Электрокинетические явления

1. 2.7 Электрокинетические явления

2.

Два типа явлений, вызванных ДЭС: под действием
механической и электрической силы
Пора в равновесии
Свободный
раствор
Свободный
раствор

3.

Ток фильтрации
Пора в равновесии
Свободный
раствор
Свободный
раствор
Q-
Q+
Flow

4.

Электроосмос и концентрационная
поляризация
Electrical
field
Flow

5.

Ток фильтрации
v
q
Flow
-gradh

6.

Ток фильтрации
q
R
v
P1
P2
gradP
A
R
R
I str A q( x)v( x)dx A 0 ' ' v( x)dx A 0 ' v ' v' dx
o
0 '
R
o
R
P
R
A 0 ' v v' ' dx A 0 ' v v' 0 A 0 0 0 0 v ' A 0 Rς
0
Icond=AR E
Icond+Istr=0
E 0
'
P
Уравнение ГельмгольцаСмолуховского;
0 =8.85 .10-12 F/m;
=80
z~0.03 V; =10-3Pa.s; h[m] 104[Pa]

7.

Электроосмос
I
Уравнение Гельмгольца-Смолуховского:
Q
0
I
Профиль скорости воды:

8.

Электрофорез
E
Уравнение Гельмгольца-Смолуховского:
0
E
vef
2
m
uef
0.1 5 10 8
E
Vs
vef

9.

Потенциал оседания
4 0
DU
r 3 (d d 0 ) gnDh
3
DU
0=8.85.10-12F/m, диэл. постоянная
=80 относит. диэл проницаемость воды,
n –концентрация частиц,
d –плотность частиц,
d0 – плотность воды;
r – средний радиус частиц

10. Перекрестные явления

1.Законы потоков:
Ома: j= E=- ,
Фурье: =- T,
Фика: Ф=-D C,
Дарси: v=-k/ p
2. Обобщенный закон потоков и коэффициенты Онсагера:
let
lec
leh
lte
l h
T
Φ
l
ce
l c
lc
D
v
lhe
lht
lhc
j
τ
i j:
i j:
lch
C
k
p lij l ji
Проводимости
Перекрестные
коэффициенты

11. Пример двух сил

j
l
v
l
k
p
j E l p Электропроводность+ток фильтрации
v lE
k
p Течение Дарси + электроосмос

12.

Электро-фильтрация:
j E l p E l g h E L h
0z Коэффициент тока фильтрации
l
0 gz Модифицированный коэффициент тока
L
фильтрации
L
j E h
C
L
j 0
Коэффициент потенциала фильтрации
Уравнение неразрывности
L h
Уравнение Пуассона для

13. Схема измерительной установки

R2
R1
Образец
D
DH

14. Измерение коэффициента потенциала фильтрации

15. Характерные значения коэффициента потенциала фильтрации при разной электропроводности раствора

16. Выводы

Электрокинетические
явления
относятся к категории
перекрестных;
Течение воды возможно под
действием электрического поля;
Потенциал фильтрации есть
следствие потока воды;
Интенсивность потенциала
фильтрации характеризуется
соответствующим коэффициентом