ЭлектропроводностьХарактеристика, определяющая способность материала проводить электрический ток
Зависимость константы ячейки
Однако конкретные критические замечания вызывают возражения. Во-первых, эти авторы считают, что установленная в работе зависимость константы ячейки от cf концентрации электролита обусловлена влиянием поверхностной проводимости. Но в работе Мосмана и Мейсона, которую Гхош и Пал не цитируют, хотя она упоминается в работе, указывается насыщение зависимости кажущейся постоянной использованной ячейки от концентрации электролита, когда последняя достигает значения Ю-2 моль л.

Во-вторых, обосновывая зависимость тока течения от Cf, Гхош и Пал используют недопустимое отождествление тока течения с эффектом, обратным электро осмосу. Действительно, формула относится к электро осмосу (отношение объемной скорости жидкости к току VeoU) - Однако ток течения нельзя выразить обратной величиной IIV, что и делают авторы, используя уравнения в работе для описания экспериментов по току течения, хотя для этого нет никаких оснований.

В-третьих, нельзя согласиться с представлением этих авторов о том, что нелинейный характер зависимости константы ячейки от ее пористости всецело определяется поверхностной проводимостью. Начиная с работ Мейсона с сотрудниками получила распространение так называемая капиллярная модель пористого тела, согласно которой объемная скорость электроосмоса где А сечение потока жидкости, L его длина. Аналогичную формулу можно записать и для электрического тока, причем в ней фигурирует геометрический фактор для тока.

Мейсон и соавторы интерпретировали свои результаты как указание на отсутствие подобия электрических и гидродинамических полей в пористой системе: они считают, что т, Ф с. Однако если тс Ф xt, что действительно может быть при сильном влиянии поверхностной проводимости, формулой уже воспользоваться нельзя. С этим нельзя согласиться, поскольку в том случае, когда влияние поверхностной проводимости велико, формулой, как отмечают сами авторы, пользоваться нельзя.

Если же условия выполняются, гидродинамические и электрические поля подобны, формула справедлива и можно рассчитать значения £. По-видимому, недооценка теории Смолуховского и влияния поверхностной проводимости имеется в работе Сириака и Вильямса. Эти авторы вывели формулу для тока течения в диафрагме из волокон, использовав результат модели Хепеля для течения сквозь ансамбль цилиндров.

Однако когда влияние поверхностной проводимости велико, экспериментальные данные о токе течения не могут подтвердить эту формулу. Если же это влияние незначительно, должна соблюдаться теория Смолуховского и нет необходимости измерять ток течения. Данные о потенциале течения, обработанные на основе формулы, позволяют определить £. Тем не менее сам факт независимости £ (рассчитанного по экспериментальным данным авторов и оказавшегося малым) от пористости диафрагмы полезен как подтверждение теории Хепеля.

Для работы характерно также критическое отношение к попытке Бифера и Мейсона применить капиллярную модель к потенциалу течения в пористых средах. Аналогичную позицию занимает и Ченг. Авторы работы обращают внимание на то, что в подвергнута сомнению возможность применения капиллярной модели к течению в пористых средах, в частности в случае таких систем, как диафрагмы из волокон, ориентированных частично поперек течения.

Стайтер изучил зависимость гидродинамической проницаемости, электрической проводимости и электроосмоса в увлажненной шерсти в зависимости от степени упаковки, использовав ячейку Штакельберта. В выведенных в работе формулах для зависимости проводимости диафрагмы от пористости учитывалась объемная проводимость волокон и игнорировалась поверхностная, так как измеренный потенциал был невелик.

Работа Стайтера выгодно отличается тем, что в ней широко используется формула Смолуховского, а при рассмотрении электропроводности автор фактически использовал метод, который, как показано в работе, оправдал себя при систематических исследованиях различных процессов переноса в дисперсных системах. Следует, однако, отметить, что проводимость волокон влияет на локальное электрическое поле у его поверхности и, следовательно, на электроосмотическое скольжение, так что формула Смолуховского, использованная Стайтером, нуждается в уточнении и обобщении.

Существенные осложнения при интерпретации экспериментальных данных в этом случае не возникали благодаря относительно малой проводимости волокон. В связи с задачей регулирования осаждения частиц красителя на волокнах большое внимание уделяется измерению электрокинетического потенциала на диафрагмах из волокон. К сожалению, в этих работах не исследована возможность применения формулы Смолуховского, по которой рассчитывался потенциал.

