анализирующих устройства 13-16, в кдторых размещены ускополосные инфранизкочастот ные фильтры {упФ ) квадратичные детек торы (КД), интеграгчоры И).-и компараторы (К ). Выкоды компараторов св заны с управ л ющими входами блока 17 посто нной па 1МЯТИ, выходной сигнал которого поступает на вычислительное устройство 20 Кроме того, на вычислительное устрой ство поступают сигналы с датчика 18 температуры и источника 19 питани   чейки ( генератора ). Измерение температуры производитс  в электрофоретической  чейке дл  компенсации погрешности, вызванной тег тературными изменени ми, в зкости и диэлектрической посто нной раствора .. При изменении величины питающего напр жени  ог U,,- до и„ за счет ускорени  частиц происходит смещение частоты допплеровского сигнала В момент совпадени  частоты сигнала фотодетектора со средней частотой ПО.ЛОСЫ пропускани  одного кз фильтров УПФ амплитуда выкодного сигнала последнего возрастает. Возрастает также сигнал квадратичного Дв тектора и интегратора. Сигнап с ин тегратора подаетс  на один из входов компаратора, собранного иа операционном усилителе, на другой еео выход подаетс  опорное напр жение с делител  (не показан }, При превышении входны д сигналом компаратора порогового значени  выходной сиг .Нал измен ет пол рность, что служит командой, по которой в вычислительное устройство вводитс  зиачение амплитуды импульса источника питани   чейки U , напр жение U, пропорциональное температуре, со схемы 18 измерени  температуры и величина средней частоты из посто нной па1.«гти канала фильтрации, частота которого совпадает с частотой допплеровского сигнала. При этом рассчитываетс  величина дэета-потенциа а . .i JVVM I -U-IT-К У, где и - напр жение питани  на  чейке в момеит совпадени  частоты допплеровского сигнала с полосой пропускани  одного из фильтров В, . f напр жение, пропорциональйое температуре раствора В; коэффициенты пропорциональности . Измерение величины дзета-потенциала при ускоренеом движении частиц имеет свои особенности. Они вытекают из гиперболической зависимости между величиной дзета-потенциала частиц и питающим напр жением, когда частицы имеют зада:нную скорость. Как видно из кривых (фиг.2), от выбранной величины контролируемой скорости зависит диапазон измерени  значений дзета- . потенциала при заданном диапазоне изменени  питаквдего напр жени . Величина контролируемой скорости, заданна  в виде полосы пропускани  фильтра, выбираетс  так, чтобы при вьйранном верхнем пределе изменени  питающего напр жени  не было ограничени  измерений дэега-потенцигша частиц снизу. Одновременный контроль скоростей по нескольким выбранным значени м полос пропускани  позвол ет расширить диапазон измерени  дзета (ютенциала частиц без увеличени  рределов изменени  пита адего напр )кени . П р и м е Ра Определение дзетапотенциала частиц бумажной массы. Частицы фильтрата бумажнойiмассы могут иметь величину дзета-потенциала в пределах 0-50 йВ. При изменении напр жени  на электродах  чейки 20- . 200 В и контроле частоты допплеровского сигнала фильтрами со средней частотой 0,7 2, 8 к 18 Гц величина дзата-поггенц ала может быть измерена во всем диапазоне. При величине дзата-потенциала суспензии равной 14 мВ частота допплеровского сигнала совпадает со средней частотой фильтра 21, при напр жении О 34,6 В при условии, что температура раствора равна

Si.

т

И LJ L I

« I LMM I

Ll.l4«-l..H- ....H.1 I «. „....J

1 Ш L LUDI

«M Wjr

и

тл 

Claims (1)

1. СПОСОБ ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЗЕТА-ПОТЕНЦИАЛА ЧАСТИЦ СУСПЕНЗИИ, включающий воздействие на суспензию постоянного элект рического поля и измерение скорости движения частиц с последующим определением искомого параметра по велим чинам частот допплеровского сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения технической реализации способа, на. суспензию воздействуют электрическим полем с линейно изменяющимся напряжением и измеряют его величину в момент фиксации величин частот допплеровского сигнала»