zata電位測定實(shí)驗(yàn)(粘土-水系統(tǒng)的雙電層實(shí)驗(yàn))

2.7zata電位測定實(shí)驗(yàn)（粘土—水系統(tǒng)的雙電層實(shí)驗(yàn)）2.7.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察并熟悉粘土膠粒的電泳現(xiàn)象，即用宏觀電泳儀測定粘土膠體的電泳速度并計(jì)算其Zeta電位；了解不同種類及數(shù)量的電解質(zhì)對(duì)Zeta電位的影響。2.7粘土—水系統(tǒng)的雙電層實(shí)驗(yàn)2.7.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.原理電泳是膠體體系在直流電場的作用下膠體分散相在分散介質(zhì)中作定向移動(dòng)的電動(dòng)現(xiàn)象。2.7粘土—水系統(tǒng)的雙電層實(shí)驗(yàn)按照Gouy-chapman提出并由Stein發(fā)展的擴(kuò)散雙電層模型，膠體分散相的電泳現(xiàn)象是由于膠粒與液相接觸時(shí)。在膠粒周圍形成了連續(xù)擴(kuò)散雙電層，并在擴(kuò)散雙電層的滑動(dòng)面上相互均勻液相介質(zhì)具有一個(gè)電位即Zeta電位(-電位)。2.7粘土—水系統(tǒng)的雙電層實(shí)驗(yàn)根據(jù)靜電學(xué)原理，-電位的數(shù)值與電泳速度有下列關(guān)系：式中：u為電泳速度，D為分散介質(zhì)的介電常數(shù)；為分散介質(zhì)的粘度。因此，依據(jù)電泳速度的大小可以研究膠粒的電動(dòng)電位和帶電性質(zhì)等情況。2.7粘土—水系統(tǒng)的雙電層實(shí)驗(yàn)必須明確，電動(dòng)電位與熱力學(xué)電位（）不同，后者是指膠核與均勻液相間的電位差，即固—液間的電位差；而-電位是膠粒表面吸附層界面到均勻液相的電位（圖2-7-1）。與此相應(yīng)，膠粒移動(dòng)是膠核核厚度為的帶相反離子的吸附層共同移動(dòng)。因此，膠粒移動(dòng)是膠體-電位與外電場的作用結(jié)果。2.7粘土—水系統(tǒng)的雙電層實(shí)驗(yàn)由雙電層模型推知，電介質(zhì)對(duì)-電位有明顯影響，當(dāng)電介質(zhì)濃度增大時(shí)，擴(kuò)散雙電層受到壓縮（見圖中擴(kuò)散層厚度d被壓縮d’，吸附層從變到'），于是-電位也隨之下降。

2.7粘土—水系統(tǒng)的雙電層實(shí)驗(yàn)圖2-7-1擴(kuò)散雙電層與-電位圖2-7-2U形管界面移動(dòng)電泳儀裝置圖1.整流穩(wěn)壓輸出端；2.直流電壓表；3.鉑電極；4.電泳管；5.輔助溶液（蒸餾水）；6.泥漿；7.活塞2.7粘土—水系統(tǒng)的雙電層實(shí)驗(yàn)當(dāng)擴(kuò)散層的厚度逐漸壓縮至吸附層厚度時(shí)，-電位也就不存在了。此外，電介質(zhì)的離子電位和水化能力對(duì)-電位也有影響。對(duì)同一種粘土來說，當(dāng)加入電解質(zhì)濃度一定時(shí)，各種陽離子對(duì)-電位的影響符合赫夫曼斯特次序，即電價(jià)愈低，水化離子半徑越大的陽離子，愈能使擴(kuò)散雙電層加厚，-電位增大。2.7粘土—水系統(tǒng)的雙電層實(shí)驗(yàn)測定膠體電泳速度的方法大致可分為兩種，一為宏觀的膠體界面移動(dòng)法。另一為微觀的顆粒移動(dòng)法。相應(yīng)地，電泳儀也分為兩類：（1）宏觀電泳儀——肉眼觀察膠體界面的移動(dòng)，以測定電泳速度。可以U形管電泳儀為代表。（2）微觀電泳儀——在顯微鏡下觀察膠粒的移動(dòng)，以測定電泳速度。此類電泳儀可分載波片式與毛細(xì)管兩種。測定方法應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)選用。本實(shí)驗(yàn)采用U形管界面移動(dòng)電泳儀。2.7粘土—水系統(tǒng)的雙電層實(shí)驗(yàn)2.儀器及裝置U形管界面電泳儀示于圖7-2中。3.實(shí)驗(yàn)步驟(1)稱取一定量的粘土，研磨后配制成膠體溶液，使其濃度為0.2wt%。(2)將配制好的膠體溶液加入U(xiǎn)形管，使液面超出兩活塞，關(guān)閉活塞，傾出活塞上部的膠體溶液，2.7粘土—水系統(tǒng)的雙電層實(shí)驗(yàn)(3)用蒸餾水洗凈活塞上的管子。(4)在活塞以上的管子內(nèi)注入輔助溶液至一定的高度，并使兩端水平。(5)插入鉑電極，并測出兩鉑電極之間的距離。(6)接好線路，確定正負(fù)極，將穩(wěn)壓器接上電源，一分鐘后再逐步升高電壓到120V~150V之間。2.7粘土—水系統(tǒng)的雙電層實(shí)驗(yàn)(7)打開活塞，并同時(shí)接下秒表，待泥漿液面上升到一定位置時(shí)，記錄時(shí)間和相應(yīng)的移動(dòng)距離以及界面移動(dòng)的方向（向正極移動(dòng)或向負(fù)極移動(dòng)）。(8)加入不同種類的電解質(zhì)到膠體溶液中（U形管的兩端各加1滴或2滴），經(jīng)充分搖勻后，重復(fù)上述操作。2.7粘土—水系統(tǒng)的雙電層實(shí)驗(yàn)4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與處理(1)求電泳淌度：S-—界面移動(dòng)距離（cm）T—與S對(duì)應(yīng)的移動(dòng)時(shí)間（sec）H—平均電位剃度，即單位長度內(nèi)的電壓，L—鉑電極之間的距離2.7粘土—水系統(tǒng)的雙電層實(shí)驗(yàn)(2)求電動(dòng)電位u—以cm/s，V/cm計(jì)

—以伏特（V）表示（3002）3002—絕對(duì)單位與伏特的換算系數(shù)D—液體的介電常數(shù)，水的介電常數(shù)為80—液體的粘度，以泊表示，與測定時(shí)的溫度有關(guān)。2.7粘土—水系統(tǒng)的雙電層實(shí)驗(yàn)2.7.3思考題1.