|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Электрофорез |
 | |
Анимация
Описание
Электрофорез (катафорез) - движение под действием внешнего электрического поля дисперсных частиц, находящихся во взвешенном состоянии в жидкой или газообразной среде, вследствие наличия разноименных зарядов у твердых и жидких или газообразных фаз (явление обратное электрофорезу - потенциал оседания - эффект Дорна).
В результате возникновения электрического поля между электродами благодаря малому размеру частиц происходит перенос отрицательно заряженной дисперсной фазы к положительному электроду (рис. 1).
Схема электрофореза
Рис. 1
Заряд на коллоидных частицах лиозолей (lyosol), проявляющийся при электрофорезе, обусловлен наличием на их поверхности двойного электрического поверхностного слоя из ионов, возникающего либо в результате избирательной адсорбции одного из ионов электролита, находящегося в растворе, либо за счет ионизации поверхностных молекул веществ. Двойной электролитический слой состоит из ионов одного знака, относительно прочно связанных с дисперсной твердой фазой, и эквивалентного количества противоположно заряженных ионов, находящихся в жидкой дисперсной среде вблизи лингфазной поверхности (противоионы).
Заряд на поверхности твердой фазы рассматривается как поверхностный заряд, равномерно распределенный по всей поверхности. Электрофорез не является простым переносом заряженных частиц и противоионов к соответствующим электродам. Он сопровождается постоянным взаимным обменом между противоионами соседних коллоидных частиц.
Скорость движущихся частиц связана с напряженностью электрического поля Еэ зависимостью:
,
где η - вязкость среды;
ε - диэлектрическая проницаемость;
ξ - электролитический потенциал.
С возникновением и ростом поверхностной проводимости электрофорез убывает.
Физический эффект проявляется в объеме с высокодисперсной коллоидной системой, в которой граничат твердая и жидкая дисперсные фазы. Электрическое поле направлено вдоль границ фаз и вызывает смещение одного ионного слоя по отношению к другому. Силы приложены к заряженным частицам. Частицы движутся в жидкой фазе по направлению к соответствующим электродам.
Электрофорез открыт в 1809 г. Ф.Ф. Рейсом, который наблюдал вызванное электрическим полем перемещение жидкости в U - образной трубке, перегороженной в нижней части мембраной из кварцевого песка, и движение глинистых частиц в покоящейся жидкости при наложении электрического поля.
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Явление электрофореза применяется в электрохимии (для изучения двойного электрического слоя), в медицине, в промышленности (для получения каучука из латекса), в биохимии (для анализа биологических жидкостей).
Электрофорез является одним из наиболее прогрессивных технологических методов получения покрытий на металлических изделиях. Основное преимущество электрофореза в этом плане - высокая покрывающая способность. По мере блокировки проводящим покрытием наружных областей электрода увеличивается напряженность поля в полостях и изгибах изделия, что обеспечивает равномерное покрытие деталей произвольной формы. Наряду с этим нанесение покрытий методом электрофореза позволяет автоматизировать процесс, контролируя его основные параметры - ток, напряжение, расход суспензии в ванне. В отличие от других методов, например метода воздушной электролитической окраски, потерь сырья в электрофоретической ванне практически нет; суспензия легко регенерируется. Это свидетельствует о высокой экономичности процесса.
Реализации эффекта
Схема технической реализации электрофореза дисперсных частиц при вертикальном направлении электрического поля (вниз или вверх) показана на рис. 2.
Схема первого варианта технической реализации электрофореза
Рис. 2
Обозначения:
1 - емкость с жидкостью;
2 - жидкостьс дисперсной средой;
3 - электроды;
e - источник ЭДС.
Схема технической реализации электрофореза дисперсных частиц в жидкости при горизонтальном направлении электрического поля показана на рис. 3.
Схема второго варианта технической реализации электрофореза
Рис. 3
Обозначения:
1 - емкость с жидкостью;
2 - жидкостьс дисперсной средой;
3 - электроды;
e - источник ЭДС.
Литература
1. Физическая энциклопедия. - М.: Большая российская энциклопедия, 1998. - Т.5. - С. 534-536.
2. Поль Р.В. Учение об электричестве. - М.: Физматгиз, 1962. - С. 457-458.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
