Концентрация электролита: Концентрация электролита — Справочник химика 21

Содержание

Концентрация электролита — Справочник химика 21


    Такой вывод косвенно подтверждается слабо выраженным и почти линейным уменьшением диэлектрической проницаемости раствора при увеличении концентрации электролита вплоть до 0,5—1,0 М растворов. Дальнейшее повышение концентрации электролита приводит к некоторому замедлению спада диэлектрической проницаемости и отклонению экспериментальной кривой от прямой линии в сторону больших величин диэлектрической проницаемости. Предполагается, что такой ход кривых е — с обусловлен наложением эффектов упорядочения структуры воды и ее разрушения под действием введенных ионов. Если рассматривать воду как систему, состоящую из квазикристаллических образований, то при введении первых порций электролита наиболее заметно проявляется их упорядочивающее действие — образование внутреннего сольватного (замороженного) слоя молекул воды, частичная ориентация молекул воды во внешнем сольватном слое, уменьшение свободного объема жидкости. Все эти эффекты охватывают главным образом преобладающую аморфную форму воды, связь между молекулами в которой слабее, чем в квазикристаллических образованиях, и приводят к уменьшению энтропии. При возрастании концентрации электролита, когда значительная часть аморфной воды становится 
[c.64]

    Модель двойного электрического слоя, отвечающая этим простейшим представлениям, ириводит к двум возможным значениям -потенциала. Если предположить, что все заряды, находящиеся в растворе, способны перемещаться вместе с жидкостью или при движ( нии твердого тела относительно жидкости пе увлекаться вместе с ним, то -потенциал по величине -будет совпадать с -потенциалом, и его изменение с концентрацией электролита должно подчиняться формуле Нернста. Если заряды, находящиеся в растворе, при относительном движении жидкости и твердого тела связаны только с последним и перемещаются вместе с ним, то -потенциал всегда будет равен нулю. Ни одно из этих следствий, вытекающих из теории Гельмгольца, не согласуется ни с экспериментально установленным соотно1дением между (или й м.ь) и -потенциалами, ни с найденной экспериментально зависимостью -потенциала от концентрации (если не считать, что -потенциал лзожет быть равен нулю в очень концентрированных растворах электролнтов и ири определенном составе раствора, отвечающем изоэлектрической точке). Теория Гельмгольца не объясняет также причины изменения заряда повер> ности металла в присутствии поверхностно-активных веществ при заданном значении -потенциала. Вместе с тем теория конденсированного двойного слоя позволяет получить значения емкости двойного слоя, согласующиеся с опытом, а при использовании экспериментальных значений емко- 

[c.262]

    Если концентрация электролита не равна 1 М, то величины и fit в формуле (1) находят по уравнению Нернста. Особенно [c.431]

    Так как ионные концентрации и общая концентрация электролита ( брутто -концентрация) связаны между собой соотношениями [c.77]

    Из полученных кинетических данных [44, 45] при коагуляции концентрированных (примерно 20%) латексов можно определить две пороговые концентрации электролита Спор, и С ор1 (рис. 5 До Спор, имеет место резкое снижение времени образования первичных ассоциатов Т] (время флокуляции) и времени разделения фаз — собственно коагуляции системы тг- Выше Спор, незначительно меняется Г1 и линейно снижается тз с повышением концентрации электролита в системе вплоть до Спор,, выше которой незначительно изменяется время коагуляции тг при дальнейшем увеличении 

[c.257]

    Как было показано Ньюменом, из более строгого рассмотрения регулирующего соотношения Кольрауша следует, что в левой части равенства находится отношение чисел переноса общих noHfibix компонентов растворов, образующих границу, измеренных относительно растворителя в целом, а в правой — отношения концентраций электролитов в двух растворах, выраженных в грамм-экива-леитах на I кг йоды. 

[c.109]

    Числа переноса в этой системе находят, не применяя кулонометр, а используя опытные данные по изменению концентрации электролита в анодном и катодном пространствах  [c.108]

    Таким образом оказывается, что теория электролитической диссоциации приложима только к разбавленным растворам слабых электролитов. Поведение концентрированных растворов слабых электролитов, а также растворов сил1>ных электролитов любых концентраций нельзя описать количественно иа основании теории Аррениуса. Степень электролитической диссоциации не отвечает тому физическому смыслу, который вкладывается в нее теорией. Константа диссоциации не является постоянной величиной, а представляет собой функцию концентрации электролита. 

[c.44]

    Здесь Си — молярная концентрация электролита, моль/л. [c.124]

    Следует отметить, что уравнение, очень мало отличающееся от формулы Робинсона и Стокса, было получено Н. Е. Хомутовым (1956) на основе анализа влияния размера (объема) ионов на характер зависнмости коэффициентов активности от концентрации электролита. [c.96]

    Из (3.64) видно, что с ростом концентрации электролита коэффициент активности должен возрас тать по сравиеиню с дебай-гюккелевским коэффициентом и может принимать значения больше единицы. Действительно, когда концентрация раствора растет, U2 уменьшается (й2 всегда меньи1е единицы) и второе слагаемое увеличивается. Точно так же, с ростом концентрации пи уменьшается, поэтому, хотя V растет, числитель будет расти медленнее знаменателя, т. е. под логарифмом всегда будет правильная дробь, уменьшающаяся с ростом концентрации, а следовательно, и третье слагаемое должно возрастать, оставаясь все время положительным. Для проведения расчетов уравнение (3.64) целесообразно не- 

[c.95]

    Подвижность иоиов зависит от концентрации электролита и от температуры (табл. 4.5) характер зависимостей аналогичен тем, какие наблюдаются для электропроводности электролита. 

[c.115]

    Влияние концентрации электролита в смеси латекс -Ь электролит на продолжительность первой (/) и второй (2) стадий коагуляции. [c.258]

    Растворы двух различных гшектролитов с одним общим ионом (например, типа М А и М.»А), причем концентрации электролитов одинаковы с = с». Здесь формулы Планка и Гендерсона приводятся к виду [c.152]

    В результате изучения влияния состава и концентрации электролитов, температуры и продолжительности отдельных стадий на процесс формирования зерен и пористой ленты был разработан непрерывный способ зернистой коагуляции латекса растворами электролитов с образованием мелких зерен, легко отмывающихся от эмульгатора и электролитов. При отмывке происходит образование пористой ленты на непрерывно движущейся сетке. Сушка ленты осуществляется в токе горячего воздуха в горизонтальных сушильных агрегатах. Этот метод был внедрен в производство на Ереванском химическом комбинате и оказался достаточно надежным в условиях длительной эксплуатации, причем наряду с простотой технологического оформления он отличается 

[c.382]

    Эквивалентная электропроводность — это электропроводность такого объема (ф см ) раствора, в котором содержится 1 г-экв растворенного вещества, причем электроды находятся на расстоянии 1 см друг от друга. Учитывая сказанное выше относительно удельной электропроводности, можно пред-стаЕ ить себе погруженные в раствор параллельные электроды на расстоянии 1 см, имеющие весьма большую площадь. Мы вырезаем мысленно на поверхности каждого электрода вдали от его краев площадь, равную ф Электропроводность раствора, заключенного между выделенными поверхностями таких электродов, имеющими площадь, равную ф см , и есть эквивалентная электропроводность раствора. Объем раствора между этими площадями электродов равен, очевидно, ф см . Величина ф, обратная объемной концентрации с, называется разведением. Между электродами, построенными указанным выше способом, при любой концентрации электролита находится I г-экв растворенного вещества и изменение эквивалентной электропроводности, 

[c.425]

    Очевидно, можно выбрать такую концентрацию электролита (со), при которой химические потенциалы ионов в металле и растворе одинаковы. Растворы такой концентрации получили название нулевых растворов. При погружении металла в его нулевой раствор на поверхности электрода не возникает двойного электрического слоя, однако, как будет показано ниже, и и в этом случае разность потенциалов между металлом и раствором не равна нулю. [c.532]

    Как известно, одним из факторов, препятствующих сцеплению коллэидных частиц друг с другом, является наличие у них одноименных электрических зарядов, между которыми действуют силы электростатического отталкивания. Заряды эти возникают вследствие адсорбции частицами ионов из раствора и могут быть нейтрализованы в результате адсорбции ионов противоположного знака. Вследствие этого процесс коагуляции коллоидных растворов может быть вызван прибавлением какого-либо электролита, противоположно заряженные ионы которого, адсорбируясь на поверхности частиц, нейтрализуют заряд коллоидных частиц и таким образом дают им возможность сцепляться между собой. При этом коагулирующая концентрация электролита (т. е. минимальная концентрация его, требуемая для коагуляции данного коллоидного раствора) увеличивается с уменьшением валентности того иона, заряд которого противоположен заряду коллоидных частиц. Так, в случае золя AS2S2, частицы которого заряжены отрицательно, коагуляция вызывается адсорбцией катионов, причем коагулирующие концентрации А1з+, Ва2+- и К+-ионов относятся как 1 20 1000. 

[c.105]

    Пусть общая концентрация электролита равна с, К01щентрация недиссоциированных молекул — Са, концентрация катионов с+. [c.35]

    В табл. 1.2 приведены значения (I для растворов соляной кислоты, вычисленные на основанин измерений электропроводности (ai) и э. д. с. (аз). Расхождение между значениями а, полученное этими методами, тоже увеличив,а-ется по мере возрастания концентрации электролита, причем в области высоких коицентрацин аз становится больню единицы. [c.43]

    Ко фф1щиенты активности первоначально были введены как эм-инрнчсскпе величины, которые можно найти при изучении эффектов, характерных для растворов в ссстоянии равновесия. Для этого используют такие явления, как изменение упругости пара над раствором с изменением концентрации электролита, зависимость обратимой э. д. с. от состава раствора и т. д. Поскольку необходи- [c.81]

    При расчетах принимается, что диэлектрические проницаемости раствора и чистого растворителя равны. Это допущение справедливо в случае разбавленных ргстворов. Для более концентрированных растворов необходимо у1 итывать изменение диэлектрической проницаемости с концентрацией электролита и иметь в виду, что использование усредненной в- личины диэлектрической проии-цае.мости не будет вполне строгим [c.90]

    При любой концентрации электролита, отличной от нуля, в растворе появляются силы, тормозящте движение иопов и, следовательно, уменьшающие его молярную электропроводность на величины Я,-, каждая из которых отвечает определенному типу сил взаимодействия. На этом основании вместо уравнения (5.12) можно наиисать [c.121]

    Постоянные onsti и onst2 уравнения (5.37) зависят от констант равновесия реакций образования ионных тройников и от предельных значений молярных электропроводностей частнц КА, КаА+ и КгА . Согласно уравнению (5.37) кривая электропроводность — концентрация проходит через минимум. Значения концентрации электролита и электроироводиости раствора, отвечающие минимуму, можно найти из соотношений [c.133]

    Кривые на рис. 11.4 типичны для растворов поверхностно-инактивных электролнтов. В этом случае в области потенциалов, отвечающих восходящей ветви кривой, емкость после первого резкого спада изменяется сравнительно мало н колеблется в пределах от 0,2 до 0,4 Ф-м . При приближеннн к электрокапилляриому максимуму емкость уменьшается, проходит через минимум (тем более явный, чем ниже концентрация электролита) и затем, после неко- [c.242]

