SU1213384A1 - Диффузиофоретическа чейка - Google Patents

Description

Р1зобретенне относитс  к коллоидной химии5 3 частности к измерени м диффузиофоретической подвижности объектов коллоидной дисперсности в поле сил, порожд.аемых гри1диентом концентрации электролита, и может быть использовано в процессах получени  покрытий, производства резкнотахнк--- ческих изделий,, при разделенрли гете- росуспензий на фрак1,ии, в г/репараткв ной биологии,, медицине и другик област х .

Целью изобретени   вл етс  измере ние диффузиофоретической подвижности объектов коллоидной дисперскости в стационарном линейном градкенте концентрации электролита.

На фиг, 1 приведено схекат тчсское .изображение диффузиофоретической  чейки; на фиг.2 - распределение концентрации электролита з отсеках  чейки,

Диффузиофоретическа   чейка состоит из прозрачного термостатиругащего корпуса 1, содержащего камеру 2, разделенную двум  пористыми перегородками За и 3 на три отсека - измерительный 4 и вспомогательные 5о. и 5д . Вспомогательные отсеки обору- довань патрубками дл  подвода 6 с и Oil и отвода 7а и IS электролита Термостатирующий корпус 3 снабжен патрубками . и 8 о дл  циркул ш-п-з: термостатиругащей жидкости.

Ячейка работает сле у оп 1ик образом

Измерительный отсек 4 заполн ют исследуемой суспензией, Hanpin- iep суспензией частиц латекса в дрютио, - лировацной зоде ко1-:це:-:трацкей О. Q 1 мае, %, Вспомогательньге отсеки 5л и 5ijr через патрубки 6 а и 6о при помощи трубок соедин ютс  с сосудами , содержащими электролит, заданных концентраций, напррпчер CaCi кони,ентрацкей 0,01 масД, и дистиг.оти рованную воду соответственно. Сосуды с электролитом и трубки, соедин ющие их с  чейкой, термостатировакь;,. К патрубкам 7а и 75 присоедин ют трз бки дл  слива прошедшего через вспомогательные отсеки электролита,

Корпус  чейки укрепл ют на предметном столике микроскопа, Манипул дн ми препаратоводител  и фокусировкой микроскопа добиваютс  совпадени  изображени  границы измерительного отсека, т.е одной из пористьк перегородок с началом окул рной сетки.

13384

предварительно откалиброванн-ой по объект-микрометру. Секундомером изме- , р тот врем  прохождени  части д-ай первой и каждой посладуюп,::;/, клетки оку- 5 л рной сетки. Такие измерени  производ т и с ,другрс.5и частицами до тех пор,, пока псе часткцЫэ переноси -ате ; дкффузиофорезом, не покинут обозре- ваемый и не скоп тс  на проти-- ifi ноположной перет ородке,

Дифс}гузиофоре /ическа  скорэсть V(-jf и Диффузиофоретическа  подвижность Uc|-f определ ютс  по формулам соо ТВ ет с ТВ в ни о ,

.. ЯоА ) V

.

)

J (.1)

fcafe / е .-I..

где Е(5 диэлектрическа  посто нна ;

потенциал на поверхности скольжени  ( Й -потен . Ц.ИЙ.Л 1: (ч -I- - козффилгиекты диффузии

полсжитсльцо и стрица- тельно зар женных ионов , соотв етс 1 Е енно; Z А iL - ватшмтмости зтю-с ионов; 1 - в зкость дисперсттой

среды;

- гюсто Ека  эльцмана г ,-. абспл:о1 на  тем тература, 2 - нар д злектрона; -- - копттентраци  диффундк руюц , Э1 е стролита l 7i -. 1 радиект -;снцактрации Из формулы след ует, -что при посто нных значени х B. I;OCTH соады З и тв мпв оатурЕх Т основными внешни1- )и параметрами, определ ющими величину скорости диффузиофореза У(з . ,  зт тетс  значени  концектоеци  С к г ре.диента :.:сонга,антарции у- С в точке, где производ т измерение.

Линейность и стациоьгарность про- ф п  кондеитрацмк (фиг,. 2) в предложенной  чешсе по.звол ет .легко рассчтать значени  кок.ентрапки С и градиента кон1 ;ентр.ации vC в лтсбой точ ке измерительного отсека по форьгуле

-, С (х) )(. Г.. -A..ijiL: :-2i-

ь- ь

vnin .

VC

Сг-С, А(,,О,Х)

(О

где

L(A+2)

А

CHICVX и i-niH концентрации электролита в разных вспомогательных отсеках;

С и С - концентрации электролита внутри измерительного отсека у поверхностей пористых перегородок (фиг, 1); и D(-ri коэффициенты диффузий электролита в объеме и внутри перегородки соответственно; X - рассто ние от пористой перегородки;

d толщина перегородки;

L - рассто ние между перегородками (прот жен- ность измерительного

отсека) .

