Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 36. 5 oktober 1954 - Elektrokinetiska förfaranden, av Einar Mattsson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
838
TEKNISK TIDSKRIFT
olika omständigheter. Sålunda har visats, att
Helmholtz-Smoluchowskis ekvation gäller för partiklar av godtycklig
form, om de består av isolerande material och har ett
dubbelskikt, som är tunt i jämförelse med partiklarnas
dimensioner.
I hittills nämnda härledningar har förutsatts, att
dubbelskiktet ej deformeras vid partikelns rörelse. Denna
förutsättning uppfylls dock med största sannolikhet ej, eftersom
partikeln under vandringen förflyttar sig genom sin egen
jonatmosfär, så att denna kontinuerligt bryts ned bakom
partikeln och byggs upp framför den. Denna omständighet
förorsakar en retardation av partikelns rörelse, kallad
relaxationseffekt. Med hänsyn härtill måste
Helmholtz-Smoluchowskis ekvation förses med en korrektionsfaktor.
Den matematiska härledningen av denna är mycket
komplicerad och ett antal mer eller mindre riktiga förslag har
framförts4 Emellertid har konstaterats, att
relaxations-effekten är liten, om dubbelskiktet är tunt i förhållande
till partikelns storlek. Sålunda utgör relaxationseffekten för
en sfärisk partikel sannolikt mindre än 1 %>, om
dubbelskiktet är en tusendel av partikelns diameter".
Experimentellt studium av vandringshastigheten vid
elek-trofores kan ske, dels med mikroskopiska, dels med
makro-skopiska metoder1,38. Vid de förra följer man i mikroskop
den enskilda partikelns rörelse i fältet. Dessa metoder är
snabba och ger möjlighet att samtidigt bestämma
vandringshastigheten för flera olika partikelslag. Dessutom får
man vid bestämningen en uppfattning om partiklarnas
form och storlek. Emellertid är de mikroskopiska
metoderna behäftade med vissa felkällor. Sålunda kan mätfel
förorsakas av konvektion i lösningen liksom av brownska
rörelser hos partiklarna.
Makroskopiskt kan man bestämma partiklarnas
vandringshastighet (fig. 2) genom att överföra uppslamningen
2 till ett specialkonstruerat U-rör och överskikta den med
en lämplig vätska 1. Under inverkan av ett elektriskt fält
förskjutes gränsytan för de uppslammade partiklarna,
vilkas koncentration följs med någon lämplig analysmetod,
t.ex. Töplers slirmetod. Gränsytans hastighet anger
partiklarnas vandringshastighet. Denna bestämningsmetod
kallas "moving-boundary"-metoden. Den kan, som figuren
visar, tillämpas även då uppslamningen innehåller flera
olika partikelslag. Rörligheten hos kolloidala partiklar är
av storleksordningen 10"4 cm/s.
Ömvändningen av elektrofores existerar även
och kallas Dorn-effekt. Denna uppträder, då
partiklar uppslammade i en vätska sedimenterar
under inverkan av jordens dragningskraft eller
en centrifugalkraft.
Sedimentationen ger upphov till en
potentialskillnad, kallad elektroforetisk potential eller
se-dimentationspotential, mellan olika delar av
lösningen.
Fig. 3. Apparat för bestämning av den elektr o osmotiska
strömningen vid fri avrinning; A och C elektroder, B
luftblåsa, D diafragma, R slangkoppling.
Elektroosmos
Systemet kan även utgöras av en fast fas, som
hålls stationär, t.ex. ett poröst diafragma, vars
porer är fyllda med en vätska eller en gas.
Under inverkan av ett elektriskt fält kan det i
porerna förekommande ämnet bringas i rörelse.
Elektrokinetiska fenomen av denna karaktär
benämnes elektroendoosmos eller elektroosmos®.
För att erhålla en enkel fysikalisk bild av förhållandena
kan man betrakta diafragmat som en enda cylindrisk
kapillär. Vid kapillärens väggar utbildas enligt ovan ett
elektriskt dubbelskikt, bestående av specifikt adsorberade
joner, t.ex. anjoner, med ett motsvarande antal motjoner
bundna genom elektrostatisk attraktion. Motjonerna är
ordnade dels i ett distinkt skikt parallellt med
kapillärväggen, dels i ett skikt av mera diffus karaktär. Den
närmast väggen liggande delen av lösningen är vidare
adsor-berad vid den fasta fasen. Den rörliga delen av kapillärens
innehåll kommer därför att bära en viss elektrisk
laddning. Om en spänning appliceras mellan kapillärens ändar,
kommer dess innehåll att råka i strömning.
För strömningshastigheten (u0) gäller en ekvation analog
med den för partiklarnas strömningshastighet vid
elektrofores.
u0 = konst. £ e F/4 at] (2)
Den vätskemängd, som genomströmmar kapillären per
tidsenhet, blir då
dV/dt = nr- u0 = konst, r2 C « Ef A r\ I
(3)
Fig. 2. Schema över "moving-boundary"-metoden; 1
överskiktad vätska, 2 uppslamning.
där r är kapillärens radie, / kapillärens längd och E
spänningen mellan kapillärens ändar.
Denna ekvation gäller, då den strömmande vätskan kan
rinna av utan att behöva övervinna något hydrostatisk!
tryck. Därvid kan den elektrokinetiska potentialen
beräknas ur avrinningshastigheten. En lämplig mätapparatur
(fig. 3) utgörs av en elektrolyscell med två elektroder A
och C och mellan dem ett diafragma D. Anod- och
katod-rummen är förenade med ett smalt rör, som innehåller
en luftblåsa B. Röret är försett med en skala, och den
hastighet, med vilken blåsan rör sig, är ett mått på den
elektroosmotiska strömningen.
Om emellertid avrinningen hindras, kommer efter en tid
ett stationärt tillstånd att inställa sig. Detta kännetecknas
av, att vätskenivån på den sida om diafragmat, dit vätskan
strömmar, står högre än på den motsatta sidan. Vätskan
strömmar då under inverkan av elektriska krafter längs
kapillärens väggar i en riktning, medan i kapillärens mitt
strömningen sker i motsatt riktning till följd av det
hydro-statiska trycket A P• För återströmningen antas
Poiseuil-les ekvation gälla:
dV/dt = Ap"V8 rj I (4)
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
