ЕЛЕКТРОФОРЕЗ

Електрофорез - спрямоване переміщення частинок дисперсної фази під дією прикладеної різниці потенціалів. Це явище спостерігається в седиментаційно стійких дисперсних системах. При накладенні на таку систему зовнішньої різниці потенціалів відбувається розрив ДЕС по площині ковзання, в результаті чого частка отримує заряд і переміщається до відповідного електроду.

Наведені вище рівняння Гельмгольца - Смолуховського справедливі для електрофорезу, зокрема для електрокінетичного потенціалу використовується рівняння (4.9). Відмінність полягає лише в системі координат: в одному випадку розглядається швидкість рідини, в іншому - швидкість руху частинок, яку зазвичай визначають по зсуву кольоровий кордону.

Електрофорез спостерігають в U-подібному посудині (див. Лабораторний практикум). У нижню частину посудини наливають золь, зверху - контактну (бічну) рідина, що має однакову (або трохи більшу) з золем електричну провідність. Спостерігають за зміною рівня золю в обох колінах трубки і по швидкості переміщення частинок дисперсної фази визначають лінійну швидкість електрофорезу Wq:

де S - шлях, пройдений золем за час г (час електрофорезу).

При електрофорезі відношення лінійної швидкості до напруженості

електричного поля називають електрофоретичної рухливістю:

Напруженість електричного поля Е залежить від прикладеної різниці потенціалів на електродах U і відстані між ними L :

Розглянуті рівняння справедливі при припущеннях: 1) частки рухаються в однорідному електричному полі; 2) частки можуть мати будь-яку форму і не проводять електричний струм; 3) товщина ДЕС багато менше розмірів часток золю.

Для розрахунку ^ -потенціалу частинок, що знаходяться в розбавлених водних розчинах при 293 К, можна використовувати просте співвідношення:

в якому електрофоретична рухливість і, виражена в (тоді

^ -потенціал матиме розмірність В).

Розбіжність експериментальних і теоретичних значень пояснюється релаксаційним ефектом і електрофоретичної гальмуванням.

Релаксаційний ефект проявляється в порушенні симетрії дифузійного шару навколо частинки при відносному переміщенні фаз в протилежні сторони.

Електрофоретичне гальмування обумовлено опором руху частинки зворотним потоком противоионов, які захоплюють за собою рідину. У деяких випадках розбіжність можна врахувати введенням поправок, іноді цим розбіжністю можна знехтувати.

Швидкість електрофорезу залежить нс тільки від прикладеної напруги, але і від радіусу частинок і інших чинників. Це можна врахувати введенням в рівняння (4.8) поправочний коефіцієнт до :

Поправочний коефіцієнт визначається експериментально в кожному окремому випадку електрофорезу.

Для прикладу розглянемо дані по електрофорез в суспензіях глин Трошковского, Нікольського і Слюдянского родовищ, мікрофотографії яких наведені на рис. 1.1.

Електрокінетичний потенціал визначали методом рухомий кордону при електрофорезі і розраховували за рівнянням:

де S - шлях;

L - відстань між електродами;

U - різниця потенціалів між електродами;

г - час;

tj - в'язкість середовища;

г - переважний радіус частинки, визначається зазвичай по максимуму на кривій розподілу часток але розмірами;

/ (До г) - поправочная функція, що враховує ефекти електрофоретичного гальмування і релаксації (табл. 4.1);

до - параметр Дебая, що дорівнює зворотного величиною щільної частини подвійного електричного шару, тобто до = 1/6 .

Значення ^ -потенціалу (мВ)

Таблиця 4.1

електроліт

концентрація,

моль / л

родовище

Трошковское

Нікольське

Слюдянскій

без добавки

-39 ± 3

-36 ± 3

-43 ± 2

Na2SC> 4

0,0001

-33 ± 2

-32 ± 2

-30 ± 2

0,001

-29 ± 2

-26 ± 2

-27 ± 2

MgS0 4

0,0001

-26 ± 3

-32 ± 2

-31 ± 3

Поряд з електролітами, pH середовища також впливає на значення ^ -потенціалу (рис. 4.12).

Залежність електрон і немає і соціологічно го потенціалу від pH суспензій

Мал. 4.12. Залежність електрон і немає і соціологічно го потенціалу від pH суспензій:

  • 1 - Трошковское; 2 - Нікольське; 3 - Слюдянскій родовище
  • 4.5. Зворотні електрокннетіческне явища

Ефект Квінке - явище, зворотне електроосмосу, коли стрибок потенціалу виявляється між електродами, розташованими по обидва боки від пористої діафрагми при продавлюванні через ніс рідини. Потенціал течії Ej не залежить від площі і товщини діафрагми

і кількості рідини, що протікає, а залежить від тиску, що підтримує протягом:

де Р - тиск, що приводить рідина в рух; X - питома електрична провідність рідини, що заповнює капіляри.

Потенціал течії пов'язаний з ^ -потенціалом:

Ефект Дорна - явище, зворотне електрофорез; воно пов'язане з виникненням градієнта потенціалу при осіданні частинок, коли в середовищі залишається частина зарядів ДЕС осідає частки.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >