Способ определения электрофоторетической подвижности дисперсных частиц с плотностью не равной плотности жидкости

пц 437005 Союз Советских Социалистицеских Республик(32) ПриоритетОпубликовано 25,07.74. Бюллетень27Дата опубликования описания 24.12.74 Гасударственный канит Совета Министров ССС по делам изобретенийи открытий 3,544 (088.8 3) 72) Авторы изобретен С. Духии, И. Т. Горбачук, В. П. Дущенко и Л, В ле(71) Заявител Инсти оллоиднои химии и химии воды 54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОфОРЕТИЧЕСКОЙДВИЖНОСТИ ДИСПЕРСНЪХ ЧАСТИЦ С ПЛОТНОСТЬЮНЕ РАВНОЙ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ Изобретение относится к микроэлектрофоретическому способу определения подвижности дисперсных частиц и может быть широко использовано в коллоидной химии, медицине, биологии для изучения электрических свойств дисперсных частиц большого удельного веса.Основная трудность измерения электрофоретической подвижности тяжелых частиц по сравнению с легкими связана с их быстрой седиментацией. До настоящего времени отсутствовал удовлетворительный способ определения электрофоретической подвижности быстро седиментирующих частиц.Известный микроскопический способ определения электрофоретической подвижности коллоидных частиц основан на измерении их скорости в рабочей камере электрофоретического прибора при помощи микроскопа. Если рабочую камеру прибора заполнить исследуемой суспензией, герметически закрыть и к введенным внутрь камеры электродам подать напряжение, то в движение придут жидкость относительно стенок камеры (электроосмос) и частицы относительно жидкости (электрофорез). Поскольку камера герметически закрыта, то интегральный поток жидкости через любое ее сечение равен нулю, т. е, электроосмотический поток жидкости, возникающий у стенок, компенсируется встречным осевым потоком, возникающим за счет перепада давления. В результате формируется параболический профиль скоростей жидкости.Наблюдаемая в микроскоп скорость движения частиц является, таким образом, результатом электроосмоса и электрофореза. Ее величина зависит от уровня рабочей камеры, на котором производится измерение. Экспериментальное определение локальной электро осмотической скорости жидкости связано сбольшими трудностями, поэтому на практике измерение истинной электрофоретической скорости частиц производится на стационарном уровне, в плоскости которого электроос мотический и встречный потоки жидкостивзаимно компенсируются.При этом требуется, чтобы за время измерения горизонтального электрофоретического смещения порядка 10 сек, необходимого для 20 расчета скорости электрофореза, смещениечастицы по вертикали под действием силы тяжести не превышало 1 - 3% от высоты камеры. Высота измерительной камеры электрофоретического прибора должна быть не более 25 3 - 5 мм, так как в противном случае возникают неконтролируемые конвективные двикения жидкости, трудно устранимые даже при термостатировании. Следовательно, для горизонтально ориентированных электрофорез 0 тических приборов вертикальное смещениеКорректор Т. Гревцова Редактор Т, фадеева Заказ 3445/12 Изд,120 Тираж 651 Подписно. ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4,5Типография, пр, Сапунова, 2 частиц при высоте камеры 3 - 5 мм не должно превышать в среднем 50 мкм, а скорость их седиментации при времени наблюдения более 10 сек должна быть менее 5 мкм/сек. Эти требования становятся еще более жесткими при уменьшении высоты измерительной камеры,Используя формулу для скорости седиментации, вытекающую из формулы Стокса2 ЬщФее 1 -9В где а - радиус частицы;Лр - разность плотностей частицы и среды;д - ускорение силы тяжести;т 1 - динамическая вязкость жидкостизаключаем, что метод стационарного уровня применим при Лр порядка 1 кг/смз,к частицам радиуса менее 1,5 мкм, при Лр порядка 10 г/см - для частиц с радиусом менее 0,5 мкм. Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерения. Для этого скорость электрофореза определяют по величине полного горизонтального смещения частицы в электрическом поле при падении от верхней стенки камеры до нижней или всплывании от нижней к верхней стенке, если частицы легче жидкости.Наблюдаемая в микроскоп горизонтальная скорость смещения частицы 1, находящейся на расстоянии г от верхней стенки камеры, равна 1 п (з) - 1 ео (а) + 1 еуфгде Уео (г) - электроосмотическая скорость жидкости, изменяющаяся с глубиной камеры не только по величине, но и по направлению;Геу - электрофоретическая скорость частиц, независимая от г.Измеряемое в эксперименте полное горизонтальное смещение частицы за время падения выразится интегралом или, произведя замеру переменных и учитыЫ 2Вая, что = 1 ееи Где Рееа - скорость седи- Ю п(й) з: Уео (й) + 1 е 1 з: о 1 а 1 еУ + 1 1 ео (Й)УееаоОбщий электр оосмотический поток через любое сечение камеры, перпендикулярное к 10 направлению электроосмоса, равен нулю, т, е. второе слагаемое в скобках равно нулю и тогда получаемВследствие того, что падая или всплывая спостоянной скоростью частица в каждом одинаковом по толщине слое находится одно и 20 то же время, ее горизонтальная скорость посечению усредняется, а средняя по сечению скорость жидкости равна нулю. В результате полное горизонтальное смещение наблюдаемой частицы оказывается вообще независя щим от параболического профиля скоростейэлектроосмоса в измерительной камере. Для реализации предлагаемого способанеобходимо, чтобы частица в начальный мо мент находилась у одной из стенок камеры,а за время наблюдения она должна пройти весь путь от верхней до нижней стенки измерительной камеры или от нижней до верхней. Способ определения электрофоретической 40 подвижности дисперсных частиц с плотностью не равной плотности жидкости, заключающийся в микроскопическом измерении перемещения частиц в направлении однородного электрического поля в замкнутой гори зонтально ориентированной камере, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, измеряют полное горизонтальное смещение частицы за время ее гравитационного прохождения от одной гори зонтальной стенки камеры до другой и изполученных данных определяют подвижность.