Электрофорез минеральных частпц в диэлектрических жидкостях
В данной работе рассмотрены некоторые особенности поведения минеральных частиц в неполярных средах в постоянном электрическом поле. Изучали дисперсные системы, содержащие монтмориллонит в натриевой форме и органомонтмориллонит....
Saved in:
| Published in: | Украинский химический журнал |
|---|---|
| Date: | 1983 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
1983
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/182721 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Электрофорез минеральных частпц в диэлектрических жидкостях / Н.В. Вдовенко, В.В. Маляренко // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 7. — С. 751-754. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860062566704742400 |
|---|---|
| author | Вдовенко, Н.В. Маляренко, В.В. |
| author_facet | Вдовенко, Н.В. Маляренко, В.В. |
| citation_txt | Электрофорез минеральных частпц в диэлектрических жидкостях / Н.В. Вдовенко, В.В. Маляренко // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 7. — С. 751-754. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Украинский химический журнал |
| description | В данной работе рассмотрены некоторые особенности поведения минеральных частиц в неполярных средах в постоянном электрическом поле. Изучали дисперсные системы, содержащие монтмориллонит в натриевой форме и органомонтмориллонит.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:05:30Z |
| format | Article |
| fulltext |
9. Химченко ю. Н., Желuбо Е. п. О природе замедленной стадии в процессе осажде
ния высокодисперсного кобальта в двухслойной электролитической ванне.- дОКЛ.
АН УССР. Сер. Б, 1975, N2 11, с. 1024-1027.
10. Варгалюк В. Ф., Лошкарев Ю. М., Иванко В. С. О мостиксвом механизме ускоряю
щего действия анионов карбоновых кислот при электровосстановлении катионов
металлов.- Электрохимия, 1975, 16, .N2 3, с. 275-279.
11. Химченко Ю. Н., Желибо Е. /1. Электроосажденис тонких порошков олова.- По
рошк. металлургия, 1975, ~Q 3, с. 25-28.
12. Исследование процесса получения высокодисперсной меди методом двухслойной
электролитической ванны / М. 1-1. Балакина, Е. А. Серпученко, О. Д. Куриленко,
г. А. Анистратенко.- Укр. ХИМ. журн., 1978, 44, ~2 6, с. 584-588.
Институт коллоидной химии и химии воды
им. А. В. Думаиского АН УССР, Киев
Поступила
24.11.82
хдк 541.183.5
ЭЛЕI(ТРОФОРЕ3 МИНЕРАЛЬНЫХ ЧАСТИЦ
В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ
Н. 8. 8довенко, В. 8. Маляренко
2
а
+
Известно, что электрофорез, как тангенциальное движение одной фазы
относительно другой, наблюдается только при наличии на границе раз
дела фаз свободных подвижных зарядов. Возможность электрофореза
дисперсных частиц в слабополярных жидкостях не противоречит теоре
тическим представлениям, однако экспериментальные результаты весь-
ма противоречивы [1]. Электро
кинетические явления дисперс
ных минералов в слабополярных +
жидкостях в литературе не опи-
саны. Дисперсные минералы
вследствие нестехиометрических
изоморфных замещений в их
структуре обладают высокой
Направление потоков жидкости по высо
те h плоской ячейки под влиянием элект
рического поля в растворах электроли
тов (а) и в неполярных жидкостях (6):
1 - средняя часть камеры; 2 - электро
ды.
+ ()(~
J
+ J11
rlШ
2
илотностъю поверхностного заряда, что должно обеспечивать стабиль
ность их электроповерхностных свойств.
В данной работе рассмотрены некоторые особенности поведения ми
неральных частиц в неполярных средах в постоянном электрическом
поле. Изучали дисперсные системы, содержащие монтмориллонит в нат
риевой форме и органомонтмориллонит. Образцы готовили сог.пасно
методикам, описанным в [2, 3]. В качестве дисперсионной среды ис
пользовали смазочные масла ПФМС и МС-20, толуол, бензол, а также
трансформаторные масла. Для опытов были изготовлены плоские МИК
роэлектрофоретические кюветы объемом 0,25-2,0 см" с прямоугольны
1\11: никелевыми электродами. Источником тока служил выпрямитель,
ПОЗВОЛЯЮЩИЙ получать регулируемое напряжение до 5 кВ.
