침전 퍼텐셜

침전 전위는 분산된 입자가 매질 내 중력 또는 원심분리 작용으로 이동할 때 발생합니다.이 운동은 입자의 이중층의 평형 대칭을 파괴한다.입자가 움직이는 동안, 전기 이중층의 이온은 액체 흐름 때문에 뒤처집니다.이로 인해 표면 전하와 확산층의 전하 사이에 약간의 변위가 발생합니다.그 결과, 움직이는 입자는 쌍극자 모멘트를 생성한다.모든 쌍극자의 합은 침전 전위라고 불리는 전장을 생성한다.개방된 전기 회로로 측정할 수 있으며, 이를 침전 전류라고도 합니다.

콜로이드와 계면 ^{[1][2][3][4][5][6][7]}과학에 관한 많은 책에 이 효과에 대한 자세한 설명이 있다.

표면 에너지

현상에 관한 배경

전기 운동 현상은 이종 유체 또는 유체로 채워진 다공질 물체에서 발생하는 여러 가지 다른 효과의 집합이다.이러한 현상의 합계는 일부 외부로부터의 입자에 대한 영향을 다루어 순 전기 운동학적 효과를 초래합니다.

이러한 모든 효과의 공통적인 원천은 계면 전하 '이층'에서 비롯됩니다.외력에 의해 영향을 받는 입자는 인접한 하전 표면에 대해 유체의 접선 운동을 발생시킨다.이 힘은 전기, 압력 경사, 농도 경사, 중력으로 구성될 수 있습니다.또한 이동 위상은 연속 유체 또는 분산 위상일 수 있습니다.

침전전위는 콜로이드 입자를 침전시켜 전계를 발생시키는 전기운동학적 현상 분야입니다.

모델의 역사

이 현상은 1879년 도른에 의해 처음 발견되었다.그는 물 속의 유리구슬이 가라앉으면서 수직 전장이 발생하는 것을 관찰했다.이것은 종종 도른 효과라고 불리는 침전 전위의 기원이었다.

Smoluchowski는 1900년대 초에 가능성을 계산하기 위한 첫 번째 모델을 만들었다.부스는 1954년 오버벡의 1943년 전기영동 이론을 바탕으로 침강 전위에 대한 일반 이론을 만들었다.1980년 스티거는 부스의 모델을 확장하여 표면 전위를 높였습니다.오시마는 1978년 오브라이언과 화이트의 모델을 바탕으로 단일 하전구의 침강 속도와 희석 현탁액의 침강 가능성을 분석하는 모델을 만들었다.

잠재력 창출

하전입자가 중력 또는 원심분리 과정을 거치면서 전위가 유도된다.입자가 움직이는 동안 전기 이중층의 이온은 액체 흐름으로 인해 순 쌍극자 모멘트를 생성하는 데 뒤처집니다.입자에 있는 모든 쌍극자의 합이 침전 전위를 일으킨다.침전 전위는 시스템에 전계가 인가되는 전기영동과 반대 효과가 있습니다.이온 전도율은 침전 전위를 다룰 때 종종 언급됩니다.

다음 관계는 대전된 구체의 침하로 인한 침전 전위의 측정값을 제공합니다.1903년과 1921년에 Smoluchowski에 의해 처음 발견되었다.이 관계는 겹치지 않는 전기 이중층과 희석 현탁액에만 적용됩니다.1954년 부스는 이 아이디어가 파이렉스 유리 가루가 KCl 용액에 침전하는 데 적용된다는 것을 증명했다.이 관계에서 침전전위 E는_S 입자 반지름과 무관하며 E → 0, δ → 0(단일 입자)이다_S.

                         ${\displaystyle E_{s}=-{\frac {\varepsilon \zeta (\rho -\rho _{0})\phi _{p}g}{\displaystyle ^{\infty }\eta }}}$ 

Smoluchowski의 침강전위는 θ는₀ 자유공간의 허용도, D는 무차원 유전율, θ 제타 전위, g 중력에 의한 가속도, θ 입자 부피율, θ 입자 밀도, θ_o 중밀도, θ 특정 부피 전도율 및 ^[8]θ 점도로 정의된다.

Smoluchowski는 다음과 같은 다섯 가지 가정 하에 방정식을 개발했다.

1. 입자는 구형, 비전도성, 단분산형입니다.
2. 입자 주위의 층류(Reynolds 번호 <1)가 발생합니다.
3. 입자 간 상호작용은 무시할 수 있습니다.
4. 표면 전도는 무시할 수 있다.
5. 2층 두께 1/θ는 입자 ^[8]반지름 a(θa>1)에 비해 작다.

                               ${\displaystyle ^{\infty}=blac {e^{2}}{k_{B}T}}\sum z_{i}^{2}D_{i}n_{i\infty}}$ 

여기서_i D는 ith 용질종의 확산계수, n은_i∞ 전해액의 수치농도이다.

오시마 모델은 1984년에 개발되어 원래 단일 대전구의 침강 속도와 희석 현탁액의 침강 가능성을 분석하는 데 사용되었다.아래 제공된 모델은 낮은 제타 전위의 희석 현탁액(예: e//tT_B ≤2)에 대해 해당됩니다.

                           ${\displaystyle E_{s}=-{\frac {varepsilon \zeta (\rho _ {0})\phi _{p}{\p}{\filon }}gH(\kappa \alpha)+\vartheta (\zeta ^{2})$ 

테스트

측정.