    Снимается емкостная кривая на ртути в концентрированном растворе П0верхи0стн0-инактивн010 электролита, например в 1,0 М КР. Фторид калия выбирается потому, что ион обладает наименьшей поверхностной активностью из всех анионов, а высокая концентрация электролита о6есп( чивает достаточно большое значение емкости С2, как это видно из уравнения [c.272]

    Кинетические данные показывают, что аналогично влияет температура на длительность коагуляции. Из данных по зависимости длительности разделения фаз от температуры могут быть определены пороговые температуры коагуляции Гпор, и Тпор,, которые, так же как Спор, и Спор > являются характерными параметрами процесса коагуляции для данного типа латекса [45]. Если при введении электролита в латексные системы происходит резкое уменьшение сил электростатического отталкивания между частицами за счет снижения -потенциала частиц и подавления диссоциации адсорбированных молекул ПАВ (и изменения растворимости молекул ПАВ), то под влиянием теплового воздействия происходит ослабление водородных связей молекул воды и ПАВ адсорбционного слоя, что также способствует гидрофобизации системы и понижению ее устойчивости. В интервале времени тг — ть по-видимому, преодолевается энергетический барьер, препятствующий коагуляции системы и разделению фаз. При проведении коагуляции в условиях, при которых концентрация электролита Сэл Спорг и [c.258]

    Исходя из уравнения материального баланса процесса коагуляции, установлена [47] зависимость между расходом электролита на коагуляцию Q (в кг/т) (в расчете на каучук), необходимого для данного процесса концентрацией электролита, поступающего на смешение с латексов, Сэл (в %) концентрацией электролита в водной фазе смеси латексэлектролит Ссер (в %) и концентрацией каучука в латексе Слат (в %) [c.259]

    Введение электролита в латекс способствует понижению вязкости. Однако это влияние сравнительно невелико, если концентрация электролита не превышает той, ири которой наступают предкоагуляционные явления. С другой стороны, ири тщательном удалении электролита, напри.мер диализом [39], вязкость. латекса возрастает вплоть до потери им текучести даже при низкой концентрации полимера. [c.590]

    Агломерация под действием электролитов в латексе, охлажденном до температуры несколько ниже температуры желатинизации, была положена в основу одного из самых ранних промыщ-ленных методов. Он использовался в Германии во время второй мировой войны под названием щтокпункта , а затем был усовер-щенствован в США [47]. Было показано [48], что агломерация начинается после достижения некоторой критической концентрации электролита в водной фазе. [c.594]

    На рис. XVII, 7 изображена схема движения ионов (переноса электричества) в растворе соляной кислоты при электролизе. Разделим мысленно ванну с электролитом на три отделения I — анодная часть (анолит) П — центральная часть III —катодная часть (католит). В процессе электролиза в отделении II концентрация электролита не изменяется, в отделениях I и III — изменяется. В верхней части чертежа А (см, рис. XVII, 7) схематически изображено распределение ионов растворенного- вещества. До электролиза концентрация раствора во всех отделениях одинакова на рисунке показано, что в каждом из отделений нахо- [c.446]

    Концентрацию ионов (г-ионЦ) находят умножением концентрации электролита моль/л) на степень диссоциации а и на коэффициент 2, показывающий, сколько ионов данного типа образуется при распаде одной молекулы. Например, при электролитической диссоциации А1С1з для 2=1, а для С1″ 2 = 3. Если молярность раствора с равна 0,1 и а = 0,4, то концентрация ионов А1 + равна 0,1 1 0,4 = 0,04 г-ион1л, а концентрация С)» равна 0,1 3 0,4 = 0,12 г-ион1л. [c.459]

    Выразим общую концентрацию электролита в моль1л через с (молярность), степень диссоциации обозначим через а. Тогда  [c.462]

    Из уравнения (XX, 6) видно, что определяющей суммарную емкость двойного электрического слоя является меньшая из величин Сг и Сд. Емкость плотной части двойного слоя определяется размерами адсорбированных ионов и способностью их деформироваться под действием электрического поля. Поэтому при постоянной температуре Сг является функцией только заряда поверхности и не зависит от концентрации электролита. Обычно величины емкости плотного слоя лежат в пределах 20-4-40 мкф/см . В отли-чие 01 Сг, емкость диффузной части двойного слоя существенно зависит от концентрации электролита (уменьшается с разбавлением, а также с уменьшением заряда электрода). Если концентрация электролита высока, то емкость диффузной части двойного слои значительно превышает емкость слоя Гельмгольца. В этом случае [см. уравнение (XX, 6)] [c.539]


METTLER TOLEDO Весы для лаборатории, производства и торговли

Измерительные приборы — это оборудование, используемое для точного определения различных параметров исследуемых объектов. Наша компания занимается …

Измерительные приборы — это оборудование, используемое для точного определения различных параметров исследуемых объектов. Наша компания занимается производством и обслуживанием контрольно-измерительных приборов и весового оборудования для различных отраслей промышленности.

Предлагаем купить измерительные приборы для оптимизации технологических процессов, повышения производительности и снижения затрат. Точные инструменты позволят установить соответствие нормативным требованиям.

Мы осуществляем продажу измерительных приборов, предназначенных для исследовательской деятельности и научных разработок, производства продукции и контроля качества, логистики и розничной торговли. МЕТТЛЕР ТОЛЕДО предлагает следующие измерительные приборы для различных областей применения:

Лабораторное оборудование

Для научных и лабораторных исследований требуются высокоточные измерительные и аналитические приборы и системы. Они используются для взвешивания, анализа, дозирования, автоматизации химических процессов, измерения физических и химических свойств, концентрации газов, плотности, спектрального анализа веществ и рефрактометрии, химического синтеза, подготовки проб, реакционной калориметрии, анализа размеров и формы частиц. Специализированное программное обеспечение позволяет управлять процессами и получать наглядное отображение данных.

Лабораторное оборудование включают следующие системы:

Промышленное оборудование

Если вас интересуют промышленное измерительное оборудование, предлагаем купить подходящие системы для взвешивания, контроля продукции, решения логистических задач и транспортировки грузов. Используйте точные приборы для стандартного и сложного дозирования, взвешивания в сложных условиях и взрывоопасной среде. Обеспечьте точность результатов с помощью поверочных гирь и тестовых образцов. Подключение периферийных устройств к приборам позволит регистрировать результаты и параметры взвешивания. Программное обеспечение с понятным интерфейсом оптимизирует процессы посредством управления оборудованием с ПК.

Ассортимент промышленных контрольно-измерительных приборов и инструментов включает:

Весы для магазинов и оборудование для розничной торговли

В сфере розничной торговли продовольственными товарами необходимы измерительные приборы и оборудование для взвешивания и маркировки товаров. Используйте весы для решения типовых задач, печати чеков и быстрого взвешивания, разгружающего поток покупателей. В сложных ситуациях пригодятся специализированные весовые системы с нетребовательным обслуживанием и уходом. ПО и документация упростят настройку системы и обучение персонала.

Вниманию покупателей предлагаются следующее оборудование для торговли:

Как купить весы МЕТТЛЕР ТОЛЕДО?

Чтобы купить оборудование на нашем сайте, оформите запрос в режиме онлайн в соответствующем разделе. Уточните задачу, которая должна быть решена с помощью требуемого прибора. Укажите контактные данные: страну, город, адрес, телефон, e-mail, название предприятия. Заполненная форма направляется специалисту компании, который свяжется с вами для уточнения ключевых моментов.

Сеть представительств METTLER TOLEDO для обслуживания и сервисной поддержки распространена по всему миру. В России отдел продаж и сервиса расположен в Москве. Региональные представительства по продажам находятся также в Казани, Ростове-на-Дону, Самаре, Екатеринбурге, Красноярске, Уфе, Хабаровске, Новосибирске.

Отправьте отзыв, задайте вопрос специалисту, свяжитесь с конкретным отделом. Воспользуйтесь онлайн-формой обратной связи или позвоните по указанному телефону офиса в выбранном регионе. Консультанты ответят на каждое обращение и вышлют коммерческое предложение по индивидуальному запросу.


ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОЛИТА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФЛОТАЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ. ОБЗОР РАБОТ | Опубликовать статью ВАК, elibrary (НЭБ)

Еськин А.А.1, Ткач Н.С.2, Амёхина А.В.3, Слепенчук А.А.3

1Ассистент; 2магистрант; 3студент кафедры Инженерных систем зданий и сооружений, Дальневосточный федеральный университет.

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОЛИТА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФЛОТАЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ. ОБЗОР РАБОТ

Аннотация

Рассмотрены особенности гетерокоагуляции частицы и пузырька при флотационной очистке сточных вод. Проведен обзор работ посвященных влиянию  электролита на величину ζ-потенциала частицы и пузырька. Рассмотрено влияние на ζ-потенциал акустических колебаний и микроволнового излучения. Установлено, что изменение уровня солесодержания очищаемой жидкости является перспективным способом интенсификации флотационной доочистки.

Ключевые слова: флотация, электролит, солесодержание, дзета-потенциал, пузырек.

EskinA.A.1, Tkach N.S.2, Amyokhina A.V.3Slepenchuk A.A.3

1assistant lecture; 2master’s degree student; 3student of department Engineering systems of buildings and constructions, Far Eastern Federal University.

THE INFLUENCE OF THE ELECTROLYTE CONCENTRATION ON THE EFFICIENCY OF FLOTATION RECOVERY. AN OVERVIEW OF RECENT WORK

Abstract

The features of heterocoagulation of particle and bubble in wastewater flotation treatment were described. The review of works that are devoted to the influence of the electrolyte on the value of ζ-potential of the particle and bubble was made. The influence of acoustic oscillations and microwaves on the ζ-potential was considered. There was found that the level change of salinity of treating fluid is perspective method of intensification of flotation after purification.

Key words: flotation, electrolyte, salinity, zeta potential, bubble.

На сегодняшний день флотация является одним из наиболее эффективных способов доочистки сточных нефтесодержащих вод [5, 12, 24, 18]. В связи с этим перспективной задачей оказывается повышение степени извлечения нефтесодержащих частиц при снижении эксплуатационных затрат. Пути решения данной задачи можно получить в результате теоретического исследования особенностей закрепления частицы на поверхности пузырька.

Существуют две принципиально разные схемы закрепления частицы на поверхности пузырька. Крупные частицы, размером более 100 мкм, закрепляются на поверхности пузырька за счет формирования трехфазного периметра смачивания, который может противостоять гравитационным и гидродинамическим силам отрыва  (стоит отметить, что для частицы размером 100 мкм силы отрыва в 106 раз больше, чем для  частицы размером 1 мкм [3, с.15]). Данный механизм флотации, получивший название контактной флотации, имеет место при обогащении минеральных руд и отдельные его вопросы, связанные с влиянием реагентов на изменение краевого угла смачивания и гидрофобизацию поверхности минеральных частиц, рассмотрены в работах [7, 11, 6, 4].

При флотации частиц размером меньше 100 мкм действует механизм бесконтактной флотации, при котором не формируется трехфазный периметр смачивания, а частица закрепляется на поверхности пузырька за счет поверхностных сил: молекулярной силы притяжения и электростатической силы взаимодействия двойных электрических слоев (ДЭС) частицы и пузырька. Вопросы строения ДЭС, мицеллы, агрегативной и кинетической устойчивости коллоидных систем рассмотрены в работах [13, 2, 1].  В работах [9, 10] рассмотрены различные  модели обратных мицелл и микроэмульсий вода-масло, установлено, что механизм мицеллообразования в неполярной среде происходит за счет изменения энтальпии системы, в то время как в водной системе основную роль играет энтропийный (гидрофобный) эффект.

