166188. lajstromszámú szabadalom • Eljárás diszperz kolloid rendszerek elektrolkinetikai potenciáljának mérésére
166188 áramlási potenciált pl. egy XY-írón regisztráljuk. Egy reális szűrési időtartam alatt nyert egyenes szakaszból a szaggatott vonalnak megfelelően lineárisan, biztonsággal extrapolálhatunk a W = O állapotnak megfelelő Eoo értékére. A fentiekben részletesen levezetett mérési eljárás szövegszerűen az alábbiakban foglalható össze. 5 A vizsgálandó diszperz kolloid oldatot ismert nyomáskülönbség létrehozásával (A eset), vagy állandó sebességgel (B eset) olyan pórusméretű szűrőmembránon szűrjük, amelyen a kiszűrt részecskék fennmaradnak (ideális szitahatás), és nem hatolnak a membrán kapillárisaiba. A membránon és a kialakuló másodlagos kolloid szűrőrétegen keletkező áramlási potenciált a membrán alatt és felett elhelyezett két elektróddal mérjük a szűrés folyamán (az áramlási potenciált nagy bemeneti ellenállású feszültségmérővel célszerű 1 Q mérni, azonban ismeretes az igen kis bemeneti ellenállású árammérővel történő u.n. áramlási áram mérés is, az utóbbira is érvényesek a fentiekben alkalmazott meggondolások). Az A.) változat szerinti mérésnél az elektródok közötti kezdeti (nyugalmi) potenciálkülönbséget kompenzálni, vagy a későbbi számításoknálkorrigálni kell. Ugyanakkor a szűrés közben a szűrés sebességét megfelelő módon mérni kell. Olyan egységet alkalmazhatunk erre a célra, amelyik a szűrés térfogatáramával arányos analóg jelet szolgáltat. 15 Áramlási potenciál — szűrési sebesség értékpárokat mérve (legalább 2 értékpár szükséges), vagy az , áramlási sebességgel arányos analóg jel függvényében regisztrálva az áramlási potenciált a (8) egyenlet ' segítségével ül. a 2. ábrának megfelelően extrapolálva meghatározhatjuk Eoo értékét. Ebből a vizsgált oldat vezetőképességét megmérve a (7) egyenlettel a kolloid részecskék elektrokinetikai potenciálját számíthatjuk ki. 20 A B.) változat szerinti mérésnél olyan növekvő nyomáskülönbség alkalmazásával mérjük az áramlási potenciált az ultraszűrőn, amelynél a szűrési sebesség konstans értékű marad. A mérés alatt egy tetszőleges kezdő időponttól kapott áramlási potenciálváltozást és nyomásnövekményt egymáshoz viszonyítva, a (12) egyenletből a vizsgált oldat vezetőképességének ismeretében a kolloid részecskék elektrokinetikai potenciálja számítható ki. 25 Az elektródok aszimmetriájának kiküszöbölését megoldhatjuk még olymódon, hogy nem stacionáriusán konstans nyomáskülönbséget alkalmazunk, hanem modulált nyomáskülönbséget. Ilyen lehet például a 0-tól adott értékig periodikusan változó nyomás (kb 1—50 Hz frekvenciával). A nyomás moduláció ugyanolyan frekvenciájú modulálást eredményez az áramlási potenciál és a szűrési sebesség értékében. Ha az értékelésnél az áramlási potenciál és a szűrési sebesség váltakozó összetevőit vesszük csak figyelembe, 30 akkor az elektródok tetszőleges, sőt időben változó aszimmetriái (nyugalmi potenciálkülönbségei) kiesnek az eredményből. A méréstechnika jelenlegi állása mellett a fenti elven történő elektrokinetikai potenciál mérés igen sokféle módon oldható meg. A szűréshez szükséges nyomáskülönbséget (0,1—100 att) előállíthatjuk komprimált gázzal (célszerűen 35 levegővel vagy nitrogénnel) megfelelő reduktor segítségével, hidrosztatikai folyadéknyomással (pl. hálózati víznyomással), súlyokkal terhelhető dugattyúval, szervomotorral előretolt dugattyúval. Az utóbbinál az állandó szűrési sebesség könnyen megoldható. A szűrés sebességét mérhetjük a szűrlet áramlási sebességének mérésével (pl. szűkítőelemes áramlásmérők, hőhuzalos vagy termisztoros áramlásmérők, mágneses indukciós áramlásmérő, rotameter elvű 40 áramlásmérők, forgóelemes áramlásmérők, térfogati elven működő áramlásmérők stb.), vagy dugattyús nyomáselőállításnál a dugattyú előrehaladási sebességének (pl. az előtoló szervomotor fordulatszámának) mérésével. Az áramlásmérő egységnek — mint azt az általános leírásnál kifejtettük — elegendő a szűrés sebességével arányos analóg mechanikus vagy villamos jelet szolgáltatnia. A változó nyomás állandó szűrési sebesség kombinációnál a nyomásmérőnek elhanyagolható mértékben 45 szabad csak a mérést befolyásolnia. Ilyen tulajdonsággal rendelkeznek például a nagyobb nyomások területén a nyúlásmérőbélyeges piezoelektromos nyomásmérők, kisebb nyomásoknál az erő vagy nyomatékkompenzációs mérők (csak amelyek nem használnak folyadékzárat) és kisebb igénnyel a Bourdon-csöves manométerek. Az áramlási potenciál mérésére szolgáló elektródokkal szemben — az elektrokémiai analízis gyakorlatá-50 nak általános szempontjain túlmenően - fontos konstrukciós követelmény a nyomásállóság. Legegyszerűbb, ha két azonos elektródot használunk, így sok zavaró hatást elkerülhetünk. A mérés során eljárhatunk olymódon, hogy az E áramlási potenciál és a szűrési sebesség vagy nyomáskülönbség értékeit a megfelelő mérőműszerekről adott időpillanatokban leolvassuk. Megbízhatóbb, ha az E és W vagy P értékeit folyamatosan regisztráljuk az idő függvényében, így tetszőleges mennyiségű 55 adatpárt leolvashatunk a diagramokról. Az értékelés egyszerűsítése érdekében a legcélszerűbb az E potenciált a szűrés sebességével vagy nyomáskülönbségével arányos jel függvényében regisztrálni pl. villamos analóg jel esetén megfelelő bemeneti ellenállású XY-regisztrálóval. Ezen regisztrátumról az Eoo értékére történő extrapolálás vagy a AE/AP iránytangens meghatározása egy lépésben elvégezhető. A 2. ábrán bemutatott lineáris extrapolálás regisztrált adatgyűjtés nélkül (tehát XY-író nélkül), közvetlen 60 kijelzésű számítóegységgel is megoldható. Ez lehetővé teszi a szűrés közben az extrapolált Eoo értékének, sőt a nyomás és a X vezetőképesség értékének bevitele után a vizsgált kolloid rendszer fi elektrokinetikai potenciáljának közvetlen leolvasását. Hasonlóképpen az E(P) függvény iránytangensének számfcása is megoldható a szűrés folyamatával egyidejűen, és a X vezetőképességi érték bevitelével az elektrokinetikai potenciál közvetlenül leolvasható 65 megfelelő kijelző műszeren. A fenti célszámításokat real-time üzemmódban elvégző aritmetikai egységek integrált áramkörökből könnyen megvalósíthatók. 4
