1
Доступно поисковых запросов: 1 из 2
Следующий пробный период начнётся: 02 октября 2022 в 09:05
Снять ограничение

ГОСТ 8.653.1-2016

Государственная система обеспечения единства измерений. Методы определения дзета-потенциала. Часть1. Электрокинетические методы
Действующий стандарт
Проверено:  24.09.2022

Информация

Название Государственная система обеспечения единства измерений. Методы определения дзета-потенциала. Часть1. Электрокинетические методы
Название английское State system for ensuring the uniformity of measurements. Methods for zeta-potential determination. Part 1. Electrokinetic methods
Дата актуализации текста 01.01.2021
Дата актуализации описания 01.01.2021
Дата издания 18.03.2019
Дата введения в действие 01.03.2017
Область и условия применения Настоящий стандарт распространяется на электрокинетические методы определения дзета-потенциала в гетерогенных системах, таких как дисперсные системы, эмульсии, пористые тела с жидкой дисперсионной средой
Опубликован Официальное издание. М.: Стандартинформ, 2019 год
Утверждён в Росстандарт

Расположение в каталоге ГОСТ


ГОСТ 8.653.1-2016

     
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ



Государственная система обеспечения единства измерений


МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЗЕТА-ПОТЕНЦИАЛА


Часть 1


ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ


State system for ensuring the uniformity of measurements. Methods for zeta-potential determination. Part 1. Electrokinetic methods

     

МКС 17.020

Дата введения 2017-03-01

     

Предисловие


Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений" (ФГУП "ВНИИФТРИ")

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 29 января 2016 г. N 84-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Армения

AM

Минэкономики Республики Армения

Беларусь

BY

Госстандарт Республики Беларусь

Казахстан

KZ

Госстандарт Республики Казахстан

Киргизия

KG

Кыргызстандарт

Россия

RU

Росстандарт

Таджикистан

TJ

Таджикстандарт

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 19 октября 2016 г. N 1424-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 8.653.1-2016 введен в действие в качестве межгосударственного стандарта Российской Федерации с 1 марта 2017 г.

5 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения международного стандарта ISO 13099-1:2012* "Коллоидные системы. Методы определения дзета-потенциала. Часть 1. Электроакустические и электрокинетические методы" ("Colloidal systems - Methods for zeta-potential determination - Part 1: Electroacoustic and electrokinetic phenomena", NEQ)

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.



6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

7 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Март 2019 г.


Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение


Дзета-потенциал - параметр, который может использоваться для определения долгосрочной стабильности суспензий и эмульсий и изучения поверхностной морфологии и адсорбции на частицах и других поверхностях в контакте с жидкостью. Дзета-потенциал не является непосредственно измеряемой величиной. Его можно определить, используя соответствующие теоретические модели, из экспериментально определенных параметров, таких как электрофоретическая подвижность. Цель настоящего стандарта состоит в описании электрокинетических методов измерения электрофоретической подвижности и вычисления на этой основе дзета-потенциала.

     1 Область применения


Настоящий стандарт распространяется на электрокинетические методы определения дзета-потенциала в гетерогенных системах, таких как дисперсные системы, эмульсии, пористые тела с жидкой дисперсионной средой.

Метод реализуется в разбавленных или в концентрированных гетерогенных системах.

Форма частиц или геометрия пор может быть любая. Важным параметром для количественного описания результата является соотношение радиуса кривизны поверхности и дебаевской длины экранирования. Жидкость дисперсионной среды может быть как водной, так и неводной, с различными значениями электрической проводимости, диэлектрической проницаемости, различным химическим составом. Материал частиц может быть как проводящим электрический ток, так и непроводящим. Двойные слои могут быть изолированными или перекрывающимися с различной толщиной перекрытия.

     2 Термины, определения и обозначения

2.1 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

2.1.1 двойной электрический слой; ДЭС (electric double layer): Пространственное распределение электрических зарядов, которое появляется на и в непосредственной близости от поверхности объекта, когда он находится в контакте с жидкостью.

2.1.2 приближение Дебая-Хюккеля (Debye-Huckel approximation): Модель, предполагающая небольшие электрические потенциалы в двойном электрическом слое.

2.1.3 длина Дебая к, нм (Debye length): Характерная длина двойного электрического слоя в растворе электролита.