Экспериментальная техника изучения электроосмоса: Ранние разработки установок для измерения электроосмоса, в которых не предусмотрено измерение поверхностной проводимости, описаны в статьях. Файербразер и Мастин предложили экспериментальную методику, обеспечивающую возможность измерения электроосмоса и поверхностной проводимости на одной и той же диафрагме.

Любая экспериментальная установка по измерению электроосмоса должна включать следующие наиболее важные части: диафрагму, устройство для измерения объемной скорости жидкости, блок электрических измерений. Диафрагма. Иногда электроосмотическая ячейка состоит из двух во многом сходных частей и мембрана зажимается между ними фланцами на резиновой прокладке или на шлифах. Диафрагму из порошкового материала формируют обычно внутри электроосмотической камеры, имеющей часто цилиндрическую форму.

В приборе Перина эта камера установлена вертикально и порошок, опирающийся внизу на крупнопористый стеклянный фильтр, формирует диафрагму под действием собственного веса. Часто диафрагма формируется между двумя прочными перфорированными дисками, сближением которых можно регулировать в известных пределах ее пористость.

При последовательном размещении двух диафрагм со сравнимыми значениями £ можно пренебречь вкладом в электроосмос той из них, гидродинамическое сопротивление которой меньше. Поэтому сопротивление диска, предназначенного для прессования порошковой диафрагмы, должно составлять очень малую долю гидродинамического сопротивления последней. Авторы работ, следуя работе, изучали зависимость кажущейся скорости электроосмоса от положения мениска. К сожалению, предложенный метод расчета истинной скорости электроосмоса не учитывает сопротивления мениска при перемещении.

В некоторой степени эти затруднения элиминируются при использовании замкнутой электроосмотической ячейки, в которой по объемной скорости можно судить по перемещению пузырька. С увеличением пузырька, после того как его радиус становится соизмеримым с радиусом капилляра, пузырек утрачивает сферическую форму, удлиняясь вдоль оси капилляра. При перемещении пузырька задний мениск наступает на поверхность пленки, поэтому в меньшей степени проявляется гистерезис угла смачивания, чем при перемещении мениска, наступающего на сухую поверхность капилляра.

Файербразер и Штаб предложили формулу для толщины пленки t, возникающей между пузырьком и стенкой. На ее основе получена формула для сопротивления цилиндрического капилляра радиуса R с пузырьком воздуха. Нельзя однако согласиться с мнением Шоу о возможности использования этой формулы для расчета истинной скорости электроосмоса, так как ее границы применимости и точность не обоснованы.

Более того, Б. В. Дерягиным получена формула для t, существенно отличающаяся от упомянутой выше формулы. Еще Файербразер и Штаб обратили внимание на то, что объемную скорость электро осмоса следует рассчитывать умножением линейной скорости пузырька не на сечение капилляра, а на сечение пузырька, поскольку пленка толщиной не вовлекается в движение.

Упомянутые авторы указывают на то, что и в отсутствие диафрагмы может наблюдаться электроосмос, связанный с воздействием поля на двойной слой у стенок кюветы. Поскольку этот фактор влияет на измеряемую скорость при наличии диафрагмы, они предлагают проводить дополнительные измерения без диафрагмы и вносить соответствующую поправку в экспериментальные значения, характеризующие электроосмос при наличии диафрагмы.

Нельзя, конечно, вычитать из скорости пузырька при наличии диафрагмы скорость пузырька в ее отсутствие. Если при введении диафрагмы в изоэлектрическом состоянии гидродинамическое сопротивление системы возрастает в п раз, то во столько же уменьшится скорость пузырька. Если же эта диафрагма приобретает значительный потенциал, скорость пузырька резко увеличится. Целесообразно, очевидно, вычитать скорость пузырька в отсутствие диафрагмы, уменьшенную в п раз.

Однако в любом случае необходимо обеспечивать существенное превышение сопротивления диафрагмы над сопротивлением пузырькового расходомера, поэтому п будет велико, а так как вдали от изоэлектрической точки диафрагмы скорость пузырька при наличии последней много больше, чем в отсутствие ее, ошибка, связанная с электроосмосом, зарождающимся в пузырьковом расходомере, может быть существенно уменьшена при соблюдении упомянутых двух условий.


Спонсор публикации:
 
 
© 2009-2011 Копирование запрещено
При копировании информации обратная ссылка обязательна