DD222692A1

DD222692A1 - Vorrichtung zur ermittlung des zetapotentials platten- oder folienfoermiger materialien

Info

Publication number: DD222692A1
Application number: DD25790583A
Authority: DD
Inventors: Manfred Boerner; Heinz Koerber; Hans-Joerg Jacobasch
Original assignee: Adw Ddr
Priority date: 1983-12-14
Filing date: 1983-12-14
Publication date: 1985-05-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung des Zetapotentials platten- oder folienfoermiger Materialien. Durch eine Veraenderung der Elektrodenanordnung wird der bisher aufgetretene Messfehler wesentlich verringert.

Description

Vorrichtung zur Ermittlung des Zetapotentials platten- oder folienförmiger Materialien

Anwendungsgebiet der Erfindung;

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung des · Zetapotentials und der Oberflächenleitfähigkeit platten- oder folienförmiger Materialien im Strömungsstrom-Strömungspotential- oder Elektroosmose-Betrieb. Das Zetapotential ist eine wichtige Meßgröße, aus der Aussagen zum Adhäsionsverhalten, zur Benetzbarkeit und zur elektrostatischen Wechselwirkung mit kolloidal gelösten Stoffen erhalten werden können· Diese Kenndaten von platten- oder folienförmigen Materialien sind interessant für die chemische Industrie, Elektrotechnik, Elektronik und die polymerverarbeitende Industrie. -

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, das Zetapotential von platten- oder folienförmigen Material mit Hilfe einer Meßvorrichtung zu ermitteln,-bei der in einer Aussparung plattenförmige Materialien eingelegt und über zwei Elektroden der Strömungsstrom bzw· das Strömungspotential abgenommen werden ( R· A. van Wagenen, J. D· Andrade, "Flat Plate Streaming Potential Investigations", Journal of Colloid and Interface Science, VoI 76, Uo 2, Aug. 80, S. 305 - 313).

Die Berechnung des Zetapotentials erfolgt unter Verwendung der Heimholtz-Smoluchowsky-Beziehung:

~' Q = . *l . <A . —— f Zetapotential J c7 AP

^c*t· /U dyn· Viskosität

bzw· . £ Dielektrizitätskonstante

Ö = ^- · χ · -^r- "y· Influenzkonstante

J cc ^A AP ^*

£^i£- . e> Leitfähigkeit

; AE . Strömungspotential

^p Druck .

I S1?römungsstrom ;

L Länge/Querschnitt des , T Strömungskanals

Diese Messungen sind Jedoch ungenau, da ' . .

-,bei Strömungspotentialmessungen die Oberflächenleitfähigkeit' nicht berücksichtigt wird^. - . .

- bei Strömungsstrommessungen der Strömungsstrom, d· h· der . Kurzschlußstrom nicht exakt meßbar ist.

Die Heßfehler können bis zu 20 % betragen·

Ziel der Erfinduhg

Ziel der Erfindung ist es, die Oberflächenleitfähigkeit und das Zetapotential bei Existenz von merklicher·Oberflächenleitfähigkeit exakter zu bestimmen· ' . *

Darlegung des Wesens der Erfindung; Technische Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Erfassung der Meß· daten auf neuartige Weise zu lösen·

Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in den auszumessenden platten- oder folienförmigen Materialien mehr als zwei Elektroden angeordnet sind·

Ausführungsbeispiel:

Nachstehend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen Pig. 1 einen Schnitt durch die Vorrichtung, Pig. 2 die Abhängigkeit des Gleichstromwiderstandes R^ der Vorrichtung von der Plattenlänge ¹M ·

