Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.
Скачать (прямая ссылка):
Если радиусы капилляров диафрагмы значительно больше толщины диффузного слоя и перемещение жидкости не вызывает изменения гидростатического давления, электрокинетический потенциал можно рассчитать по уравнению Гельмгольца — Смолуховского (III. 18). При радиусах капилляров пористой диафрагмы, сопоставимых с толщиной диффузного слоя, в уравнение вводится поправка
880/
где Xv — удельная электропроводность в объеме раствора (за пределами двойного электрического слоя); xs — поверхностная проводимость, представляющая собой увеличение проводимости раствора в капилляре вследствие повышенной концентрации ионов в двойном электрическом слое.
Поправка на поверхностную проводимость может быть найдена путем измерения электрического сопротивления диафрагмы, заполненной дисперсионной средой и стандартным концентрированным раствором электролита.
Определение электрокинетического потенциала методом электроосмоса проводят при помощи установки, состоящей из источника постоянного тока, электроосмотической ячейки, миллиамперметра и переключателя полярности тока. Электроосмотическая ячейка (рис. 33) состоит из разъемного корпуса /, две половины которого соединяются между собой при помощи накидной гайки 4. Подвод электрического тока осуществляется через неполяризующиеся электроды 8, представляющие собой вмонтированные в корпус трубки, которые на 2/3 заполнены студнем агара, содержащим электролит (KCl). В верхней части
7 Зак. O73
97
Рис. 33. Схема прибора для проведения электроосмоса:
1— корпус; 2— штуцеры; 3— капилляры; 4— накидная гайка; 5 — мембрана; 6 — втулка; 7 — прокладки; 8 — электроды, подсоединяемые к источнику тока; 9 — агаровые электродные мостики; 10 — стаканы с раствором сульфата меди.
ячейки имеются штуцеры 2, в которых устанавливаются градуированные капилляры 3.
При определении ^-потенциала порошкообразных материалов мембрану из исследуемого порошка помещают во втулку 6". При использовании жестких мембран они устанавливаются в ячейке вместо втулки 6. При работе с мембраной, приготавливаемой из порошка, втулку 6 устанавливают на сухую гипсовую пластину и при помощи шпателя набивают втулку влажным осадком (из данного порошка). Мембрана должна быть плотной, без раковин. Втулку с мембраной закрывают с обеих сторон прокладками из фильтровальной бумаги 7 и устанавливают в одной из половин ячейки. Затем обе части корпуса ячейки плотно соединяют при помощи накидной гайки 4.
Собранную ячейку устанавливают в держателях прибора таким образом, чтобы агаровые электроды 8 были опущены в стаканы 10 с раствором Си504. Обе половины ячейки при помощи пипетки через верхние штуцеры 2 полностью заполняют раствором электролита, равновесным с использованным осадком (в ячейке не должно быть воздушных пузырей).
Далее устанавливают градуированные капилляры и проверяют герметичность ячейки. Если положение менисков жидкости в капиллярах не изменяется в течение 3—5 мин, это показывает, что прибор герметичен. Прибор подключают к источнику постоянного тока, включают тумблер «сеть» и по секундомеру измеряют время прохождения мениска жидкости между делениями капилляра. По направлению движения жидкости через мембрану к тому или иному электроду определяют знак заряда частиц. Кроме того, по миллиамперметру фиксируют значение силы тока. Затем тумблер «сеть» выключают, изменяют полярность электродов переключателем полярности и снова проводят измерение.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Для проведения работы необходимы:
Установка для определения электрокинетического потенциала.
Секундомер.
Шпатель.
Гипсовая пластина. Градуированные пипетки. Мерные колбы емкостью 50 мл. Стаканы емкостью 100 мл.
Порошок А'ЬОз (размеры частиц 10—100 мкм) или керамически мембраны на основе А1203.
0,015 М раствор хлорида алюминия.
98
Таблица III. 8. Экспериментальные и расчетные результаты электроосмотических измерений
Концентрация электролита, моль/л Удельная электропроводность /-• — 1 к, См-м Сила тока I, А Время X, с Объемная скорость V, мз/с С-Потен-циал, В
Из исходного 0.015М раствора хлорида алюминия в мерных колбах емкостью 50 мл готовят 6 растворов следующих концентраций: 0,3-Ю-3, 0,8-10-3, 1,2-10-3, 1,5-10-3, 2- Ю-3, 3-Ю~3М. Навески порошка А1203 (по 10 г) или керамические мембраны вносят в стаканы, приливают приготовленные растворы, перемешивают и выдерживают 30 мин для достижения адсорбционного равновесия. Затем осадки отделяют от растворов декантацией или фильтрованием. При работе с жесткими мембранами извлекают их из растворов пинцетом.
Определяют удельную электропроводность каждого фильтрата (методика измерения приведена в работе 20).
Из выделенных осадков А1203 поочередно готовят мембраны. Мембрану устанавливают в электроосмотическую. ячейку, наливают в нее соответствующий ей равновесный раствор А1С13 (фильтрат) и измеряют время % переноса жидкости в капилляре, как описано выше. Для данной системы выполняют 5—6 измерений и находят среднее время тср прохождения мениска между отсчетными делениями капилляра. После этого ячейку разбирают и промывают дистиллированной водой. Таким образом проводят измерения для всех приготовленных мембран.