При доочистке нефтесодержащих вод средний диаметр частиц водонефтяной эмульсии составляет 2-8 мкм [14, с. 17], поэтому именно механизм бесконтактной флотации представляет особый интерес.

Как правило, пузырек и частица имеют одинаковый заряд, при этом флотацию можно обеспечить двумя способами – введением в систему ПАВ, либо введением индифферентных электролитов.

 При введении катионоактивных ПАВ можно значительно снизить отрицательный потенциал поверхности частицы, что может привести к коагуляции. Влияние ПАВ на эффективность флотационного разделения изучено в работах [30, 27]. Добавление определенного количества ПАВ может значительно повысить степень очистки нефтесодержащих вод, одновременно с этим использование ПАВ негативно сказывается на конечном составе очищаемой жидкости и требует дополнительных эксплуатационных затрат. Более целесообразно повышать эффективность флотационного выделения введением в систему индифферентных электролитов.

Электролиты оказывают сильное влияние на кинетику процесса флотационного разделения фаз эмульсий. Экспериментальное исследование этого влияния на установке с диспергированием воздуха пористой перегородкой показало, что добавки электролитов повышают эффективность процесса, причем сила действия электролитов возрастает в ряду NaNO3<NaCl<CaCl2<AlCl3 [3, стр.73]. В присутствии электролитов не только увеличивается скорость флотационного извлечения эмульгированных нефтепродуктов, но и уменьшается их конечная концентрация в воде. Влиянием электролитов объясняется так же тот факт, что флотационное выделение из морской воды протекает значительно интенсивнее, чем из пресной.

Характер влияния электролитов на процесс флотационного выделения из воды тонкодисперсных частиц определяется, в основном, характером их влияния на величину и знак заряда частицы и пузырька, а так же на толщину ДЭС, определяемую значением ζ-потенциала [23].  Толщина ДЭС при введении индифферентных электролитов (не способных достраивать кристаллическую решетку коллоидной частицы) снижается, при этом уменьшается и ζ-потенциал. Доказано, что с увеличением количества введенных электролитов коллоидная система может перейти в изоэлектрическое состояние (ζ=0). При таком условии суммарная сила притяжения между частицей и пузырьком способна принимать положительные значения, а вероятность гетрокоагуляции максимальна.

В работе [8] методом фильтрации через трековые мембраны, исследована агрегативная устойчивость водных дисперсий сульфатного лигнина в растворах NaCl и СaCl2. Введение солей приводит к росту эффективности задержки сульфатного лигнина, которая становится значительно более высокой в случае СaCl2. Данные результаты связаны со сжатием ДЭС и согласуются с изложенной выше теорией.

Падение ζ-потенциала капли нефти в воде при добавлении карбоната натрия исследовано в работе [17] (рис.1).

 

Рис. 1. Зависимость ζ-потенциала (Zeta Potential) капли нефти в воде от концентрации карбоната натрия (Na2CO3) [17].

Электролиты также могут оказывать влияние на величину пузырьков и скорость их всплытия.  В работе [15] показано, что с увеличением уровня солесодержания уменьшается размер пузырьков, полученных при струйном аэрировании жидкости. Схожие данные получены в работе [21]. При экспериментальном определении площади поверхности раздела жидкой и воздушной фаз (а) было установлено, что для питьевой воды а≈10 м23, для воды с массовым солесодержанием 1% а≈102 м23, для воды с массовым солесодержанием 3% а≈103 м23. В работе [20] исследовано влияние концентрации электролита на средний диаметр пузырьков полученных при резком падении давления в трубке малого диаметра. При добавлении в воду 50 млн-1 электролита средний диаметр пузырьков уменьшился с 257 мкм до 182 мкм. Кроме этого добавление электролита снижает коалесценцию пузырьков.

Практический интерес для повышения эффективности флотационного извлечения может представлять воздействие различных физических полей  на величину ζ-потенциала.

Воздействие акустических колебаний на частицу в коллоидной системе приводит к двум последствиям: изменению электрического сопротивления среды и появлению разности потенциалов между точками, расположенными на различных расстояниях от источника излучения упругих волн, в результате чего наблюдается  уменьшение толщины ДЭС, причем тем сильнее, чем выше частота колебаний [16].

В работе [22] к исходной водонефтяной эмульсии добавляли искусственную морскую воду, и подвергали микроволновому излучению мощностью 700 Вт в течении 40 мин. При этом остаточная концентрация нефтепродуктов в воде с ростом солесодержания очищаемой жидкости заметно снижается. Данный эффект объясняется  снижением вязкости эмульсии, а также уменьшением ζ-потенциала за счет дополнительного теплового движения катионов, входящих в состав морской воды, вокруг частиц нефтепродуктов.

Вышеперечисленные работы относятся главным образом к определению ζ–потенциала частицы нефтепродуктов в воде, в то же время необходимо знать и влияние солесодержания на величину ζ–потенциала пузырька.

В работе [25] описан метод определения величины ζ–потенциала нанопузырька, выделившегося из пересыщенного раствора электролита, с помощью лазерного электрофореза. Наблюдается увеличение ζ–потенциала пузырька с увеличением солесодержания, причем сила действия электролитов возрастает в ряду NaCl<CaCl2<Al2(SO4)3 (рис.2).

 

Рис.2. Зависимость (штриховая линия) ζ–потенциала пузырька (Zeta Potential) от солесодержания (Salt Concentration) [25].

Результаты экспериментов по определению ζ–потенциала пузырька в присутствии ПАВ и пенообразователей представлены в работах [18, 19]. Анионные полимеры увеличивают отрицательный заряд пузырька, катионные полимеры и неионогенные ПАВ делают возможным приобретение пузырьком положительного заряда [25].

Исследование влияния хлорида кальция и различных коагулянтов на эффективность очистки нефтесодержащей жидкости представлено в работе [29]. Выявлено, что увеличение в очищаемой жидкости концентрации хлорида калия способно повысить скорость извлечения нефтепродуктов, до уровня соответствующего применению специальных флокулянтов (полиакриламида и полиэпихлогидриндиметиламин) (рис. 3).

 

Рис. 3. Зависимость скорости извлечения (removal rates) нефтепродуктов (oil)  от концентрации хлорида кальция (СaCl2 dosage) в очищаемой жидкости [29].

В работе [10] проводилось исследование очистки от нефтепродуктов пластовых вод коагуляцией. Согласно полученным результатам величина ДЭС не зависит от концентрации в воде различных ионов, а зависит только от вида растворенных нефтепродуктов. При этом общее солесодержание  воды, по заключению авторов, практически не влияет на эффективность флотационного извлечения (рис. 4).

 

Рис. 4. Зависимость остаточной концентрации нефтепродуктов после коагуляции (Ce) от солесодержания (Salinity) очищаемой жидкости [28].

Представленный обзор работ по влиянию концентрации электролита на величину ζ–потенциала частицы и пузырька показывает, что с ростом солесодержания очищаемой жидкости уменьшается ζ–потенциал частицы и возрастает ζ–потенциал пузырька. Сочетание этих двух факторов приводит к росту эффективных актов гетерокоагуляции, следовательно, для повышения степени очистки сточных вод ТЭЦ и предприятий хранения и транспортировки нефтепродуктов целесообразно к очищаемой жидкости добавлять морскую воду или продувочную воду котлов. Перспективным оказывается дальнейшее теоретическое исследование процесса гетерокоагуляции частицы и пузырька в присутствии электролитов и ПАВ, с целью определения оптимальной концентрации вводимых в систему электролитов в зависимости от их химического состава и физико-химических особенностей очищаемой жидкости. Кроме этого перспективной оказывается дальнейшее изучение влияния ультразвукового и микроволнового излучения на эффективность флотационного разделения.

Исследование  выполнено  при  поддержке  Программы  «Научный  фонд»  ДВФУ,  грант  №  12-08-13023-м-18/13.