2.1.4 коэффициент диффузии D (diffusion coefficient): Среднеквадратичное смещение частицы в единицу времени.

2.1.5 число Духина Du (Dukhin number): Безразмерное число, которое характеризует вклад поверхностной проводимости в электрокинетических и электроакустических явлениях, а также в проводимость и диэлектрическую проницаемость гетерогенных систем.

2.1.6 динамическая вязкость , Па/с (dynamic viscosity): Соотношение между приложенным напряжением сдвига и скоростью сдвига жидкости.

Примечания

1 В настоящем стандарте динамическая вязкость используется в качестве меры сопротивления жидкости, деформированной напряжением сдвига.

2 Динамическая вязкость определяет динамические свойства несжимаемой ньютоновской жидкости.

2.1.7 поверхностная плотность электрического заряда , К/м (electric surface charge density): Заряд на границе раздела сред на единицу площади за счет специфической адсорбции ионов из объема жидкости или за счет диссоциации поверхностных соединений.

2.1.8 поверхностный потенциал , В (electric surface potential): Разность потенциалов на поверхности и в объеме жидкости.

2.1.9 электрокинетический потенциал, дзета-потенциал, -потенциал, В (electrokinetic potential, zeta-potential, -potential): Разность между электрическими потенциалами в плоскости скольжения и в объеме жидкости.

2.1.10 модель Гуи-Чепмена-Штерна (Gouy-Chapman-Stern model): Модель, описывающая двойной электрический слой.

2.1.11 изоэлектрическая точка (isoelectric point): Условие состояния жидкой среды, описываемое обычно значением pH, которое соответствует нулевому дзета-потенциалу дисперсных частиц.

2.1.12 плоскость скольжения, плоскость сдвига (slipping plane): Абстрактная плоскость в непосредственной близости от границы раздела жидкость/твердое тело, где жидкость начинает скользить по отношению к поверхности под воздействием напряжения сдвига.

2.1.13 потенциал Штерна , В (Stern potential): Электрический потенциал на внешней границе слоя специфически адсорбированных ионов.

2.2 Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

a - радиус частицы, м;

c - концентрация электролита, моль/м;

- емкость двойного слоя, Ф;

- концентрация ионов i-го типа, моль/м;

- коэффициент диффузии катионов, м/с;

- эффективный коэффициент диффузии электролита, м/с;

- число Духина;

- коэффициент диффузии анионов, м/с;

e - элементарный электрический заряд, Кл;

- постоянная Фарадея, =96485,33 Кл/моль;

- поверхностная проводимость, См;

- постоянная Больцмана, Дж/К, =1,3806488·10 Дж/К;

- проводимость дисперсионной среды, См/м;

- проводимость дисперсной частицы, См/м;

- проводимость дисперсной среды, См/м;

m - параметр, характеризующий вклад электроосмотического потока в поверхностной проводимости;

- число Авогадро, моль, =6,02214129·10 моль;

p - давление, Па;

- электроосмотическая скорость жидкости на единицу силы тока, м/(с·А);

R - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль·К), R=8,3144621 Дж/(моль·К);

- расстояние от центра частицы, м;

- радиус воображаемой оболочки вокруг частиц, рассчитанный при условии, что объемная доля твердых тел внутри оболочки и в дисперсной системе равны, м;

- абсолютная температура, К;

- потенциал в потоке флюидов, В;

х - расстояние от поверхности частиц, м;

- валентности катионов и анионов;

- валентность i-го вида ионов;

- диэлектрическая постоянная, Ф/м, =8,854187817·10 Ф/м;

- относительная диэлектрическая проницаемость среды;

- электрокинетический потенциал, дзета-потенциал, В;

- динамическая вязкость, Па·с;

к - обратная длина Дебая, м;

- электрофоретическая подвижность, м/(В·с);

- плотность среды, кг/м;

- плотность частиц, кг/м;

- поверхностная плотность заряда, Кл/м;

- плотность электрического заряда диффузного слоя, Кл/м;

- объемная доля частиц;

- критическая объемная доля частиц;

- потенциал Штерна, В;

- электрический потенциал в двойном слое, В.

