Способ определения электрокинетического потенциала пузырьков газа в жидкости Советский патент 1985 года по МПК G01N13/00 

I

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано определения электрокинетического потенциала пузырьков газа или заряда пузырьков газа в растворах.

Целью изобретения является упрощение процесса определения потенциала путем исключения необходимости измерения нескольких параметров (напряженность электрического поля, диэлектрическая проницаемость и вязкость жидкости, скорость электрофореза) .

Сущность изобретения заключается Б искусственном изменении заряда пузырька до состояния общей электронейтральности.

Пузырек при всплывании в растворе заряжается, вследствие отклонения от электронейтральности двойног электрического слоя на границе раздела фаз поверхность пузырька - расвор. Поэтому при формировании пузырька в него вдувается предварительно униполярно ионизированный в поле коронного разряда г;аз с целью уменьшения величины естественного заряда пузьфька. При этом знак вводимых ионов внутрь пузырька противоположен знаку его заряда. Введенные внутрь пузырька ионы осаждаются за время менее 0,1 с на внутреннюю поверхность пузырька и уменьшают заряд последней до нуля. При этом пузырек не отклоняется в горизонтальном электрическом поле,

В случае избыточной концентрации ионов в газовом пузырьке, ионы за счет электростатических сил отталкивания, продолжают осаждаться на незаряженную поверхность пузырька, заряжая пузырек зарядом противоположного знака по отноишнию к первоначальному. При этом траектория движения пузьфька в горизонтальном внешнем электрическом поле четко отражает процесс перезарядки пузырька.

Величину заряда ионов, вводимых в пузырек газа радиусом, определяют из выражения

с - /ЗТгр , (1) где f объемная концентрация униполярных ионов в газе. Знак - показывает, что знак ионов, вводимых в пузырек, противоположен знаку заряда его поверхности.

1870192

Введенные ионы равномерно заполняют полость пузырька, и потенциал электростатического поля-на границе раздела пуз,фек - жидкость равен

,/с ,(2)

где С 417 (5 г - электрическая емкость пузьфька; g - электрическая постоянная; - диэлектрическая

проницаемость газа в пузьфьке

( О.

Изменение величины объемной концентрации ионов, поступающих в пузырек, нейтрализуют электрокинетический потенциал пузырька, то есть, добиваются выполнения условия Ч t, О или .

После подстановки выражения (1) в выражение (2), приходят к расчетной формуле

1

fr ,

(3)

где р - объемная концентрация ионов в газе, Кл/мj г - радиус пузырька, м,- tc, электрическая постоянная, равная 8,8540 Ф/м,

На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство состоит из кюветы 1 для исследуемого раствора, в дно которой вмонтирована капиллярная трубочка 2 для создания пузырьков 3, Для формирования пузырьков 3 также используют компрессор 4 и блок 5, униполярно изолирующий нагнетаемый

в пузырьки воздух. Объемную концентрацию униполярных ионов, поступающих в пузырьки, измеряют универсальным счетчиком 6 ионов, а размер пузырьков в стробоскопическом освещении микроскопом 7, Электрическое поле

в жидкости создают с помощью постоянного напряжения, подаваемого на пластины конденсатора 8,

Пример, 6 кювету 1 высотой 0,5 м наливают раствор додецилсульфата натрия с концентрацией 10 моль/л. На пластины конденсатора 8 подают постоянное напряжение,

равное 100 В. С помощью капилляра 2 формируют пузьфьки диаметром , Диаметр пузырьков определяют с помощью оптического микроскопа, исполь зуя стробоскопическое освещение

(стробоскоп типа СТ-5), поскольку

процесс образования пузырьков периодический. Микроскоп размещают по одной прямой с осью капилляра, и реги3CTpaiu-по размера пузырька производят в момент компенсации заряда . Для создания униполярно ионизированного воздуха, вводимого в пузырьки, подают высокое постоянное напряжение, равное 7000 В, на остриеэлектрод относительно плоского элект рода. Производительность блока 5 регулируют, изменяя величину напряжения, прикладываемого к коронирующи электродам. Для измерения объемной концентрации ионов, поступающих в пузьфьки, использу ют универсальный счетчик ионов типа САИ-ТГУ-66, который размещают вблизи места образования пузырьков. 194 Поскольку время всплывания пузырьков не менее 2,5 с, то практически все ионы, находящиеся внутри пузырька, оседают на его внутреннюю поверхность. Объемная концентрация ионов, при которой пузырьки прекращают ртклоняться в гopизoнtaльнoм электрическом поле, составляет величину, равнзто 1,610 Ют/м. Подставив измеренные величины в формулу -гг-} г , , определяют величину электрокинетического потенциала пузырьков газа в растворе с концентрацией моль/л додецилсульфатанатрия -6-10 В, которая хорошо согласуется с величиной злектрокинетического потенциала пузьфьков газа в растворе аналогичного типа и известной концентрации.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ПУЗЫРЬКОВ ГАЗА В ЖИДКОСТИ, заключающийся в образовании пузырьков, регистрации ЁГК ,... -;.;.-:,. траектории их движения в горизонтальном электрическом поле и вычислении электрокинетического потенциала, о тличающийся тем, что, с це лью упрощения процесса определения потенциала, образование пузырьков производят униполярно ионизированным газом с различной объемной концентрацией ионов, измеряют радиус пузырьков и объемную концентрацию ионов в газе, при которой пузырьки не отклоняются в электрическое поле, а величину электрокинетического потенциала рассчитывают по формуле 1 § 3. ел электрокинетический по где тенциал, В} объемная концентрация f ионов в газе, Кл/м, г радиус пузырька, м; ЕО - электрическая постоянная, равная 8,85 Ф/м. 00 |