Как видно из формулы (Д) значение концентрации электролита С(х) в любой точке измерительного отсека с координатой X определ етс , помимо геометрических параметров камеры, вход щих в константу  чейки А, значени ми концентрации во вспомогательных отсеках , задаваемых экспериментатором,

Поскольку рассчетные величины С(х и VC вход т в формулы (1 и 2) только в виде их отношени , то дл  упрощени  расчетов удобно заранее найти зависимость этого отношени  от задаваемых величин С.и Си,, . Дл  случа  линейного градиента имеем:

VC 1 .

Т

i lvi/ГгпЦх

Если задать , 0, то отношение VC/C(x), а следовательно, и скорость движени  частицы не завис т от концентрации электролита в точке измерени , а завис т лишь от координаты X по формуле, получаемой из предьвдущей подстановкой C, 0 :

X 4т (1VC

с -.-L(J-.1)

(6)

Это же обсто тельство служит повышению точности измерени  диффу- зиофоретической подвижности, так как из конечного результата исключаетс  погрешность, вносима  неточностью задани  С и , .

В таблице представлены результаты расчетов по экспериментальным

данным скорости диффузиофореза и диффузиофоретической подвижности коллоидных частиц латекса и глины. Дл  нагл дности в нее включены только данные, полученные при прохождении частицами третьей клетки окул рной сетки, что при шаге сетки 80 мкм составл ет интервал рассто ний от пористой перегородки 160-240 мкм. При расчетах значени  концентрации электролита в указанном интервале прини талось посто нным и равным таковому в средней его точке мкм. Рассто ние между пористыми перегородками 500 мкм. Толщина

пористых перегородок 32 мкм. В

случае измерени  диффузиофоретической подвижности частиц глины во вспомогательных отсеках циркулировали раствор. KMnOj, концентрацией .

0,1 мас.% и дистиллированна  вода. В обоих случа х частицы передвигались в направлении возрастани  концентрации электролита.

Расчет среднеквадратичной погрешности измерений диффузиофоретической подвижности частиц глины в градиенте концентрации КМпОц от рассто ни  между пористыми перегородками показал, что при уменьшении рассто ни  между пористыми перегородками разброс получаемых значений подвижности уменьшаетс , а их сред-- нее значение несколько возрастает. Такую тенденцию можно объ снить

вли нием броуновского движени .

Эксперимент показал, что при рассто ни х между пористыми перегородками более 0,5 мм скорость диффузиофореза становитс  соизмеримой

со скоростью броуновского движени  частицы, и эффект становитс  практически наблюдаемым. И наоборот, чем меньше это рассто ние, тем с большей скоростью движутс  частицы (что вполне согласуетс  с формулой 1) и вьше точность измерений, поскольку меньше сказьшаетс  их броуновский дрейф. Кроме того уменьшение объема измерительного отсека уменьшает веро тность

возникновени  тепловых конвективных потоков, которые совершенно недопустимы при данных исследовани х, так как они полностью разрушают уста

новившийс  градиент концентрации. Следовательно, целесообразно стремитьс  уменьшить рассто ние между перегородками. Однако, нижний предел этой величины определ етс  техническими возможност ми изготовлени  стенок измерительного отсека с прозрачной опгической поверхностью. Помимо этого, чрезмерное уменьшение прот женности изм€ рительного отсека сокращает рассто ние, на котором можно произвести реальное измерение скорости частицы, и уменьшает врем , за которое все частицы покидают обозреваемьй объем, а также ухудшаютс  услови  наблюдени  за частицами.

Таким образом, установлено, что за вл емое рассто ние между порис- тыми перегородками, т.е. прот женность измерительного отсека „ составЛ5поща  0,05-0,50 i-гм, выбрана из услови  достижени  максимального эффекта с целью реального измерени  диф- фузиофоретической подвижности коллоидных частиц.

Врем  t, С

Скорость df мкм . диффузио- с фореза

Диффузиофоретическа 

., мкм см

подвижность Uj,

ч с В

Врем  t, с

Скоро.сть VJ5 мкм диффузиофо- с реза

Диффузиофоретическа 

подвижность

и мкм см di -- -g

Предложенна   чейка позвол ет вести исследовани  коллоидных структур, имеющих как фундаментальное, так и прикладное значение, и по своим возможност м не уступает электрофорезу .

Claims (2)

1.Диффузиофоретическа   чейка, состо ща  из корпуса, в котором расположена камера, разделенна  пористой перегородкой на два отсека, о т- личающа с  тем, что, с целью измерени  диффузиофоретичес- кой подвижности объектов коллоидной дисперсности в стационарном линейном градиенте концентрации электролита , в камеру введена дополнительна  пориста  перегородка, расположенна  параллельно основной перегородке , и боковые отсеки камеры снабжены патрубками дл  подвода и отвода электролита.

2.Ячейка поп.1,отличаю- щ а   с .  тем, что рассто ние между пористыми перегородками 0,05-0,50 мм

Латекс

83 92101 96

0,95 0,860-,78 0,82

0,67 0,600,55 0,57

Глина

250 263234

0,380 0,312 0,291 0,328

0,268 0,22 0,205 0,228

Qf f

00 6a

Редактор Р.Цицика

Составитель И.Клешнина Техред М.Надь

776/53 Тираж 778Подписное

ВНИИТШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений н открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб. д.4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектна ,4

6 8f

Корректор М.Максимишинец