Низкочастотный электрогидродинамический способ определения эффективного размера сферических частиц в нестратифицированных дисперсиях электропроводных частиц в жидкостях с меньшей электропроводностью

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕспуБлик П 9) 5)5 С 01 й 15/О ТЕНИЯ АН Б АВТО РСКО ВИДЕТЕЛЬСТВУ ут ме ИДРО- ДЕЛЕМЕРА ТИФИ- КТРОТЯХ С ЬЮ ольноти приенения котоых частиц, оба является прохождения и анализа отие отдельной т проведения ерсным смене изм сперсн о спос ации рстие ожден требуе м дисп части диспе ся па скую прово ричес ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(54) НИЗКОЧАСТОТНЫЙ ЭЛЕКТРОГДИНАМИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОГО РАЗСФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ В НЕСТРАЦИРОВАННЫХ ДИСПЕРСИЯХ ЭЛЕПРОВОДНЫХ ЧАСТИЦ В )КИДКОСМЕНЬШЕЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТ(57) Изобретение относится к контризмерительной технике и может най Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть применено в химической, нефтехимической и других отраслях и ромышлен ности при оценке размеров частиц в различных суспензиях и эмульсиях,Известен кондуктометрический способ определения дисперсности взвешенных частиц в жидкой среде, заключающийся в том, что организуется прохождение одиночных взвешенных частиц через микроотверстие, по разные стороны которого расположены электроды с приложенной к ним разностью потенциалов, Частица, проходя через микроотверстие, изменяет электродинамические параметры межэлектродного 1777044 А менение в химическои, нефтехимической и других отраслях промышленности при оценке размеров частиц в суспенэиях и эмульсиях, электропроводных частиц. Способ заключается в подаче синусоидального напряжения на плоские электроды электролитической ячейки с исследуемой средой и измерении электрических параметров ячейки на фиксируемой частоте при различных межэлектродных расстояниях, причем измерения проводятся на одной частоте при разных межэлектродных расстояниях, а размеры частиц определяют на основе расчетных соотношений, полученных путем анализа математической модели прохождения переменного тока в дисперсной среде и данных измерений диэлектрической проницаемости и эффективного коэффициента подвижности ионов в жидкой фазе,промежутка, по величи рого судят о размере диНедостатком данног необходимость организ частиц через микроотве клика системы на прох частицы. Способ также калибровки по эталонны сям вестен способ определения размера по высокочастотной проводимости сий, в котором размер частиц являет аметром, совмещающим теоретиче и экспериментальную зависимости имости рт частоты изменения элект ого поля, 1777044Недостатком данного способа является необходимость анализа малой поправки к проводимости дисперсной фазы, что требует применения высокочастотных приборов, Кроме того, этот способ применим для сред достаточно низкой проводимости, для которых в высокочастотном диапазоне не проявляется дисперсия диэлектрической проницаемости дисперсионной фазы.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения дисперсности частиц в ферромагнитных жидкостях, заключающийся в том, что определяют отношение емкостей электролитической ячейки с исследуемой средой на двух разных частотах. Каждому значению отношения емкостей эмпирически ставится в соответствие определенный размер частиц дисперсной фазы; который определяется независимо седиментационным способом.Известный способ имеет следующие существенные недостатки: отношение емкостей зависит, в общем случае, не только от размеров. частиц в исследуемой дисперсной среде, но и от свойств материалов электродов и жидкости носителя, Для каждой пары электрод - среда должна строиться своя зависимость размера частиц от отношения емкостей; использование седиментационного способа в качестве эталонного при построении калибровочных кривых не позволяет определять размеры частиц нейтральной плавучести, мелких "броуновских" частиц и частиц неустойчивого коллоида в метастабильном состоянии,Целью изобретения является упрощение способа за счетустранения предварительных тарировок и повышение его функциональных возможностей эа счет применимости для суспензийчастиц нейтральной плавучести, атакже контроля за изменением размеров агрегиу 1 ощих частиц.Поставленная цель достигается разделением объемных и приэлектродных эффектов в дисперсиях с объемной концентрацией дисперсной фазы не более бо.