Одним ИЗ основных методических условий микроэлектрофореза
является правильный режим работы ячейки. Электрофорез всегда со
провождается электроосмотическим движением жидкости вдоль стенок
камеры ячейки (рисунок, а). В полярных жидкостях частицы минерала
и поверхность камеры, как правило, имеют электрокинетический потен
циал одного и того же знака и порядка. Это приводит к сложной зави-
УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй жмвнвл, 1983t Т. 49. Н2 7 751
симости наблюдаемой траектории движения частиц от геометрических
параметров камеры ячейки. Для плоских ячеек при любых значениях
электрокинетического потенциала должно соблюдаться соотношение [4]
где VF -- скорость электрофореза частиц, то есть скорость частиц на
стационарном уровне; Vl - скорость электроосмоса на середине высоты
камеры; Vz о - скорость электроосмоса вблизи верхней или нижней
стенки камеры; Vo, V - наблюдаемые скорости частицы вблизи стенки
камеры и на середине высоты камеры, соответственно. Величина Vl/V l о
определяется по геометрическим параметрам плоской ячейки [4].
Как показали опыты, в неполярных средах это соотношение нару
шается. Дисперсные частицы в однородном поле способны перемещать
ся и к положительному, и к отрицательному электродам. Кроме того,
вблизи стенок камеры ячейки частицы подвержены значительно мень
шему воздействию электроосмоса. Аналогичное явление наблюдали ра
нее ДЛЯ полимерных частиц в гептане [5-7]. При этом скорость элект
рофореза, измеренная на стационарном уровне, сильно отличается от V,
рассчитанной по приведеиной формуле. Нарушение электроосмотической
циркуляции и особенности поведения частиц в вязких средах (масла)
сохраняч-тся также для маловязких сред (бензол, толуол, гептан) с той
лишь разницей, что в последнем случае достаточны меньшие напряжен
ности поля.
Влияние напряженности поля на поведение дисперсий изучалось
путем изменения величины подаваемого на электроды ячейки напряже
ния или изменением расстояния между электродами. Установлено, что
Б маслах миграцию частиц можно наблюдать лишь при градиентах
поля 2-3 кВ/см, в то время как в водных растворах для электрофоре
за достаточны поля с градиентом 4-8 В/см. Опыты показали, что
тщательная предварительная гидрофобизация камеры ячейки путем вы
сушивания, а также обезвоживание дисперсионной среды приводят к
полному исчезновению электроосмоса около стенок камеры, заполнен
ной неполярной жидкостью. Наибольший эффект достигается в ячейках,
изготовленных из кварцевого стекла и плексиглаза. Кварцевое стекло
в u гличие от других стекол имеет наименьшее количество силанольных
групп [8], ответственных за гидрофильность поверхности и, следова
тельно, за образование двойного электрического слоя на границе разде
ла фаз. Увлажнение стенок камеры создает условия для регулярного
электроосмотического потока дисперсионной среды вблизи стенок [9].
Количество воды на поверхности стекла должно быть достаточным для
образования не только протонной проводимости (то есть, переноса про
тонов по цепочке водородных связей между поверхностью и молекулами
воды), но и ионной, как условия электрофореза.
В приэлектродных зонах и средней части ячейки профиль электро
осмотических потоков в случае неполярной дисперсионной среды значи
тельно отличается от водной среды (рисунок, б). В водных растворах
приэлектродные зоны простираются на 3-5 мм и незначительно влияют
на режим достаточно длинной части рабочей камеры ячейки. В непо
лярных средах протяженность приэлектродных зон оказывается значи
тельно больше. При 3,6 кВ/см в масле МС-20 вблизи электродов наб
людается интенсивное вращательное движение жидкости. На расстоя
нии 0,5-1 см от электродов циркуляция жидкости замедлена, но час
тицы, захватываемые потоками жидкости, движутся хаотически.
Если расстояние между электродами при сохранении напряженно
сти поля уменьшать, получается ячейка с интенсивным движением час
тиц и жидкости, так как исчезает средняя, малоподвижная зона. Ха
рактерно, что изменение ориентации несферических частиц относитель
но электрода в этом случае не приводит к изменению скорости частиц,
как это ожидается для линейного ПО полю электрофореза [9]. Э ..лектро-
752 УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, 1983, Т. 49. Ng 7
форез в углеводородах в ячейках такого типа изучали n работах [10,
11]. Несмотря на то, что при малом межэлектродном расстоянии умень
шаются неоднородности поля, движение частиц в таких ячейках нельзя
считать обычным линейным электрофорезом из-за существенного влия
ния приэлектродных процессов. Опыты показали, что при расстояниях
между электродами менее 1 см частицы минерала в масле движутся
неравномерно. Приближаясь к электроду, независимо от его знака,
частица ускоряет свое движение, затем после соприкосновения с элект
родом быстро удаляется от него на значительное расстояние. Это яв
ление «отскакивания» частиц также осложняет режим линейного элект
рофореза в ячейке с малым межэлектродным расстоянием. По-видимо
му, при малой разности диэлектрических проницаемостей среды и час
ТИЦЫ в сильных полях проявляется диэлектрическая поляризация [12].