Литература

  1. Балданова Д.М. Электростатическая теория растворов электролитов Дебая-Хюккеля и проблема устойчивости систем зарядов / Д.М. Балданова, Б.Б. Танганов, М.М. Балданов // Фундаментальные исследования. 2011. № 8-1. С. 195-197.
  2. Василенко Л.В. Методы очистки промышленных сточных вод: учебное пособие / сост.: Л.В. Василенко, А.Ф. Никифоров, Т.В. Лобухина— Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. университет, 2009. – 174 с.
  3. Дерягин Б.В., Духин С.С., Рулев Н.Н. Микрофлотация: Водоочистка, обогащение. – М.: Химия, 1986. – 112 с.
  4. Евдокимов С.И.  Гидрофобно-гидрофильные взаимодействия при селективной флотации / С.И. Евдокимов, А.М. Паньшин // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал. 2009. Т. 15. № 12. С. 445-449.
  5. Коваленко В.В. Очистка нефтесодержащих стоков методом напорной флотации на Набережночелнинской ТЭЦ / В.В. Коваленко, А.А. Жбанов, В.А. Егоров, А.В. Милешкин // Энергетика Татарстана. 2010. № 4. С. 33-36.
  6. Кондратьев С.А. Увеличение крупности флотируемых минеральных частиц применением водорастворимых поверхностно-активных веществ // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2011. № 6. С. 110-117.
  7. Мелик-Гайказян В.И. Оценка информативности различных методов исследования процесса пенной флотации // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. № 9. С. 242-256.
  8. Морева Ю.Л. Влияние электролитов NaOH, HCl, NaCl и CACl2 на агрегативную устойчивость водных дисперсий сульфатного лигнина по данным фильтрации через трековые мембраны / Ю.Л  Морева., Н.С. Алексеева, Ю.М. Чернобережский // Коллоидный журнал. 2011. Т. 73. № 3. С. 359-363.
  9. Муджикова Г.В. Компьютерное моделирование обратных мицелл и микроэмульсий вода–масло / Г.В. Муджикова, Е.Н. Бродская // Коллоидный журнал. 2012. Т. 74. № 3. С. 291.
  10. Муджикова Г.В. Исследование механизма мицеллообразования в неполярных средах / Г.В Муджикова., Е.Н. Бродская // Коллоидный журнал. 2011. Т. 73. № 5. С. 672-679.
  11. Попова Л.А. Теоретические основы механизма образования комплекса частица-пузырек в процессе элементарного акта флотации углей // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007. № 8. С. 389-392.
  12. Рубинская А.В. Влияние технологических параметров флотационной установки на эффективность очистки оборотной воды при производстве ДВП/ Рубинская А.В., Чистова Н.Г., Алашкевич Ю.Д. // Химия растительного сырья. 2007. № 2. С. 95-100.
  13. Серпокрылов Н.С. Экология очистки сточных вод физико-химическими методами / Н.С. Серпокрылов, Е.В. Вильсон, С.В. Гетманцев, А.А. Марочкин – М.: Изд-во  Ассоц. строительных вузов, 2009. – 246 с.
  14. Стахов Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов.  М. – Недра, 1983. 263 с.
  15. Фомин Д.П. К расчету количественных характеристик процессов струйной аэрации жидкости / Д.П.  Фомин, Д.С. Морозов, К.В. Цыганкова // Вестник ВолГАСУ. Сер.: Стр-во и архит. 2009. Вып. 14(33). С. 170-175.
  16. Шайдуров Г.Я. О действии акустического излучения на двойной электрический слой в ионопроводящей среде / Г.Я. Шайдуров, Г.Н. Романова, О.Л. Ярыгина // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Математика и физика. 2012. Т. 5. № 1. С. 132-139.
  17. Ashrafizadeh S.N. Emulsification of heavy crude oil in water by natural surfactants / S.N. Ashrafizadeh, E. Motaee, V. Hoshyargar // Journal of Petroleum Science and Engineering 86–87 (2012) . – P.  137–143.
  18. Diya’uddeen B.H. Treatment technologies for petroleum refinery effluents: A review / B. H. Diya’uddeen, W. M. Ashri Wan Daud, A.R. Abdul Aziz // Process Safety and Environmental Protection, Volume 89, Issue 2, March 2011, – P.   95-105.
  19. Elmahdy A.M. Zeta potential of air bubbles in presence of frothers / A.M. Elmahdy, M. Mirnezami, J.A. Finch // Int. J. Miner. Process. 89, 2008. – P.  40-43/
  20. Evgenidis S. P. Bubbly flow characteristics during decompression sickness: Effect of surfactant and electrolyte on bubble size distribution / S. P. Evgenidis, N. A. Kazakis, T. D. Karapantsios // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 365 (2010). – P. 46–51.
  21. Kawahara A. Prediction of micro-bubble dissolution characteristics in water and seawater / A. Kawahara, M. Sadatomi, F. Matsuyama, H. Matsuura, M. Tominaga, M. Noguchi // Experimental Thermal and Fluid Science 33, 2009. – P.  883-894.
  22. Kuo C.-H. Treatment of oil/water emulsions using seawater-assisted microwave irradiation / C.-H. Kuo, C.-L. Lee // Separation and Purification Technology 74, 2010. – P. 288–293.
  23. Leroy P. A double layer model of the gas bubble/water interface /P. Leroy, D. Jougnot, A. Revil, A. Lassin, M. Azaroual // Journal of Colloid and Interface Science, Volume 388, Issue 1, 15 December 2012, – P.  243-256
  24. LI X.-b. Separation of Oil from Wastewater by Column Flotation / X.-b. Li, J.-t. Liu, Y.-t. Wang, C.-y. Wang, X.-h. Zhou // Journal of China University of Mining and Technology, Volume 17, Issue 4, December 2007, –P. 546-551,577.
  25. Najafi A.S. A novel method of measuring electrophoretic mobility of gas bubbles / A. S. Najafi, J. Drelich, A. Yeung, Z. Xu, J. Masliyah // Journal of Colloid and Interface Science, Volume 308, Issue 2, 15 April 2007. – P. 344-350,
  26. Oliveira C. Zeta potential of single and polymer-coated microbubbles using an adapted microelectrophoresis technique / C. Oliveira, J. Rubio // International Journal of Mineral Processing 98, 2011. – P. 118-123.
  27. Ramaswamy B. A study on recovery of oil from sludge containing oil using froth flotation / B. Ramaswamy, D.D. Kar, S. De // Journal of Environmental Management, Volume 85, Issue 1, October 2007, – P.  150-154
  28. Sokolović R.Š. Oily water treatment using a new steady-state fiber-bed coalesce / R.Š. Sokolović, S.Sokolović, S.Šević // Journal of Hazardous Materials 162, 2009. – P. 410-415/
  29. Tong K. Evaluation of calcium chloride for synergistic demulsification of super heavy oil wastewater / K. Tong, Y. Zhang, P. K. Chu // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Volume 419, 20 February 2013, – P. 46-52.
  30. Watcharasing S. Motor oil removal from water by continuous froth flotation using extended surfactant: Effects of air bubble parameters and surfactant concentration / S. Watcharasing, W. Kongkowit, S. Chavadej // Separation and Purification Technology, Volume 70, Issue 2, 10 December 2009, – P. 179-189

Степень диссоциации слабых электролитов меньше единицы, диссоциация протекает обратимо

Степень диссоциации слабых электролитов меньше единицы (с < со). Их диссоциация протекает обратимо:

  • СН3СООН ↔ СНзСОО  + Н + ;Н 2 СО 3 ↔ Н + + НСОз−

Константу равновесия электролитической диссоциации слабого электролита называют константой диссоциация. Например, при 298 К

  • с -с +
  • К дСН3СООН = =1,8*10 -5
  • c+ c
  • К дН2СО3 = = 4,4.10 -7

Сравнивая значения К д СН3СООН и К д Н2СО3″ , можно сказать, что у угольной кислоты способность к диссоциации на ионы меньше, чем у уксусной.

Степень (а) и константа диссоциации (K д ) слабого электролита связаны зависимостью (закон Оствальда):

  • К д = а 2 со =_а 2 ____=  ,
  • (1-a) (1-a)V»
  • где V = 1/с о — разведение раствора, л/моль.

В растворах электролитов осуществляются межионные взаимодействия, обусловленные силами притяжения и отталкивания. Наиболее заметны межионные взаимодействия в растворах сильных электролитов.

Для количественной характеристики межишных взаимодействий используется ионная сила раствора I (полусумма произведений концентраций всех ионов, присутствующих в растворе, на квадрат их заряда):

Зная ионную силу раствора I, можно найти коэффициент γ, позволяющий определить некоторую величину а (активность), формально заменяющую концентрацию с:

  • ai = γ i с i и γ, — коэффициент активности иона, который является функцией ионной силы раствора I и заряда иона zi .

Количественной характеристикой способности растворов электролитов проводить электрический ток является электрическая проводимость. Различают удельную  и молярную μ электрическую проводимость.

Удельная электрическая проводимость раствора  (См • м -1 ) -величина, обратная удельному электрическому сопротивлению:

  •  = 1/р (1)

Молярная электрическая проводимость раствора μ (См 2 *моль -1 ) — это электрическая проводимость такого объема раствора, в котором содержится один моль растворенного вещества:

  • μ =_  1000
  • с о (2)

μ возрастает с уменьшением с 0 (или с увеличением V), достигая некоторого предельного значения.

Проводниками электрического тока в растворах электролитов являются ионы, поэтому электрическая проводимость тем выше, чем больше ионов в растворе. Известно, что концентрация ионов в растворах слабых электролитов тем больше, чем больше степень диссоциации электролита а. Установлено, что между электрической проводимостью и степенью диссоциации существует взаимосвязь, вторая выражается формулой

  • а= μ/ μ 
  • где μ  — табличная величина (табулируются значения μ  „ при 291 или 298 К).

Итак, чтобы вычислить степень диссоциации электролита (а) в растворе заданной концентрации при данной температуре, необходимо знать молярную электрическую проводимость (μ) этого раствора при той же температуре. Молярную электрическую проводимостъ рассчитывают по уравнению (2). Удельная электрическая проводимость раствора электролита, являясь величиной, обратной удельному сопротивлению раствора (р), может быть вычислена по экспериментально найденному значению электрического сопротивления (R) раствора электролита заданной концентрации при данной температуре.

Рис. 1. Ячейка для измерения электрического сопротивления раствора (а) и схема ее включения (б):

— пробки; 2 — кран для слива жидкости; 3 — платиновые электроды; 4-угольные электроды; 5 — исследуемый раствор; 6 — сосуд; 7 — источник | переменного тока; 8 — лампочка

Для измерения сопротивления раствора электролита при Т = const служит ячейка, изображенная на рис.1, а*. Через элекролит пропускают переменный электрический ток; схема включения ячейки в сеть приведена на рис. 1, б.

Сосуд 6 изготовляется из стеклянной трубки диаметром 12-15 мм и длиной 25-30 см. Концы трубки загнуты вверх. В горизонтальный участок трубки на расстоянии 10-12 см друг от друга впаивают два небольших кусочка платиновой проволоки (диам., 0,1 мм, длина 5-6 мм). К платиновым проволочкам припаивают тонкие медные проволочки, которые для большей прочности укрепляют на стеклянных выступах в нижней части сосуда. К ним припаивают провода, соединенные с вольтметром.

Платиновые электроды 3 служат для измерения падения напряжения в растворе электролита 5 в сосуде 6.

Ток подводится к раствору при помощи угольных электродов 4, закрепленных в резиновых пробках 1. Пробки вынимают при заполнении сосуда раствором; для сливания растворов служит кран 2. Через раствор пропускают переменный ток / (220 В). Для уменьшения тока в цепь последовательно с сосудом 6 включают дополнительное сопротивление — электрическую лампочку 8. Ток через раствор пропускают только во время измерений, чтобы не было разогревания раствора, изменяющего величину его электрического сопротивления.

Для измерения тока в цепи и падения напряжения между электродами 3 используют тестер (авометр), являющийся одновременно амперметром и вольтметром и позволяющий измерять как ток, так и напряжение в широком диапазоне их значений. Напряжение измеряется при параллельном включении вольтметра, а ток — при последовательном включении амперметра (рис. 1, б).

Измерив ток в цепи (7) и падение напряжения между электродами (U), можно вычислить сопротивление столба жидкости, заключенной между электродами:

  • R = U/I, (4)
  • и удельное сопротивление раствора электролита р:
  • р = Rs/l, (5)
  • где s — поперечное сечение проводника; l — его длина.

Отношение s/l называют «постоянной прибора». Эксперимент начинают с определения постоянной прибора. Для этого используют раствор электролита с известным удельным сопротивлением р (чаще всего 0,1 М раствор КС1, удельное сопротивление которого при 291 К и при 298 К равно соответственно 89,4 и 77,6 Ом*см). Измерив значения U и I в цепи, вычисляют R по уравнению (4), а затем постоянную прибора по уравнению (5).

Далее заменяют раствор хлорида калия исследуемым раствором и снова измеряют U и I. Зная постоянную прибора и сопротивление исследуемого раствора R, рассчитывают удельное сопротивление раствора электролита р и удельную электрическую проводимость а по уравнению (1).

Пользуясь соотношением (2), вычисляют μ исследуемого раствора.

Зная предельную молярную электрическую проводимость водного раствора исследуемого электролита μ  , рассчитывают по уравнению (3) степень диссоциации а.

Стерофундин изотонический

Стерофундин изотонический является лекарственным препаратом, отпускаемым по рецепту. Информация на данной странице предназначена исключительно для специалистов здравоохранения — для медицинских и фармацевтических работников. Полная информация по применению препарата Стерофундин изотонический содержится в инструкции по медицинскому применению.
 

1000 мл раствора содержит:

Концентрация электролитов:

Физико-химические характеристики: теоретическая осмолярность 309 мОсм/л, рН от 5,1 до 5,9
Описание: прозрачный бесцветный раствор без видимых механических включений
Фармакотерапевтическая группа: регидратирующее средство
Код АТХ: B05BB01

Стерофундин изотонический является изотоническим раствором электролитов с концентрацией электролитов, адаптированной к концентрации электролитов плазмы крови. Он применяется для коррекции потери внеклеточной жидкости (т. е. потери воды и электролитов в соразмерных количествах). Введение раствора направлено на восстановление и поддержание осмотического статуса во внеклеточном и внутриклеточном пространстве.

Анионный состав представлен сбалансированной комбинацией хлоридов, ацетатов и малатов, приближенной по молярной концентрации к анионному составу плазмы крови, что способствует коррекции метаболического ацидоза.

Замещение потерь внеклеточной жидкости при изотонической дегидратации у пациентов с ацидозом или угрозой его развития.

