1
Доступно поисковых запросов: 1 из 2
Следующий пробный период начнётся: 02 октября 2022 в 22:45
Снять ограничение

ГОСТ 8.653.3-2016

Государственная система обеспечения единства измерений. Методы определения дзета-потенциала. Часть 3. Электроакустические и акустические методы
Действующий стандарт
Проверено:  24.09.2022

Информация

Название Государственная система обеспечения единства измерений. Методы определения дзета-потенциала. Часть 3. Электроакустические и акустические методы
Дата актуализации текста 01.01.2021
Дата актуализации описания 01.01.2021
Дата издания 23.05.2019
Дата введения в действие 01.03.2017
Область и условия применения Настоящий стандарт распространяется на электроакустические и акустические методы определения дзета-потенциала в гетерогенных системах, таких как дисперсные системы, эмульсии, пористые тела с жидкой дисперсионной средой. Метод реализуется при условии однородного распределения поверхностного заряда вдоль границы раздела
Опубликован Официальное издание. М.: Стандартинформ, 2019 год
Утверждён в Росстандарт

Расположение в каталоге ГОСТ

     
     ГОСТ 8.653.3-2016

          

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ


Государственная система обеспечения единства измерений


МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЗЕТА-ПОТЕНЦИАЛА


Часть 3


Электроакустические и акустические методы


State system for ensuring the uniformity of measurements. Methods for zeta-potential determination. Part 3. Electroacoustic and acoustic methods



ОКС 17.020

Дата введения 2017-03-01

     

Предисловие


Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "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 21 октября 2016 г. N 1468-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 8.653.3-2016 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. Май 2019 г.


Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.
     
     В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"
   

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 электроакустичесих методов измерения электрофоретической подвижности и вычисления на этой основе дзета-потенциала.

     1 Область применения


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

Метод реализуется при условии однородного распределения поверхностного заряда вдоль границы раздела.

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 , 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 динамическую вязкость используют в качестве меры сопротивления жидкости, которое деформируется путем напряжения сдвига.

2 Динамическая вязкость определяет динамические свойства несжимаемой ньютоновской жидкости.

2.1.7 поверхностная плотность электрического заряда , Кл/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, zete-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.

2.1.14 электрофорез (electrophoresis): Движение заряженных коллоидных частиц или полиэлектролитов, погруженных в жидкость, под действием внешнего электрического поля.

2.1.15 электрофоретическая подвижность , м/(В·с) (electrophoretic mobility): Электрофоретическая скорость в единицу напряженности электрического поля.

Примечание - Электрофоретическая подвижность положительная, если частицы перемещаются к более низкому потенциалу (отрицательный электрод), и отрицательная в противоположном случае.

2.1.16 электрический ток колеблющейся дисперсной системы CVI, , А (colloid vibration current): Переменный ток, генерируемый между двумя электродами, помещенными в дисперсную систему, находящуюся под воздействием звукового поля.

2.1.17 потенциал колеблющейся дисперсной системы CVU, В (colloid vibration potential): Переменное электрическое напряжение, возникающее между двумя электродами, помещенными в дисперсную среду, находящуюся под воздействием звукового поля.

2.1.18 электрокинетическая звуковая амплитуда ESA, , Па (electrokinetic sonic amplitude): Амплитуда, создаваемая с помощью переменного электрического поля с напряженностью Е в дисперсной среде.

2.1.19 электрический ток колебаний ионов IVI, А (ion vibration current): Переменный электрический ток, вызванный различными амплитудами смещения в звуковой волне за счет разницы эффективной массы или коэффициента трения между анионами и катионами.

2.1.20 электрический ток в колеблющемся потоке SVI, А (streaming vibration current): Электрический ток, возникающий при прохождении потока флюидов через пористое тело при распространении через него ультразвуковой волны.

Примечание - Аналогичный эффект может наблюдаться при непористой поверхности, когда звук отражается под углом, отличным от 90°.

2.2 Обозначения

В настоящем стандарте применяют следующие обозначения:

- 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;

Du - число Духина;

- коэффициент диффузии анионов, м/с;

e - элементарный электрический заряд, Кл;

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

- поверхностная проводимость, См;

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

- проводимость дисперсионной среды, См/м;

- проводимость дисперсной среды, См/м;

m - параметр, характеризующий вклад электроосмотического потока в поверхностную проводимость;

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

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

r - расстояние от центра частицы, м;

T - абсолютная температура, К;

X - расстояние от поверхности частицы, м;

Z - акустический импеданс, Па·с/м;

- валентности катионов и анионов;

- валентность i-го вида ионов;

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

- относительная диэлектрическая проницаемость среды;

- относительная диэлектрическая проницаемость частицы;

- электрокинетический потенциал, дзета-потенциал, В;

- динамическая вязкость, Па·с;

- обратная длина Дебая, м;

- электрофоретическая подвижность, м/В·с;

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

- плотность среды, кг/м;

- плотность частиц, кг/м;

- плотность дисперсной среды, 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;

- коэффициент аэродинамического сопротивления;

- частота вращения, с;

- критическая частота гидродинамической релаксации, с;

- частота релаксации Максвелла-Вагнера, с.

     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 Элементарные теории, приближение Смолуховского для электроакустики

     4.1 Общие положения


В электроакустической теории используют термины, связанные с электрофоретической подвижностью . В случае движения частиц, колеблющихся с высокой частотой, за электрофоретическую подвижность принимают динамическую электрофоретическую подвижность .

Уравнение Смолуховского имеет следующий вид:

,                                                                    (1)

где - относительная диэлектрическая проницаемость среды;

- диэлектрическая постоянная, Ф/м;

- дзета-потенциал, В;

- динамическая вязкость, Па·с.

Взаимосвязь между динамической электрофоретической подвижностью и экспериментальными электроакустическими данными не так проста как в случае электрокинетических явлений. Электроакустическая теория О'Брайана справедлива для концентрированных и разбавленных гетерогенных систем.

Согласно теории О'Брайана [5], средняя динамическая электрофоретическая подвижность рассчитывается путем решения системы уравнений

,                                                         (2)


где - электрокинетическая звуковая амплитуда, Па;

- электрический ток колеблющейся дисперсной системы, А;

- передаточная функция средства измерения, определяемая экспериментально;

- функция акустических импедансов преобразователя и исследуемой дисперсной среды;

- плотность среды, кг/м;

- плотности частиц, кг/м;

- объемная доля частиц.

Согласно теории О'Брайана, полная функциональная зависимость ключевых параметров электроакустики, таких как дзета-потенциал, размер частиц и частота, вводится с помощью динамической электрофоретической подвижности. Для всех рассмотренных случаев коэффициент пропорциональности между электроакустическим сигналом и динамической электрофоретической подвижностью не зависит от размера частиц и дзета-потенциала. Эта особенность делает динамическую электрофоретическую подвижность основным параметром электроакустической теории.

Существуют два варианта динамической теории электрофоретической подвижности.

Первый - в приближении Смолуховского. ДЭС тонкий и можно пренебречь поверхностной проводимостью. Это выражено с помощью следующих двух условий.

Первое условие - ДЭС должен быть мал по сравнению с характерным размером гетерогенной системы (см. приложение А):

,                                                                            (3)


где - обратная длина Дебая, м;

- радиус частицы, 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