Еще одной особенностью поведения диэлектрической дисперсной
системы является хаотическое вращательное движение дисперсионной
среды. Причиной движения дисперсионной среды также является по
ляризация диэлектрика. Кроме обычной ориентационной поляризации
диэлектрический материал при напряженностях поля более 1 кВ/см
подвергается объемной поляризации [13], вызывающей появление гра
диента диэлектрической проницаемости в диэлектрике вдоль силовых
линий поля [14]. Вследствие этого возникает пондеромоторная сила,
приводящая жидкость в движение [15]. Как показали опыты, хаотиче
ское вращательное движение частиц вместе с дисперсионной средой
настолько интенсивно, что делает практически невозможным изучение
электрофореза. Движение дисперсионной среды под влиянием пондеро
моторных сил создает принципиальные трудности, препятствующие ко
личественно исследовать явления диполо- и диэлектрофореза на оди-
ночных частицах.
Чрезвычайно малый электрокинетический заряд также осложняет
электрофорез в неполярных жидкостях. Образование свободных под
вижных зарядов в области раздела фаз происходит благодаря ионной
диссоциации веществ при их взаимодействии с дисперсионной средой.
Низкополярные жидкости, согласно праВИJIУ ионной диссоциации Каб
лукова - Нернста - Томсона [16], создают наихудшие в этом отноше
нии условия - ионная диссоциация практически отсутствует. В случае
немодифицированного минерала отсутствие взаимодействия обменных
катионов с дисперсионной средой приводит к расположению ИХ на
поверхности минерала, подобно тому, как и в сухом образце при сопри
косновении с воздухом. Слабое взаимодействие поверхностно-активных
катионов с неполярным растворителем исключает диссоциацию катио
нов по ионному механизму, что необходимо для образования диффуз
ного слоя. Поэтому, несмотря на высокие расчетные значения обрат
ного дебаевского радиуса [17], слабополярные системы можно лишь
условно относить к объектам, обладающим электрокинетическими
свойствами.
Таким образом, сделав попытку изучить электрофорез минеральных
частиц в неполярных средах, мы установили ряд осложняющих факто
ров, главными из которых являются усиление приэлектродных и неучи
тываемых гидродинамическихявлений. Изменение условий эксперимен
та (градиента потенциала, вязкости жидкости, геометрии ячейки) не
устраняет эти осложнения. Для достижения линейного электрофореза
необходимо увеличить подвижный заряд двойного слоя путем улучше
ния условий диссоциации поверхностных групп дисперсной 'фазы в сла
бополярнойдисперсионнойсреде.
1. ДУХИН с. с., Дерягин Б. В. Электрофорез.- М. : Наука, 1976.- 328 с.
2. Поляков В. Е., Тарасевич ю. Н., Алексеев о. л. Приготовление катионзамещенных
форм глинистых минералов.с- Укр. ХИМ. журн., 1968,34, NQ 3, с. 526-528.
3. Овчареяко Ф. Д., Маляренко В. В., Ермакова Т. с. Двойной электрический слой на
палыгорските, модифицированном октадецилбензилдиметиламмонием.~ Там же, 1980
t
46, N2 6, с. 609-613.
УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, 1983, Т. 49. .N!! 7 6 - 3-330 753
4. Jackson Р., Parfitt о. п. Determination оС рагйс!е Пlоt1i1itу in ппсговсортс егестгорпо
resis.- Kolloid Zeitsch., 1970, 239, N 1, р. 611-612.
5. Лавров и. С., Смирнов о. В. Влияние однородного электрического ПОЛЯ на дисперсии
ряда веществ.- Жури. прикл. химии, 1969, 42, NQ 7, с. 1365-1369.
6. Концентрирование дисперсных частиц и микроорганизмов на щели внеоднородном
электрическом поле / Н. М. Семенихин, Н. И. Пономарев, Ю. с. Веселов, Н. И. Подор·
ван.- Там же, 1977,50, N2 7, с. 1477-1480.
7. Бибик, Е. е: Лавров и. С., МеРlCушев О. frl. Электрофоретическая подвижность 11
взаимодействие частиц. - Коллоид. жури" 1968, 30, .N'2 4, с. 494-495.
8. Схрельцин г. С. Поверхностные свойства кварца. - Там же, с. 592-595.
9. Haydon п. А. Resent Progress in surface science. - New York : Academic Press.
1964.-94 р.
10. Кио S., Osterlo Р. Hiphfield electrophoresis in 10\У c.anductivity biquids. - J. of
сойок! and Interface sci., 1967, 25, N 2, р. 421-428.