при электропроводности жидкой фазы не менее чем на два порядка меньшей электропроводности частиц, но большей 10 Ом м, Предварительно определяют диэлектрическую проницаемость жидкой фазы ео на фиксированной частоте щ и коэффициентдиффузии ионов О в этой фазе, после чего, используя последовательную схему замецения электролитической ячейки сопротивлением Я и емкостью С, на той же частоте в при одном межэлектродном расстоянии 1 определяют Я 1 и С 1, а при другом межэлектродном расстоянии И 2 измеряют С 2, и в результате эффективный размер частиц а определяют по формуле1 1 4 ЛО 23 С 1 С 2йР(ь - ы) 15 О= О/В 18 - электропроводность дисперсии; а - объемная концентрация, 8 - площадь электрода; в - круговая частота приложенного к электродам переменного электрического напряжения; а =г /г", где 20о О мкм а 100 А; Р =г"ф)бг; (и - 3, 4)-и-йо момент функции распределения частиц по размерами(г);0 в100 Гц.Отличительными признаками изобретения являются: измерение импеданса ячейки с исследуемой средой при различных межэлектродных расстояниях и устранение, таким образом, влияния приэлектродных эффектов на измеряемые характеристики; отсутствие необходимости предварительных тарировок; возможность определения размеров частиц нейтральной плавучести, мелких "броуновских" частиц, а также измерения и контроля за изменением размера частиц в неустойчивых коллоидах.Предлагаемый способ испытан на модельной системе - магнитной жидкости, полученной по карбонильному методу. В качестве жидкости-носителя выбрана слабо- проводящая органическая жидкость-тетрадекан, в качествеарбитражногоспособа, - метод микроскопического анализа, Результаты исследований на трансмиссионном электронном микроскопе типа Ее зз ЕМ 902 ТЕМ (разрешение 5 А) показали, что модельная система монодисперсна - дисперсия функции распределения по радиусу составляет 8 оь, а средний радиус частиц равен 480 А,В процессе измерения радиуса частиц предлагаемым способом магнитную жидкость заливают в измерительную ячейку с плоскопараллельными подвижными электродами диаметром 50 мм, аналогичную приведенной в ГОСТ 22372 - 72. Измерение значений С 1, С 2, Я 1 проводят с помощью моста переменного тока (бЕИЕЯА ВА 010 1621). Расстояние между электродами определяют с помощью микрометрической головки ячейки. Диэлектрическая проница(О - Ь) 30 Составитель А.КубасовТехред М.Моргентал Корректор Н.Милюкова Редактор Г.Бельская Заказ 4118 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 емость магнитной жидкости о, определяемая высокочастотным методом, равна 2.04, Величина объемной концентрации дисперсной фазы а, определяемая весовым методом, равняла 11 10 . Значение коэффициента диффузии ионов О вычислено по формуле Эйнштейна через подвижность ионов, значения которых взяты из таблиц (Мелвин-Хьюз Э.А. Физическая химия, кн.2, М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1962, с. 756), 0 - 1 6910 м /с. Параметры О, 1.2, в заданы непосредственно в эксперименте и равны: Ь -110 м, 2-210 м, в=8.7 10 Гц. Значения Я 1, С 1, С 2, определяемые в эксперименте, равны соответственно: В 1 = 9,52 10 Ом, С 1 = 6,72110 Ф, С 2 = 6,745 10 Ф. Значение радиуса частиц а, полученное при подставлении соответствующих параметров в теоретическое соотношение, имеет следующую величину; Формула изобретения Низкочастотный электрогидродинами-. ческий способ определения эффективного размера сферических частиц в нестратифицированных дисперсиях электропроводных частиц в жидкостях с меньшей электропроводностью, заключающийся в приложении к плоским электродам электролитической ячейки с исследуемой средой синусоидального переменного напряжения, создающего в исследуемой среде электрическое поле напряженностью до 100 В/м, и измерении на фиксированной частоте электрических параметров ячейки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения способа за счет устранения предварительных тарировок и повышения его функциональных возможностей за счет Применимости для суспензий частиц нейтрзвькой пяавучести, а также контроля за изменением размеров агрегирующих частиц посредством разделения объемных и приэлектродных эффектов в дисперсиях с объемной концентрацией дис персной фазы не больше 50 при электропроводности жидкой фазы не менее чем на два порядка меньшей элект 1 оопроводности частиц, но большей 10Ом м 1, предварительно определяют диэлектрическую про ницаемость жидкой фазы В нафиксированной частоте в и эффективный коэффициент диффузии ионов О в этой фазе, после чего, используя последовательную схему замещения электролитической ячей ки сопротивлением й и емкостью С на тойже частоте и, при одном межэлектродном расстоянии О определяют В 1 и С 1, а при другом межэлектродном расстоянии Ь измеряют С 2, и в результате эффективный раэ мер частиц а определяют по формуле Р= 1/Я 13-, электропроводность дисперсии, а - объемная концентрация дисперс ной фазы, Я - площадь электрода, в - 35 круговая частота приложенного к электродам переменного электрического напряжения, а " г /г , где 10 тгаа 100 А,г"-г"т(г)бг, (и = 3, 4)-и-й момент функоции распределения частиц по размерам (г), 0ы 100 Гц.