Стерофундин изотонический вводится капельно в периферические и центральные вены. Доза зависит от возраста, массы тела, клинического и биологического состояния пациента и сопутствующей терапии.

Рекомендуемые дозы

  • Пожилым, взрослым и детям с 11 лет от 500 мл до 3 л/сутки, что соответствует 1–6 ммоль натрия/кг массы тела/сутки и 0,03–0,17 ммоль калия/кг массы тела/сутки;
  • Детям до 11 лет от 20 мл до 100 мл/кг массы тела/сутки, что соответствует 3–14 ммоль натрия/кг массы тела/сутки и 0,08–0,40 калия/кг массы тела/сутки.

Скорость введения

Максимальная скорость введения определяется потребностями больного в жидкости и электролитах, массой тела, клиническим состоянием и биологическим статусом больного. Для детей скорость введения в среднем составляет 5 мл/кг массы тела/ч, однако она зависит от возраста:

  • для детей до 1 года 6–8 мл/кг массы тела/ч;
  • для детей с 1 года до 2 лет 4–6 мл/кг массы тела/ч;
  • для детей с 2 до 11 лет 2–4 мл/кг массы тела/ч.

Продолжительность применения

Стерофундин изотонический может вводиться настолько долго, насколько это требуется для восстановления водно-электролитного баланса.

ХиМиК.ru — XuMuK.ру — 4.2.4. Влияние электролитов на электрокинетический потенциал

В соответствии с приведенным ранее уравнением теории строения двойного ионного слоя Гуи-Чепмена, электрокинетический потенциал должен уменьшаться линейно при повышении концентрации электролита, пропорционально C1/2. Такая зависимость может проявляться только в случае, если наблюдается лишь электростатическое взаимодействие, т.е. происходит неспецифическая адсорбция введенных в систему ионов. Поскольку именно такие представления положены в основу теории Гуи-Чепмена, хотелось бы напомнить, что неспецифическая адсорбция является лишь идеализацией, хотя в целом и полезной, реальной ситуации.

На практике зависимость электрокинетического потенциала от концентрации электролитов определяется прежде всего именно специфической адсорбцией ионов, что приводит к тому, что ионы одинаковой валентности будут тем сильнее снижать электрокинетический потенциал, чем меньше их гидратная оболочка, что способствует адсорбции. Например, на одинаково заряженной отрицательной поверхности можно наблюдать такой ряд адсорбции: .

Лиотропный ряд снижения электрокинетического потенциала будет противоположен ряду адсорбции (чем выше адсорбция, тем ниже z-потенциал). Поскольку противоионы тем больше будут способны накапливаться в слое Штерна и экранировать потенциал определяющие ионы, чем меньше их размер в гидратированном состоянии, то именно в такой последовательности будет уменьшаться число ионов в диффузионной части двойного слоя, снижаться электрокинетический потенциал и устойчивость дисперсных систем. Естественно, что двухзарядные ионы будут более эффективны, чем однозарядные, так как у них не только выше электростатическое взаимодействие с потенциалопределяющими ионами, но и значительно сильнее проявляется специфическая адсорбция, приводящая к повышению степени заполнения слоя Штерна. При низких концентрациях электролитов это способно вызывать рост поверхностной проводимости, неучет которой приводит к появлению кажущейся экстремальной зависимости электрокинетического потенциала от концентрации электролитов, найденной из измерений электрофоретической подвижности частиц или электроосмотической скорости дисперсионной среды. Критерием, который показывает необходимость учета поверхностной проводимости электрокинетического потенциала по данным электрофореза, служит отношение поверхностной и объемной проводимостей:

, (1.4.39)

где ks, kv – удельная поверхностная и объемная проводимость; k- параметр Дебая; r – радиус капилляра или частицы. Если Rel<<1, то электрофорез (и электроосмос) не осложнен поверхностной проводимостью и нечувствителен к форме частиц (или капилляров). Максимум на зависимостях z-потенциала от концентрации электролита свидетельствует об изменении режима электрофоретической подвижности (электроосмотической скорости) от Rel.

Пример зависимости электрокинетического потенциала капрона от концентрации некоторых ПАВ по данным [7] приведен на рис. 1.43. Влияние поливалентных электролитов на электрокинетический потенциал золя красителя было показано на рис. 1.37. На рис. 1.44 приведена зависимость электрокинетического потенциала волокна капрон от концентрации некоторых электролитов.

Зависимость z-потенциала волокна от концентрации поливалентного электролита, например, от AlCl3 (см. рис. 1.44.), характеризуется изоэлектрической точкой и последующей перезарядкой. Это связано с тем, что ион имеет высокий специфический адсорбционный потенциал, вследствие чего способен адсорбироваться на поверхности волокна в сверхэквивалентном количестве. Катионактивные ПАВ проявляют свою адсорбционную активность в том, что изоэлектрическая точка зависит не только от величины заряда поверхности, но и от гидрофобности волокна. Чем более гидрофобно волокно, тем ниже концентрация ПАВ, при которой достигается изоэлектрическая точка, хотя z-потенциал волокна в водной среде у этих волокон выше.

Следует отметить, что определение заряда поверхности (числа отрицательно заряженных групп, например, карбоксильных) по равновесной адсорбции катионактивных веществ нельзя считать корректным. Это связано с тем, что адсорбция катионактивного вещества происходит не только в результате взаимодействия заряженной полярной группы ПАВ с отрицательными поверхностными потенциалопределяющими ионами волокна, но и вследствие ван-дер-ваальсова взаимодействия углеводородных радикалов ПАВ с гидрофобными участками волокна. Именно такого рода взаимодействие, усиливающееся с ростом длины углеводородного радикала, приводит к адсорбции анионактивных веществ на гидрофобных участках поверхности волокна капрон, увеличивающей отрицательный z-потенциал, что видно из данных, приведенных на рис. 1.43. Отметим, что незаряженные молекулы неионогенных ПАВ способны снижать электрокинетический потенциал волокон, что объясняется обычно смещением плоскости скольжения на более далекие расстояния от поверхности в результате образования структурированного адсорбционного слоя оксиэтилированных неионогенных веществ.

Влияние электролитов на электрокинетический потенциал частиц полимера в латексах не только связан с изменением структуры двойного ионного слоя, но и в значительной мере определяется изменением адсорбции ионов ПАВ. Детально ознакомиться с проявлением различных эффектов при добавлении электролитов в латексы можно в книге Р.Э. Неймана [5].

Эффект концентрации электролита фотоэлектрохимической ячейки, состоящей из анода из нанотрубок

Фотоэлектрохимические отклики анода из нанотрубок TiO 2 в этиленгликоле (EG), глицерине, аммиаке, этаноле, мочевине и Na 2 S электролитов с различными концентрациями были исследованы. Анод из нанотрубок TiO 2 оказался высокоэффективным в фотоэлектрокатализе в этих растворах при УФ-освещении. Очевидно, что на плотность фототока влияет изменение концентрации.Na 2 S генерировал самую высокую плотность фототока при напряжениях смещения 0, 1 и 2 В, но его концентрация не оказывает значительного влияния на плотность фототока. Мочевина показывает высокое напряжение холостого хода при надлежащей концентрации и низкий фототок при различных концентрациях. Подаваемое извне напряжение смещения также является важным фактором, изменяющим процесс фотоэлектрохимической реакции. С учетом напряжения холостого хода топливные элементы EG, аммиака и этанола показывают тенденцию к увеличению напряжения холостого хода (OCV) с увеличением концентрации растворов.Глицерин имеет самый высокий OCV по сравнению с другими, и он уменьшается с увеличением концентрации из-за высокой вязкости. OCV растворов мочевины и Na 2 S не продемонстрировал явного концентрационного эффекта.

1. Введение

Диоксид титана (TiO 2 ) широко изучался, поскольку он обладает хорошими фотоэлектрическими свойствами. Фотоэлектрохимическая ячейка (PEC) — это устройство, которое может разлагать загрязняющие вещества, расщепляя воду, используя энергию фотонов при генерации электрической энергии.Производство чистой энергии экологически безопасным методом — очень важный вопрос. Водород используется в топливных элементах, но природный газ по-прежнему является основным источником водорода. Он содержит загрязняющие побочные продукты. При расщеплении воды в мире образуется лишь небольшая часть водорода [1]. Разложение загрязняющих веществ — еще одно очень важное применение PEC. Наноструктурированный анод TiO 2 обладает высоким потенциалом для производства чистой энергии и деградации опасных материалов. Многие опасные органические материалы могут быть преобразованы в чистые вещества с помощью TiO 2 анодного PEC, включая метиленовый синий [2, 3], глюкозу [4], органические соединения [5, 6], сточные воды [7], красители, загрязняющие вещества [ 8], и даже CO 2 [9] парникового газа.

Используя различные электролиты, можно достичь различных уровней напряжения холостого хода, плотности тока, коэффициента заполнения [10–12]. Потенциал смещения и концентрация электролитов также могут влиять на работу ячейки PEC. Обычно дополнительно приложенное внешнее напряжение смещения может дополнительно улучшить процесс реакции PEC, поскольку край зоны проводимости анодного материала не может находиться выше энергетического уровня. Quan et al. [13] выбрали смещение 0,0, 0,2, 0,4 и 0,6 В и 0, 0,005 М и 0.01 M Na 2 SO 4 электролит, используемый в PEC, и изучение его эффекта. Обычно более высокая систематическая ошибка и более высокая концентрация улучшают процесс PEC. Но не вся высокая концентрация может принести пользу топливному элементу. Существует водораздел для воздействия концентрации на PEC. Когда концентрация достигает определенного уровня, работа PEC стабилизируется [14]. В некоторых статьях упоминается влияние концентрации на производительность PEC, но диапазон концентраций находится в пределах небольшого диапазона от 0,001 M до 0.5 М [4, 15, 16]. Такой небольшой диапазон концентрации имеет ограничение. Широкий диапазон (от 0 до 100% или выше) концентрации позволил бы нам лучше узнать об этом эффекте. Milczarek et al. [17] изучали влияние концентрации серной кислоты в диапазоне от 0,5 до 5 М. Не было обнаружено значительного эффекта, связанного с изменением концентрации серной кислоты. Большинство людей хотели бы выбрать 1 M H 2 SO 4 в качестве оптимальной концентрации для PEC. Эффект от концентрации йода изучался Hao et al.[18]. Когда концентрация йода увеличивалась с 0,025 до 0,1 М, OCV и плотность фототока уменьшались, а коэффициент заполнения увеличивался. Лучшая концентрация электролита может улучшить работу PEC. Но разные решения показывают разный эффект концентрации.

В этой статье мы выбрали три основных типа растворов, включая спирты, полиолы и некоторые загрязняющие вещества. В отличие от других исследований, диапазон концентраций шире, от 0 до насыщения.Цель этого исследования — найти наилучшую концентрацию для каждого раствора и сравнить различные процессы этих электролитов в РЕС.

2. Экспериментальная
2.1. Химические вещества

Все химические вещества использовались в том виде, в котором они были получены, без дополнительной очистки. Фольга Ti (чистота 99,9%, 0,127 мм), этанол (чистота 99%), этиленгликоль (чистота 99%), глицерин (чистота 99%), мочевина (чистота 99,9%), Na 2 S · 9H 2 O (чистота 98%), NH 4 OH (30% масс. NH 3 ), H 3 PO 4 (85% масс в воде) и NaF (чистота 98%) были закуплены у Альфа. Эзар.

