2019-09-13 14:30:01
电荷变化胶体的电力变化如何

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当计算电动力时,惯例是假设与表面相比没有流体的相对速度,这适用于亲水表面。然而,这需要重新考虑疏水表面。来自东京理科大学的Hiroshiuki Ohshima教授对胶体颗粒中的电动现象进行了50年的理论研究。现在,他在一篇引人注目的评论文章中总结了他所在领域的一些主要发现。

胶体悬浮液是直径为约2-500纳米的颗粒的异质混合物,其永久悬浮在第二相中,通常为液体。由于悬浮材料的小颗粒尺寸,即使允许保持不受干扰,胶体也不会分离成其特征组分,悬浮材料也不能通过过滤分离。胶体与其他类型的混合物的区别在于几种重要的独特性质,其中之一是胶体悬浮液中的电动力,也称为“ζ电位”。

要探索zeta电位,我们必须首先了解“滑动表面”是什么。滑动表面是“电双层”,当其暴露于流体时在任何物体的表面上形成。该双层包括由于化学相互作用而粘附到物体表面的一层电荷,以及被第一层吸引的第二层相反电荷。由于这两层相反的“离子”或电荷之间的吸引力,产生电势,这就是ζ电位。 ζ电位也发生在悬浮在胶体中的颗粒表面上的双层中。

东京理科大学的Hiroshiuki Ohshima教授是电动现象的终身理论研究员,例如胶体粒子在电场中的运动和胶体粒子之间的静电相互作用。他最近在“胶体与界面科学进展”杂志上发表的一篇综述中总结了他所在领域的一些主要发现。他断言zeta电位在胶体表面化学中的重要性。据他介绍,“胶体颗粒的分散稳定性是胶体表面化学中最重要的问题之一,它在很大程度上取决于颗粒的zeta电位。”

基于颗粒的电泳迁移率计算Zeta电位。到目前为止,在计算ζ电位时,已经应用了流体的无滑移边界条件,该条件假定流体相对于边界具有零速度。然而,虽然这种条件适用于具有亲水性(“亲水”)表面的颗粒,但它不能应用于具有疏水(“水害”)表面的颗粒。在这种情况下,应用考虑流体相对速度的Navier边界条件。

在Navier边界条件下,流体动力滑移的影响以滑动长度为特征。当表面是亲水的时,滑动长度被认为是零,并且随着表面疏水性的增加而逐渐增加,其中颗粒表面的分子与周围相中的分子微弱地相互作用,从而发生液体滑动。相应地,无限大的滑动长度理论上对应于完全疏水的表面。根据这些信息,理论计算表明电泳迁移率和沉降潜力随着滑动长度的增加而增加。

根据Ohshima教授的说法,更有趣的是,如果我们接受在球形固体胶体颗粒上存在滑动表面的可能性,我们可以观察到这种固体颗粒的动电学特性在流体动力学上与液体相似。下降。

这些发现突出了重新考虑亲水和疏水表面的动电特性如何变化的重要性,并展示它们如何影响胶体悬浮液的动力学。 Ohshima教授总结说:“我们已经构建了一个描述具有滑动表面的粒子的各种电动现象的一般理论。通过应用这一理论,我们可以期待更准确地评估未来的zeta电位和胶体粒子分散稳定性。”

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