관심분산을 채운 유리기둥에 전극을 부착하여 침강전위를 측정한다.서스펜션에서 발생하는 전위를 측정하기 위해 전압계가 부착됩니다.전극의 다양한 형상을 설명하기 위해 기둥은 일반적으로 전위를 측정하는 동안 180도 회전합니다.이 180도 회전을 통한 전위차는 침전 전위의 두 배입니다.제타 전위는 농도, 현탁액의 전도율, 입자의 밀도, 전위차 등을 알 수 있기 때문에 침강 전위로 측정하여 결정할 수 있다.기둥을 180도 회전시킴으로써 기둥의 드리프트나 지오메트리 차이를 ^[9]무시할 수 있다.

                             ${\displaystyle \zeta = frac {\varepsilon _{r}\varepsilon _{0}(\rho -\rho _{0})g}}}$ 

농축 시스템을 다룰 때 제타 전위는 전극 간 거리에 따른 전위차에서 침강 $전위{\displaystyle {}_{}}$ $(\$를 측정하여 확인할 수 있습니다.기타 파라미터는 $매체$의 $점도$$,$ $벌크전도율$, ${\displaystyle r_{}}$\displaystyle\varepsilon_{r}매체의 상대 유전율, $\$매체의$$ 자유공간 유전율 $등$을 나타냅니다$.$$playstyle \rho }$입자$$ 밀도, ${\$ 0 \ $displaystyle \rho$ _${0}$ $0$ $、$ g \ $displaystyle$ g$$$$、 is^∞ the the electrolyte electrolyte electrolytetetetetetetetetetete te 전해질 ^[9]용액의 전기 전도율이다.

pH뿐만 아니라 침전 전위, 비전도율, 고체의 체적 비율을 결정하기 위해 개선된 설계 셀이 개발되었습니다.이 설정에는 전위차를 측정하기 위한 전극과 저항을 위한 전극의 두 쌍이 사용됩니다.플립스위치를 이용하여 전류를 교류함으로써 저항전극의 편광 및 전하 축적을 회피한다.시스템의 pH를 모니터링하여 진공 ^[10]펌프를 사용하여 전해액을 튜브로 흡입할 수 있습니다.

적용들

침전장 유량분획(SFFF)

침전장 흐름 분할(SFFF)은 분리 및 분율 수집에 모두 사용할 수 있는 비파괴 분리 기법이다.SFFF에는 접착제, 코팅 및 페인트용 라텍스 재료의 입자 크기 특성화, 바인더, 코팅 및 복합제용 콜로이드 실리카, 페인트, 종이 및 섬유용 산화티타늄 안료, 청량음료용 유제 및 바이러스 및 ^[11]리포좀과 같은 생물학적 재료의 특성이 포함됩니다.

SFFF의 주요 측면에는 다음과 같은 것들이 있다: SFFF는 높은 정밀도의 크기 분포 측정에 대한 고해상도 가능성을 제공하고, 분해능은 실험 조건에 따라 달라지며, 일반적인 분석 시간은 1~2시간이며,^[11] 분율을 수집할 수 있는 비파괴 기술이다.

침전장 흐름분류에 의한 입경분석

침전장유동분화(SFFF)는 필드유동분화분리기술의 하나이므로 콜로이드 크기 범위에서 입자물질 및 가용성 시료의 분화와 특성화에 적합하다.원심력장과 질량이나 크기가 다른 입자 간의 상호작용의 차이로 인해 분리가 발생합니다.특정 크기 또는 무게를 가진 입자의 지수 분포는 브라운 운동으로 인한 결과입니다.이론적인 방정식을 개발하기 위한 가정 중 일부는 개별 입자 사이에 상호작용이 없고 ^[11]평형상태는 분리 채널의 어느 곳에서나 발생할 수 있다는 것을 포함한다.

「 」를 참조해 주세요.

구동력과 이동상의 다양한 조합이 다양한 전기 운동학적 효과를 결정합니다.Lyklema(1995)의 "인터페이스와 콜로이드 과학의 기초"에 이어, 전기 운동학적 현상의 완전한 패밀리는 다음을 포함한다.

전기 운동 현상	이벤트 설명
전기영동	전계의 영향을 받는 입자의 운동으로서
전기 삼투법	전계의 영향을 받는 다공질체 내의 액체의 운동으로서
디퓨시오포레시스	화학 전위 구배의 영향을 받는 입자의 운동으로서
모세혈관 삼투	화학적 전위 구배의 영향을 받는 다공질체 내 액체의 운동으로서
스트리밍 가능성/현재	다공질체를 통해 이동하는 유체에 의해 발생하는 전위 또는 전류로서 또는 평평한 표면에 상대적인
콜로이드 진동 전류	초음파의 영향을 받아 유체 내에서 움직이는 입자에 의해 발생하는 전류로서
전기 음파 진폭	진동하는 전기장의 콜로이드 입자에 의해 생성되는 초음파로요.

레퍼런스

• Anand Plappally, Alfred Soboyejo, Norman Fausey, Winston Soboyejo 및 Larry Brown, "물 여과 장치의 여과 알칼리성의 강력한 모델링: 마이크로/나노 다공질 점토 기반 세라믹 재료를 통한 수송" J Nat Env Sci 2010 1 (2) : 96 - 105 .