2.2. TiO
2 Изготовление нанотрубок

Метод электрохимического анодирования был применен для синтеза самоорганизованных нанотрубок TiO 2 с использованием титановой фольги (3 мм × 40 мм). Перед электрохимическим анодированием титановую фольгу очищали ацетоном, этанолом и дистиллированной водой и сушили в токе воздуха. Нанотрубка TiO 2 была изготовлена ​​в растворах 1 M H 3 PO 4 и 0,2 M NaF, в которых фольга Ti использовалась в качестве анода, а платиновая проволока использовалась в качестве катода.Напряжение и время анодирования Ti — 20 В и 19 часов. Нанотрубку очищали дистиллированной водой, а образцы сушили на воздухе. Анодирование проводили при 25 ° C. Нанотрубка TiO 2 была отожжена на воздухе при 450 ° C в течение 4 часов для преобразования аморфной структуры TiO 2 в кристаллическую структуру анатаза.

2.3. Концентрация топлива

В качестве топлива использовали этанол, этиленгликоль, глицерин, мочевину, Na 2 S, аммиак. Концентрации этиленгликоля, глицерина и NH 4 OH составляли от 0 до 100 мас.%.Концентрация мочевины составляла от 0 до 108 г / мл воды (насыщенная), а концентрации Na 2 S составляла от 0 до 20 г / мл воды (насыщенная) при 25 ° C.

2.4. Фотоэлектрокаталитический отклик

Фотоэлектрохимический топливный элемент был изготовлен с использованием анода TiO 2 NTs, катода из платиновой проволоки. В качестве топлива использовались этанол, этиленгликоль, глицерин, мочевина, Na 2 S и аммиак, а в качестве ультрафиолетовой лампы использовалась УФЛ-21 (365 нм УФ, 4 Вт, 0,16 А) с интенсивностью освещения 40 мВт. / см 2 .Водяная баня используется для поддержания постоянной температуры. Электрохимическая рабочая станция CHI 400A использовалась для измерения напряжения холостого хода и плотности тока топливного элемента и подачи потенциала смещения (Рисунок 1).


3. Результаты и обсуждение
3.1. Анализ изображения ПЭМ

TiO Образец нанотрубки 2 исследовали с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) с использованием ПЭМ JEOL 2100F. Рисунок 2 представляет собой ПЭМ-изображение типичной нанотрубки TiO 2 .Нанотрубку TiO 2 соскребали с подложки Ti перед исследованием на ПЭМ. Длина нанотрубки составляет 770 нм, а диаметр — 200 нм.


3.2. Плотность фототока

Для проверки напряжения холостого хода мы использовали двухэлектродный метод (рисунок 1). По сравнению с методом, использующим эталон Ag / AgCl, двухэлектродный подход более стабилен, поскольку во время тестирования нет нежелательной химической реакции. Чтобы изучить влияние концентрации топлива на процесс PEC, мы выбрали пять растворов, которые содержали три основных вещества: спирты, полиолы и загрязняющие вещества.Эти материалы демонстрируют разные свойства PEC. Для разных видов топлива механизмы реакции различны [19]. Этанол представляет собой спирт, и механизмы реакции следующие (также показаны на рисунке 3): Общая реакция На аноде TiO 2 возбуждается световой энергией с образованием дырок и электронов на поверхности. Отверстия будут реагировать с топливом, таким как этанол (рис. 3) и водой, и в результате реакции могут образовываться CO 2 , CH 4 и H + .H + течет к катоду через электролит. Более высокая скорость передачи H + и e приведет к более высокой плотности тока. Внешнее смещение может увеличить потенциальную энергию системы и скорость потока электронов и H + . Таким образом, скорость реакции увеличивается с увеличением уровня потенциала смещения.


Для полиолового вещества, такого как глицерин, реакция При одинаковом количестве молекул глицерин генерирует больше CO 2 и H + , чем этанол.

Для аммиака химическая реакция на фотоаноде следующая: Окислительный процесс Na 2 S следует реакции где h + — отверстие, сформированное на TiO 2 .

Потенциал смещения притягивает индуцированные электроны к противоэлектроду. Чем выше значение смещения, тем выше движущая сила системы. Должна быть получена большая плотность фототока. Мы пришли к такому же выводу из экспериментальных исследований, что подтверждено результатами с рисунков 4-9; самый высокий фототок получается при смещении 2 В, а самый низкий — при смещении 0 В.


Скорости переноса положительных и отрицательных ионов (и) увеличиваются с увеличением напряженности электрического поля = и — скорость переноса ионов. Высокое напряжение смещения может обеспечить высокое значение. Электропроводность раствора где — проводимость, — концентрация ионов, — абсолютное значение заряда электрона.

Плотность тока увеличивается с увеличением концентрации и подвижности ионов. Но подвижность ионов увеличивается с уменьшением вязкости раствора.Поскольку глицерин (рис. 4) представляет собой вещество с высокой вязкостью, с увеличением концентрации глицерина высокая вязкость будет препятствовать процессу переноса ионов.

Спирты, полиоловые топлива имеют схожие характеристики (рисунки 4–7). Но глюкоза имеет противоположную тенденцию [4]. Глюкоза и спирты — подобные органические материалы, которые не могут проводить электроны. Но почему они обладают разными свойствами? Причина в том, что диапазон концентрации глюкозы невелик. Они выбрали только диапазон от 0 до 6 мМ / л.Если они выберут диапазон от 0 до высокого роста, результат может быть изменен. Спирты и полиолы являются органическими веществами, и их полярность слабая. Чистые спирты не обладают проводимостью. С увеличением содержания воды вода ионизируется, и электронная проводимость улучшается. Плотность фототока этанола самая низкая. По сравнению с этиленгликолем и глицерином значение плотности фототока при использовании этанольного топлива примерно на 50% ниже, чем у других. Вязкость — еще один важный фактор, влияющий на диффузию в микромасштабе.Ток — это плотность движущихся ионов. Это очень похоже на концентрационный поток массы; то есть закон Фика выполняется следующим образом: где — плотность тока, концентрация и скорость переноса ионов.




Некоторые растворы с высокими концентрациями имеют низкую скорость переноса ионов, например спирты, растворы полиолов. Эти вещества должны находиться в растворах электролитов. Чистые спирты и полиолы не идеальны в качестве топлива для ПЭК.Если концентрация увеличивается, сила притяжения между ионами будет ограничивать перенос ионов. Перенос микромассы и диффузия молекул спирта и полиола ограничивают реакции на поверхности нанотрубок TiO 2 . Между поверхностью нанотрубки TiO 2 и электролитом существует диффузионный слой. При увеличении концентрации ионизация спиртов и полиолов уменьшается. Скорость переноса в диффузионном слое мала и приводит к низкой плотности фототока.На рис. 4 показаны зависимости этанола с разным смещением. Самый высокий фототок составляет 1 мас.%, Что даже ниже, чем в случае чистой воды в качестве топлива. Плотность фототока этиленгликоля выше, чем у чистой воды (рис. 5). Максимальный фототок получается при 5% мас. этиленгликоля. Глицерин показывает отличные от этанола и этиленгликоля характеристики. Плотность фототока глицерина постоянна и высока (0-25 мас.%). Когда концентрация превышает 25%, фототок резко уменьшается.

Мочевина, Na 2 S и аммиак — это электролиты, содержащие большее количество свободных ионов. Электропроводность мочевины Na 2 S и аммиака выше, чем у спиртов и полиолов. В экспериментах концентрация мочевины, Na 2 S и аммиака выбирается от нуля до уровня насыщения. Плотность тока практически не меняется при изменении концентрации (рис. 7–9).



Различные решения показали разную плотность фототока.Раствор Na 2 S имеет самую высокую плотность фототока, которая составляет около 100, 300 или 450 мА / м 2 при смещении 0, 1 или 2 В. Как правило, ионизированные растворы имеют более высокую плотность фототока, чем спирты и полиолы. Этанол имеет самую низкую плотность фототока, которая составляет около 10, 75 или 150 мА / м 2 при смещении 0, 1 или 2 В. Эта плотность фототока, создаваемого этанолом, даже ниже, чем у чистой воды. Тенденции зависимости Na 2 S и аммиака от других отличаются.Фототок практически не изменился с увеличением концентрации (рисунки 8 и 9). Подвижность ионов уже высока, и высокая концентрация не может улучшить ее в растворах Na 2 S и аммиака.

3.3. Кинетическое исследование влияния на реакцию фототока

На рисунках 4–6 показаны плотности фототока, полученные для различных электролитов и при различных уровнях потенциала смещения с использованием спиртов и полиолов в качестве топлива. Плотность фототока уменьшается с увеличением концентрации.Компьютерное моделирование показывает, что кривая этиленгликоля подходит. где и — константы, — концентрация. Для этиленгликоля при напряжении смещения 2 В (рис. 10) процесс можно разделить на две части (0–5 мас.% И 5–100 мас.%). Для 0–5 мас.% Значения составляют –11,5 и 218,25. Для 5–100 мас.% Значения составляют 2,85 и 290 соответственно. и связаны с предвзятостью. С увеличением смещения значения и увеличивались. Более высокие значения и также измеряют более высокие кинетические энергии этих систем.


Кривая зависимости содержания мочевины не является линейной (рис. 7). Мы обнаружили, что кривая зависимости следует где и — два параметра. Для мочевины при смещении 2 В (рис. 11) процесс можно разделить на две части (0–32,61 г / мл и 32,61–50 г / мл). Для концентрации 0–32,61 г / мл, ар и 315 соответственно. Для концентрации 32,61–50 г / мл, ар и 315 соответственно. определяет форму графика и относится к максимальному значению плотности фототока.Мы можем использовать эти уравнения, чтобы найти любую концентрацию в зависимости от фототока электролита мочевины.


Поведение Na 2 S и аммиака можно просто выразить следующим образом: где — постоянная. Для этих растворов нет явного влияния концентрации на плотность фототока.

3.4. Photo Voltage

Для испытания напряжения холостого хода (OCV) мы также использовали двухэлектродный метод. Тенденция OCV заключается в том, что с увеличением концентрации раствора OCV увеличивается, за исключением раствора глицерина (Рисунок 12).Глицерин — это раствор с высокой вязкостью и низкой подвижностью ионов. Когда концентрация глицерина достигает 90%, OCV заметно уменьшается. Итак, 90% глицерина — это максимальная концентрация для получения приемлемого OCV в системе. Глицерин имеет максимальное фото-напряжение по сравнению с другими, а этанол всегда имеет минимальное фото-напряжение (Рисунок 12). ЭГ, глицерин, аммиак и этанол показывают постоянное напряжение с увеличением концентрации. Но фото напряжение мочевины и Na 2 S показывает больше колебаний, чем другие (Рисунок 13).Эффекты концентрации для растворов мочевины и Na 2 S больше, чем для ЭГ, глицерина, аммиака и этанола.