     3 Теория: основные положения


Дзета-потенциал является расчетной величиной, получаемой в результате количественной обработки экспериментальных данных в рамках известных теоретических моделей. Существует множество различных теорий, которые действительны для определенных условий и для определенной группы реальных дисперсных систем. Теории делятся на две группы: элементарные и модифицированные.

Элементарные теории для непроводящих твердых тел являются общими для всех электрокинетических явлений [1]. В них рассматривается только один параметр двойного электрического слоя (ДЭС) - дзета-потенциал, определяемый из экспериментальных данных. Элементарные теории имеют границы применимости. Вне этих границ их применение приводит к существенной погрешности расчета значений дзета-потенциала.

В настоящем стандарте модифицированные теории рассмотрены в приложении Г. Теории содержат дополнительные параметры ДЭС, например, длину Дебая (см. приложение А), поверхностную проводимость, потенциал Штерна [2]-[4].

     4 Расчет дзета-потенциала. Элементарные теории


Существуют три условия, определяющих область применения теории Смолуховского для любых электрокинетических явлений.

Первым условием является то, что размеры ДЭС должны быть малы по сравнению с характеристическим размером гетерогенной системы [см. приложение А, формула (А.4)]:

кa>>1,                                                           (1)


где к - обратная длина Дебая, м;

a - радиус частицы, м.

Условию (1) удовлетворяют многие водные дисперсные системы. Условие (1) не распространяется на наночастицы в водных растворах с низкой ионной силой и для многих органических жидкостей.

Второе условие заключается в незначительном вкладе поверхностной проводимости . В приложении Б дано подробное описание поверхностной проводимости. Величина относительной поверхностной проводимости выражается безразмерным числом Духина Du, которое удовлетворяет следующему условию:

Du<<1.                                                                 (2)


Третье условие заключается в том, что граница раздела сред не проводит электрический ток между фазами. Это условие действует для непроводящих частиц, для идеально поляризованных частиц металлов и для пористых тел с токоизолирующей основой.

Уравнение Смолуховского для электрофоретической подвижности имеет вид [1]:

,                                                       (3)


где - относительная диэлектрическая проницаемость среды;

- диэлектрическая постоянная, Ф/м;

- дзета-потенциал, В;

- динамическая вязкость, Па·с.

Уравнение справедливо для любой модели ДЭС.

Электроосмотическая скорость жидкости на единицу силы тока вычисляется по формуле

,                                                      (4)


где - относительная диэлектрическая проницаемость среды;

- диэлектрическая постоянная, Ф/м;

- дзета-потенциал, В;

- динамическая вязкость, Па·с;

- проводимость дисперсионной среды, См/м.

В целом, невозможно количественно определить распределение электрического поля и скоростей в порах с неизвестной или сложной геометрией. Тем не менее, эта проблема устраняется приближением Смолуховского, когда гидродинамические и электродинамические поля имеют одинаковое пространственное распределение.

Значение потенциала получается из условия равенства проводимостей и равенства токов в потоке флюидов, т.е. суммарный ток равен нулю. Уравнение Смолуховского в этом случае имеет вид [5]:

,                                                         (5)


где - значение потенциала в потоке флюидов, В;

- разность давления в потоке флюидов, Па;

- относительная диэлектрическая проницаемость среды;

- диэлектрическая постоянная, Ф/м;

- динамическая вязкость, Па·с;

- дзета-потенциал, В;

- проводимость дисперсионной среды, См/м.

Формула (5) не содержит геометрические параметры, что делает ее удобной для определения дзета-потенциала.

Аналогично уравнению Смолуховского (5) потенциал седиментации выражается формулой

,                                          (6)


где - относительная диэлектрическая проницаемость среды;

- диэлектрическая постоянная, Ф/м;

- дзета-потенциал, В;

- плотность частицы, кг/м;

- плотность среды, кг/м;

- ускорение свободного падения, м/с;

d - расстояние между точками, между которыми измеряется разность потенциалов, м;

Закупки не найдены
Свободные
Р
Заблокированные
Р
Роль в компании Пользователь

Для продолжения необходимо войти в систему

После входа Вам также будет доступно:
  • Автоматическая проверка недействующих стандартов в закупке
  • Создание шаблона поиска
  • Добавление закупок в Избранное