Zwischen zwei Klötzen 1 und 2 von 10 cm Länge und 2 cm Breite, die mittels einer Spannvorrichtung zusammengepreßt werden können, befinden sich zwei auszumessende plattenförmige Materialien .· 3 und 4, deren Oberflächenleitfähigkeit bestimmt werden soll. Die plattenförmigen Materialien 3 und 4 sind von den Klötzen 1 und -2 durch PTFE-FoIien 6 getrennt. Zwischen den plattenförmigen Materialien 3 und 4 befindet sich ebenfalls eine PTFE-Folie 5, über die ein definierter Abstand der plattenförmigen Materialien eingestellt wird und die verhindert, daß ein zwischen den Materialien befindlicher Elektrolyt entweichen kann. Zur Zu- und Abführung der Meßlösung Elektrolyt) weist das plattenförmige Material 3 sowie der Klotz 1 einen Schlitz 7 auf. In dem plattenförmigen Material 3 und dem Klotz 1 befinden sich auch die Bohrungen 8 zur Aufnahme der Elektroden 9. Die drei Elektroden 9 teilen die Platte im Verhältnis 3 : 5, so daß drei verschiedene Plattenlängen (3, 5 und 8 cm) gemessen werden können. Durch die Gleichzeitigkeit der Messungen werden Fehler infolge rascher Quellungen vermieden.

Messungen im Strömungsstrom-Strömungspotential-Betrieb .

Durch die Vorrichtung strömt die Meßlösung infolge eines äußeren angelegten Druckes auf den" Elektrolyt in einem"Vorratsgefäß. Zwischen zwei Elektroden 3 werden der Strömungsstrom I, das Strömungspotential δE und die Druckdifferenz Ap gemessen bei

den drei verschiedenen Plattenlängen L. # /Der Gleichstromwiderstand R = r-=- : —=— wird in Abhängigkeit von der Platten-

= ΔΡ ΔΡ ° ·

länge aufgetragen (Pig. 2). Der Gleichstromwiderstand besteht aus einem von der Vorrichtungsgeome^rie und der Heßlösung abhängigen Anteil R_ und einem plattenlängenabhängigen Anteil R..'Der lechselstromwiderstand R^ wird ebenfalls so aufgeteilt wie R_. ..-"

Das Strömungspotential berechnet sich dann nach der Formel:

-ti-U- «4,

KCl

wobei bedeuten f Zetapotential

λ* dyn· Viskosität ' /

.£ Dielektrizitätskonstante

Cß Influenzkonstante . '

Ae Strömungspotential

Ap angelegter Druck

R. innerer Widerstand

<3g Volumenleitfähigkeit

Die Qberflächenleitfähigkeit O„ wird dann nach der Formel:

...,..". ' S

· vV ·

*~l o,1 η KCl

berechnet·

Messungen im Blektroosmosebetrieb

Die Meßvorrichtung gestattet auch die exakte Bestimmung des Zetapotentials und der Oberflächenleitfähigkeit platten- oder folienförmiger Materialien nach dem Prinzip der Elektroosmose· Dafür wird die Vorrichtung umgerüstet· An die Anschlüsse für die "Druckmessung werden Kapillaren angeschlossen, an den Zu- und Abfluß Ausgleichsgefäße, um den Meniskus in den Kapillaren fixieren zu könn'en. '

An zwei Elektroden wird eine Spannung Ug angelegt, die zu einem Volumenstrom D durch die Meßkapillare führt. Der Volumenstrom D und der elektrische Strom I_Eo> der zwischen den beiden Elektroden fließt, werden gemessen· Der Gleichstromwiderstand R s Up_n : L_n und der'Wechselstromwiderstand R_, in 0,1 λχ.

KCl-Lösung werden wieder in Abhängigkeit von der Plattenlänge I. aufgetragen, um die Anteile R. und R. ^, zu bestimmen«

Das Zetapotential berechnet sich dann nach der Formel

p. ^u .J^₂ . _s_ . κ,-η,..

Die Oberflächenleitfähigkeit ergibt sich aus:

v iq\_Lm " β

wobei bedeuten

D Volumenstrom -

Eo Strom zwischen zwei Elektroden

B Volumenleitfähigkeit

i innerer Y/iderstand

Claims

Erfindungsanspruch .

Vorrichtung zur Ermittlung des Zetapotentials und der Oberflächenleitfähigkeit platten- oder folienförmiger Materialien, wobei die platten- oder folienförmigen Materialien in einer Meßzelle zwischen zwei Körpern von einer Heßflüssigkeit umströmbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Elektroden angeordnet sind.

Hierzu
2 Blatt Zeichnungen