4. Выводы

Изучены кинетика и механизм фотоэлектрохимических ячеек с нанотрубками TiO 2 с различными концентрациями этанола, ЭГ, глицерина, аммиака, мочевины и Na 2 S. Эти растворы можно разделить на три основных типа спиртов, полиолов и загрязнителей электролитов. Анод из нанотрубок TiO 2 оказался высокоэффективным в фотоэлектрокатализе в этих растворах при УФ-освещении.Влияние концентрации на кинетику ПЭК со спиртами и полиолами очевидно. С увеличением концентрации уменьшалась плотность фототока. Причина этого в том, что вязкость и подвижность растворов менялись при разных концентрациях. Для влияния концентрации на материалы, загрязняющие электролит, такие как мочевина, Na 2 S и аммиак, мочевина имеет большую плотность фототока в среднем диапазоне (5–45 г / 100 мл) и низкий фототок в режиме низкой или высокой концентрации.Na 2 S показал максимальную плотность фототока при смещении 0, 1, 2 В по сравнению с другими, а концентрация Na 2 S не влияет на значение плотности фототока. Напряжение внешнего смещения — еще один важный фактор, влияющий на PEC. Очевидно, что большое смещение приводит к большому фототоку. Скорость нарастания фототока уменьшалась с увеличением потенциала смещения. Отношение против может быть определено для спиртов, полиолов и для мочевины путем выбора различных констант,, и.Поскольку поведение Na 2 S и аммиака показывает горизонтальную линию, его можно выразить как.

Принимая во внимание напряжение холостого хода, ЭГ, аммиак и этанол показывают увеличение OCV с увеличением концентрации раствора. Глицерин имеет максимальный OCV, и он снижается при высокой концентрации из-за высокой вязкости. Растворы мочевины и Na 2 S не показали очевидного концентрационного эффекта.

Благодарности

При поддержке Агентства по охране окружающей среды США (EPA) в рамках гранта No.SU83529701 выражает признательность. Исследование с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), проведенное в Центре функциональных наноматериалов Брукхейвенской национальной лаборатории, было поддержано Управлением фундаментальных энергетических наук Министерства энергетики США в соответствии с Контрактом No. ДЭ-АС02-98Ч20886.

Концентрация электролитов в скелетных мышцах и плазме крыс во время и после воздействия гипокинезии и гипергидратации

Целью исследования было определение концентрации электролитов в скелетных мышцах и плазме крыс в течение 90 дней гипокинезии (снижение двигательной активности) и 15 дней постгипокинезии.Животные были разделены на три группы: 1) крысы, получавшие гипокинетические добавки (SHR), т.е. крысы, подвергшиеся гипокинезии и принимавшие ежедневно дополнительно 9 мл воды на 100 г веса тела плюс 6 мл изотонического хлорида натрия на 100 г веса тела; 2) гипокинетические крысы без добавок (UHR), т.е. крысы, подвергшиеся гипокинезии; 3) контрольные крысы вивария (VCR), т. Е. Крысы, помещенные в обычные условия вивария. Гипокинезию вызывали путем содержания животных SHR и UHR в небольших индивидуальных клетках, которые ограничивали их движения во всех направлениях, не препятствуя потреблению пищи и воды.Были определены концентрации воды и электролитов (натрий, калий, кальций, магний) в мышечной ткани; концентрация электролитов (натрия, калия, кальция, магния, фосфора, хлорида) в плазме; масса тела; жидкость потребляется и выводится с мочой; объемы цельной крови, красных кровяных телец и плазмы; содержание гематокрита и концентрация белков плазмы. Во время гипокинетического периода концентрация электролитов и воды в мышечной ткани и концентрация электролитов в плазме значительно изменяется в UHR по сравнению с SHR и VCR, тогда как при сравнении SHR с VCR эти же переменные не претерпели значительных изменений.Масса тела, водный баланс, объем крови, эритроцитов и плазмы, гематокрит и концентрация белков плазмы в UHR также значительно отличались по сравнению с VCR. При сравнении SHR и видеомагнитофона не было обнаружено значительной разницы в этих параметрах. В течение первых семи дней постгипокинетического периода изменения этих же параметров оставались значительно разными в UHR по сравнению с SHR и VCR, тогда как изменения были незначительными при сравнении SHR и VCR.Был сделан вывод, что ежедневная гипергидратация может использоваться для ослабления или нормализации концентрации воды и электролитов в мышцах и плазме крыс, подвергшихся длительному ограничению двигательной активности.

8.10.9C: Слабые и сильные электролиты

Серьезное изучение растворов электролитов началось во второй половине XIX века, в основном в Германии, и до того, как были хорошо изучены детали диссоциации и ионизации. Эти исследования показали, что все эквивалентные электропроводности электролитов уменьшаются с концентрацией (или, точнее, с квадратным корнем из концентрации), но они делают это несколькими различными способами, которые отличаются своим поведением при очень малых концентрациях.Это привело к классификации электролитов на слабые, промежуточные и сильные.

Вы заметите, что графики зависимости проводимости от √ c начинаются с c = 0. Конечно, невозможно измерить проводимость электролита при исчезающе малых концентрациях (не говоря уже о нуле!), Но для сильных и промежуточных электролитов можно экстраполировать ряд наблюдений до нуля. Результирующие значения известны как , ограничивающие эквивалентные проводимости или иногда как «эквивалентные проводимости при бесконечном разбавлении», обозначаемые Λ °.

Сильные электролиты
Эти системы с хорошим поведением включают множество простых солей, таких как NaCl, а также все сильные кислоты.
Графики Λ против √c точно соответствуют линейной зависимости
Λ = Λ ° — б в
Промежуточные электролиты
Эти «не очень сильные» соли не могут полностью соответствовать приведенному выше линейному уравнению, но их электропроводность может быть экстраполирована на бесконечное разбавление.
Слабые электролиты
«Меньше значит больше» для этих странностей, обладающих замечательной способностью демонстрировать бесконечную эквивалентную проводимость при бесконечном разбавлении.Хотя Λ ° нельзя оценить экстраполяцией, есть хитрый обходной путь.

Электропроводность уменьшается с увеличением концентрации

Поскольку ионы являются носителями заряда, можно ожидать, что проводимость раствора прямо пропорциональна их концентрации в растворе. Таким образом, если электролит полностью диссоциирован, проводимость должна быть прямо пропорциональна концентрации электролита. Но это идеальное поведение никогда не соблюдается; вместо этого проводимость электролитов всех видов уменьшается с увеличением концентрации.

Неидеальность растворов электролитов также отражается в их коллигативных свойствах, особенно в понижении точки замерзания и осмотическом давлении. Основная причина этого — присутствие ионной атмосферы, которая была введена выше. В той степени, в которой ионы, имеющие противоположные знаки заряда, с большей вероятностью будут находиться ближе друг к другу, мы ожидаем, что их заряды частично аннулируются, уменьшая их тенденцию к миграции в ответ на приложенный градиент потенциала.

Вторичный эффект возникает из-за того, что когда ион мигрирует через раствор, его противоионное облако не успевает за ним. Вместо этого новые противоионы постоянно собираются на переднем фронте движения, в то время как существующие остаются на противоположной стороне. Для рассеивания потерянных противоионов требуется некоторое время, поэтому на заднем фронте всегда больше противоионов. Возникающая в результате асимметрия поля противоиона оказывает тормозящее влияние на центральный ион, снижая скорость его миграции и, таким образом, его вклад в проводимость раствора.

Количественная обработка этих эффектов была впервые разработана П. Дебаем и У. Хюккелем в начале 1920-х годов и улучшена Оствальдом несколько лет спустя. Эта работа представляла собой одно из главных достижений физической химии в первой половине 20 века и поставила поведение электролитических растворов на прочную теоретическую основу. Даже в этом случае теория Дебая-Хюккеля не работает для концентраций, превышающих примерно 10 –3 М л –1 для большинства ионов. –_ {(aq)} \]

сместится влево по мере увеличения концентрации «свободных» ионов.В более разбавленных растворах фактическая концентрация этих ионов меньше, но их относительное содержание по отношению к недиссоциированной форме больше. Когда концентрация раствора приближается к нулю, практически весь \ (MX _ {(aq)} \) диссоциирует, и проводимость достигает своего предельного значения.

Слабые электролиты диссоциируют только при очень высоком разбавлении

фтористоводородная кислота HF K a = 10 –3.2
уксусная кислота CH 3 COOH K a = 10 –6,3
бикарбонат-ион HCO 3 K a = 10 –10,3
аммиак NH 3 K b = 10 –4.7

Диссоциация, конечно, зависит от степени. Константы равновесия диссоциации промежуточной электролитной соли MX обычно находятся в диапазоне 1-200. Это контрастирует с большим количеством слабых кислот (а также слабых оснований), константы диссоциации которых обычно находятся в диапазоне от 10 –3 до менее 10 –10 .

Эти слабые электролиты, как и промежуточные, будут полностью диссоциировать на пределе нулевой концентрации; если бы масштаб графика слабого электролита (синий), показанный выше, был бы увеличен на много порядков, кривая была бы похожа на кривую для промежуточного электролита над ним, и значение для Λ ° можно было бы найти путем экстраполяции.Но при таком большом разбавлении проводимость была бы настолько незначительной, что она могла бы быть замаскирована проводимостью самой воды (то есть ионами H + и OH , находящимися в равновесии с массивным 55,6 ML –1 концентрация воды), что делает значения Λ в этой области практически неизмеримыми.

Авторы и авторство

Понимание различных значений при измерениях электролита

ПРОБА КРОВИ

Для обсуждения двух технологий в первую очередь используется для измерения электролитов необходимо уточнить какая часть крови используется для измерения.

Образец цельной крови состоит из общей плазмы и эритроциты. Общая плазма состоит из водной фазы и ряда из твердых компонентов, состоящих из белков и липидов. Обычно твердые частицы в плазме составляют прибл. 7% от общего объема плазмы. Вода составляет 93%. См. Рис.1.

РИС. 1

Электролиты присутствуют в плазме только вода , и это то, что тело отвечая на.Таким образом, это фактически только плазма. вода, представляющая интерес для измерения электролиты.

Одна измерительная техника реагирует на содержание электролита в плазменная вода (прямая ISE), а другая (непрямая ISE) реагирует к содержанию электролита в объеме общей плазмы. Тем самым распределение между водой и твердой фазой важно, так как содержание белков и липидов может отличаться от нормы и будет вызывают разницу в сообщаемых результатах двух разных измерительные технологии.

Технология, используемая для измерения электролитов, отвечает к содержанию электролита в плазменной воде и отражает физиологической ситуации, тем самым давая наиболее полезный результат для врач, на которого нужно действовать. Эта технология называется прямой ISE.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Две разные технологии, используемые для измерение электролитов названо по-разному в литература; однако наиболее часто используемые имена: прямой ISE и косвенный ISE .ISE означает ионоселективные электроды.

Косвенный ISE:

  • Измерения всего образца плазмы (или сыворотки), который был разбавляется большим объемом разбавителя.
  • Требует, чтобы плазма и эритроциты были разделены центрифугирование.
  • Из-за разбавления этот метод измеряет среднее концентрация в плазме, т. е. средневзвешенное значение между концентрация в водной части, содержащей электролит, и в белковая / липидная часть, не содержащая электролитов.Концентрация рассчитывается путем умножения результата на разведение фактор.
  • Результаты сопоставимы с пламенной фотометрией.
  • Эта технология обычно используется в крупных так называемых химические анализаторы в централизованной лаборатории.
  • Сообщаемый результат зависит от содержания твердых частиц в образец.

Прямой ISE:

  • Меры на неразбавленном образце цельной крови или плазмы.Однако фактическое измерение выполняется на плазменной воды.

  • Когда используется цельная кровь, в ней не используются образцы подготовка.