11. Pohl Н. А. Schwar J. Р. Particle separations Ьу nonuniform electric field in 1iqui(l
dielectric Bath methods. - J. App·l. Phys., 1959, 30, N 1, р. 69-75.
12. Костип Ю. А. Ориентация аэрозольных частиц грубодисперсной фазы в сильных
электрических полях.- В кп.: Сборник трудов ЛИСИ: Оздоровление сред элентри
ческими методами. Л.: Ленингр. инженерно-строительный ин-т, 1973, с. 75-83.
13. Теория диэлектриков / Н. П. Богородицкий. Ю. 1\'1. Волокобинский, А. А. Воробьев,
Б. М. Тараев. - М.; Л. : Энергия, 1965.-180 с.
14. Губкин А. Н. Физика диэлектриков. - М. : Высш. школа, 1967.- Т. 1. 280 с.
15. Улучшение качества питьевой воды при комплексном электрическом воздействии /
и. С. Лавров, В. и. Барабанов, Р. А. Окунев и др. - в кн.: Сборник трудов ЛИСИ:
Оздоровление сред электрическими методами. \.,.1'1.: Лениигр. инженерно-строитель
ный ин-т, 1973, с. 54-63.
16. Измайлов Н. А. Электрохимия растворов. - М. : Химия, 1966.-576 с.
17. Alber W., Overbeek J. Th. а. Stabilitv of сгпшвюп of water in oil. - J. of colloicl
sci., 1959, 14, N 2, р. 501-509. .
Институт коллоидной химии и химии воды
им. А. В. Думанского АН УССР, I(иев
в 1983 г. В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ «НАУКОВА ДУМКА» ВЫЙДЕТ КНИГА:
Поступила
16.05.80
КИНЕТИКА И ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ: С6. науч. тр.
1О л. 1 р. 50 к.
Освещены проблемы кинетики и механизма электродных реакций многовалентных
ионов и получения высокочистых металлов. Рассмотрены вопросы теории разря
да комплексных ионов, стационарных состояний в системах фазового обмена.
Изучается электрохимия родия, марганца, хрома, кадмия, меди и цинка.
Для научных и инженерно-технических работников, занимающихся вопросами
электрохимии, гальваностегии и коррозии.
Предверительные заказы на издание принимает книжный
«Наукова думка» (252001, Киев-1, ул. Кирова, 4), который
родним заказчикам наложенным платежом.
магазин издательства
высылает книги иного-
754 Уl\Р:\IIНСl\IIП хпмпчнскпп ЖУРНАЛ, 19A~. т. 49, 3\'2 7
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-182721 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0041–6045 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:05:30Z |
| publishDate | 1983 |
| publisher | Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Вдовенко, Н.В. Маляренко, В.В. 2022-01-16T20:46:56Z 2022-01-16T20:46:56Z 1983 Электрофорез минеральных частпц в диэлектрических жидкостях / Н.В. Вдовенко, В.В. Маляренко // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 7. — С. 751-754. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/182721 541.183.5 В данной работе рассмотрены некоторые особенности поведения минеральных частиц в неполярных средах в постоянном электрическом поле. Изучали дисперсные системы, содержащие монтмориллонит в натриевой форме и органомонтмориллонит. ru Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Украинский химический журнал Электрохимия Электрофорез минеральных частпц в диэлектрических жидкостях Electrophoresis of Mineral Particles in Dielectric Liquids Article published earlier |
| spellingShingle | Электрофорез минеральных частпц в диэлектрических жидкостях Вдовенко, Н.В. Маляренко, В.В. Электрохимия |
| title | Электрофорез минеральных частпц в диэлектрических жидкостях |
| title_alt | Electrophoresis of Mineral Particles in Dielectric Liquids |
| title_full | Электрофорез минеральных частпц в диэлектрических жидкостях |
| title_fullStr | Электрофорез минеральных частпц в диэлектрических жидкостях |
| title_full_unstemmed | Электрофорез минеральных частпц в диэлектрических жидкостях |
| title_short | Электрофорез минеральных частпц в диэлектрических жидкостях |
| title_sort | электрофорез минеральных частпц в диэлектрических жидкостях |
| topic | Электрохимия |
| topic_facet | Электрохимия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/182721 |
| work_keys_str_mv | AT vdovenkonv élektroforezmineralʹnyhčastpcvdiélektričeskihžidkostâh AT malârenkovv élektroforezmineralʹnyhčastpcvdiélektričeskihžidkostâh AT vdovenkonv electrophoresisofmineralparticlesindielectricliquids AT malârenkovv electrophoresisofmineralparticlesindielectricliquids |