Электрокинетические явления

Два типа явлений, вызванных ДЭС: под действием
механической и электрической силы
Свободный
раствор
Пора в равновесии
Свободный
раствор

Ток фильтрации
Пора в равновесии
Свободный
раствор
Свободный
раствор

Электроосмос и концентрационная
поляризация

Ток фильтрации
q

Icond=ARσE
Icond+Istr=0
⇒
Уравнение Гельмгольца-
Смолуховского;
ε0 =8.85 .10-12 F/m;
ε =80
ζ~0.03 V; μ=10-3Pa.s; h[m]≈104[Pa]
Ток фильтрации

Электроосмос
I
Уравнение Гельмгольца-Смолуховского:
Профиль скорости воды:

Электрофорез
Уравнение Гельмгольца-Смолуховского:

ε0=8.85.10-12F/m, диэл. постоянная
ε=80 относит. диэл проницаемость воды,
n –концентрация частиц,
d –плотность частиц,
d0 – плотность воды;
r – средний радиус частиц
Потенциал оседания

Перекрестные явления
1.Законы потоков:
Ома: j=σE=-σ ∇ ϕ,
Фурье: τ=-λ ∇ T,
Фика: Ф=-D ∇ C,
Дарси: v=-k/μ ∇ p
2. Обобщенный закон потоков и коэффициенты Онсагера:
Проводимости
Перекрестные
коэффициенты

Пример двух сил
Электропроводность+ток фильтрации
Течение Дарси + электроосмос

Электро-фильтрация:
Коэффициент тока фильтрации
Коэффициент потенциала фильтрации
Уравнение неразрывности
Уравнение Пуассона для ϕ
Модифицированный коэффициент тока
фильтрации

Схема измерительной установки

Измерение коэффициента потенциала фильтрации

Характерные значения коэффициента потенциала фильтрации при разной электропроводности раствора