  • Direct ISE фактически измеряет активность электролита в плазменная вода (ммоль / кг H 2 O), а не «концентрация в плазме (ммоль / л)». Электрохимический активность ионов в воде преобразуется в показания концентрации на фиксированный (специфичный для ионов) множитель.Это точен только для данной ионной силы, обычно выбираемой для равняется 160 ммоль / л для плазмы.

    Использование этого фиксированного коэффициента гарантирует, что прямая ISE отражает фактическое, клинически соответствующая активность, независимо от уровня белков и / или липиды [2]. Это не меняет того факта, что результат традиционно называется «концентрацией».

    Это преобразование на основе рекомендаций Экспертной группы IFCC по pH и Газы крови и сделано во избежание путаницы наличие двух типов электролитов.

  • Эта технология обычно используется в анализаторах газов крови. и анализаторы электролита POC, и они могут быть размещены как в в лаборатории и в условиях стационара.

  • Сообщаемый результат не зависит от содержания твердых частиц. в образце.

В заключение, результаты двух разных типов анализатор доведен до корреляции образцов с нормальным содержанием белков и липидов.Это, конечно, требует, чтобы все преаналитические и аналитические вариации исключены.

ОБРАЗЦЫ С НОРМАЛЬНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ БЕЛКА / ЛИПИДОВ

Вариация содержания белков и липидов из нормальной ситуации вызовет ошибку в сообщенном электролит возникает в результате непрямого ИСЭ.

В литературе сообщается, что погрешность меньше 5 % при концентрации триглицеридов менее 2500 мг / дл (рекомендуемый уровень 35–160 мг / дл) [3].Влияние ошибок на измерение электролитов относится ко всем электролитам; однако наиболее ярко это проявляется в отношении натрия.

Примеры ошибок на натрия из литературы: ошибка 17 ммоль / л [4] сообщили с повышенным содержанием белка и ошибкой 26 ммоль / л [4] из-за повышенного содержания липидов.

Когда твердое содержание отклоняется от нормы, обычно увеличивается, и тогда типичными типами ошибок являются:

  • Концентрация электролита отображается как нормальная или низкая, когда на самом деле она опасно высока, или
  • Сообщается, что концентрация электролита слишком низкая, когда она на самом деле нормально.

Последнее явление также называется псевдогипонатриемией, при которой натрий обеспокоен.

Повышенное содержание белков и липидов имеет место в течение длительного список распространенных заболеваний, таких как диабет, печень и почечные синдромы, алкоголизм и т.д. врачам к опасным для жизни ошибочным выводам и следует поэтому следует принимать во внимание при оценке электролита. результаты, полученные с помощью косвенной технологии ISE.

Приложение A дает более подробное объяснение с фактическим пример разницы между полученными результатами прямого и косвенная технология ISE.В Приложении B приведен метод того, как рассчитать разницу для данного объема твердых тел.

ПРИЛОЖЕНИЕ А — ПРИМЕР

Как упоминалось ранее, косвенная ISE измеряет средняя концентрация электролитов в плазме, т.е. взвешенная среднее значение между концентрацией электролитсодержащего вода и белок / липид без электролитов. Как следствие это сообщаемое значение будет зависеть от уровня белка / липидов. Это не относится к прямому ISE, который измеряет электролит. активность в водной части плазмы.

В таблице I это проиллюстрировано на примере.

Сравниваются три образца:

  • Образец A (типичный калибровочный раствор) состоит только из вода, рис. 2.
РИС. 2
  • Образец B (нормальный образец плазмы взрослого) состоит на 93% вода и 7% липидов / белков, рис. 3.
РИС.3
  • Образец C (плазма с повышенным уровнем липидов) имеет объем белков / липидов равен 15%. Рис. 4.
РИС. 4

Только вода содержит электролиты, и вся вода одинакова концентрация электролитов независимо от того, есть ли в воде часть образца A, B или C; т.е. все три образца имеют одинаковые уровень физиологически.

В таблице перечислены объемы и концентрации применительно к объем образца 100 мкл. Концентрация натрия в воде был установлен на уровне 150 ммоль / л = 150 нмоль / мкл воды.

Электроды прямого ИСЭ, калиброванные на водных растворах (и без особых исправлений) сообщают о концентрации ионы в водной части. В этом случае они сообщают о 150 нмоль / мкл воды. для всех трех образцов, что отражает тот факт, что натрий концентрации (активности) в трех частях воды равны.

Разбавление включает взятие определенного объема всей пробы, не только воды, добавив к ней разбавитель перед полученная смесь отмеряется. Общее количество натрия количество ионов / атомов в образце затем выражается как среднее концентрация в общем объеме исходной пробы.

Как Вследствие этого указанные значения зависят от уровень белков / липидов в образцах.

Описание образца и состав

А
Вода

B
Плазма
(взрослый)

С
Плазма
+ 8% липидов

Общий объем образца (мкл)

100

100

100

Объем липидов / белков (мкл)

0

7

15

Объем воды (мкл)

100

93

85

c Na + в воде (нмоль / мкл)
= прямое значение ISE

150

150

150

Общее количество Na (нмоль) в образце

15000

13950

12750

Среднее значение c Na + в выборке (нмоль / мкл)
= непрямой ISE

150.0

139,5

127,5


ТАБЛИЦА I

Сравнение прямых результатов ИСЭ и метода разбавления результаты показывают, что разница увеличивается с увеличением громкости белка / липида, не содержащего электролиты. Это также иллюстрирует что невозможно исправить результаты, чтобы согласовать с каждым другое, если относительный объем воды не определен для каждый образец.

ПРИЛОЖЕНИЕ B — КАК РАССЧИТАТЬ РАЗНИЦУ ДЛЯ ДАННЫХ ОБЪЕМ ТВЕРДЫХ

Согласно вышеприведенному плану, главный фактор определение величины разницы — относительный объем белка / липида в плазме. Показан упрощенный расчет в таблице II.

Описание и состав образца

Плазма с
7%
белок / липид

Плазма
с х%
белок / липид

Общий объем образца (мкл)

100

100

Объем липидов / белков (мкл)

7

х

Объем воды (мкл)

93

100-х

c Na + в воде (нмоль / мкл)

150

150

Общая сумма Na + (нмоль)

13950

150 × (100 — х)

Среднее значение c Na + в выборке (нмоль / мкл)

139.5

150 × (100 — х) / 100
= 150 — 1,5 × х

Прямое значение ISE

Внутреннее значение

150

150

Считывание
(исправлено IFCC)

139.5

139,5

Метод разведения, отсчет

139,5

150 — 1,5 × x

Разница (прямой ISE — непрямой ISE)

0

–10.5 + 1,5 × х
(0 для x = 7%)


ТАБЛИЦА II Пример

В: Какова ожидаемая разница между результатами по натрия? от анализатора, использующего непрямой ISE, и анализатора, использующего прямой ISE для данной концентрации натрия 140 ммоль / л в плазме, если белок плазмы: а) 70 г / л (нормальный), б) 40 г / л (часто наблюдается в отделениях интенсивной терапии. пациенты) или c) 0 г / дл (видно в растворах для контроля качества или в проверке квалификации образцы)?

A: Уровни белка в плазме 70, 40 или 0 г / л соответствуют ок.7, 4 или 0 об.% Соответственно. Если предположить, что липиды не в настоящее время ожидаемые различия для cNa + (прямой ISE — косвенный ISE) будет
а) в Na + = –10,5 + 1,5 × 7 = 0
б) в Na + = –10,5 + 1,5 × 4 = –4,5 (ммоль / л).
в) в Na + = –10,5 + 1,5 × 0 = –10,5 ммоль / л. Для решений контроля качества анализатор с использованием непрямого ISE сообщит значения, которые на 7% выше, чем у анализатора, использующего прямой ISE.

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОЛИТА НА ЛАБОРАТОРНУЮ ПРОНИЦАЕМОСТЬ И ПОЛЕВЫЕ ВСАСЫВАНИЯ НАТРИЧЕСКОЙ ПОЧВЫ

Изучено влияние растворов с высоким содержанием соли и натрия на проницаемость почв с высоким содержанием натрия.Растворы различной концентрации, но с постоянным SAR применялись последовательно к данному образцу почвы в двух сериях: (а) от высокой концентрации, ступенчато снижающейся до низкой (высокая серия), и (б) от низкой концентрации, ступенчато возрастающей до высокой концентрации (низкая концентрация). серии). В обеих сериях проницаемость почвы, которая первоначально содержала воздух в порах, сравнивалась с проницаемостью почвы, которая изначально содержала СО2, а лабораторные определения гидравлической проводимости сравнивались со скоростью поступления в поле.Были получены следующие результаты: (1) Измеренные скорости поступления в поле при высоких концентрациях электролита были примерно в три раза выше, чем значения гидравлической проводимости фрагментированных образцов в лаборатории. (2) Проницаемость не была однозначной функцией концентрации раствора. Среди прочего, соотношение проницаемость-концентрация заметно зависело от начальной концентрации раствора. (3) Там, где имело место заметное изменение от низкой к высокой концентрации раствора (например, от 125 мЭкп./ л. до 1000 у.е. / л.) произошло очень большое и нереальное увеличение оттока. Это объясняется утечкой по границе раздела между почвой и стенкой пермеаметра в результате сжатия ранее набухшей массы почвы. (4) Вытеснение воздуха в порах почвы CO2 не оказало значительного влияния на начальную проницаемость. Проницаемость для образцов, изначально насыщенных воздухом, медленно увеличивалась до максимума, который примерно вдвое превышал исходное значение, тогда как значение для образцов, насыщенных CO2, оставалось практически постоянным со временем.(5) В низком ряду наблюдалась довольно хорошая воспроизводимость значений проницаемости с последующим повторением концентраций раствора после полного растворения газа (воздуха или CO2) в порах почвы. В больших сериях значения проницаемости не воспроизводились при данной концентрации раствора. Вместо этого при заданной концентрации раствора наблюдалось постепенное уменьшение проницаемости со временем. Это уменьшение практически не зависело от промежуточных применений растворов различной концентрации.

Информация для СМИ

Предмет / указатель

Информация о подаче

  • Регистрационный номер: 00084078
  • Тип записи: Публикация
  • Файлы: TRIS
  • Дата создания: 10 июня 1975 г., 00:00

Баланс жидкости и электролита

Баланс жидкости и электролита

Почки необходимы для регулирования объема и состава жидкостей организма.На этой странице описаны ключевые системы регулирования. вовлекают почки для контроля объема, концентрации натрия и калия и pH жидкостей организма.

Самая важная концепция, которую вы должны понять, — это то, как регуляция воды и натрия интегрирована для защиты организма от всех возможные нарушения объема и осмолярности жидкостей организма. Простые примеры таких нарушений включают обезвоживание, кровь потеря, проглатывание соли и проглатывание простой воды.

Водный баланс

Водный баланс в организме достигается за счет того, что количество воды, потребляемой с едой и напитками (и генерируемой метаболизм) равно количеству выделяемой воды.Сторона потребления регулируется поведенческими механизмами, включая жажду и тяга к соли. В то время как через кожу, легкие и фекалии теряется почти литр воды в день, почки являются основным местом регулируется выделение воды.

Один из способов, которым почки могут напрямую контролировать объем жидкостей организма, — это количество воды, выделяемой с мочой. Либо почки могут сохранять воду, производя мочу, концентрированную по сравнению с плазмой, или они могут избавлять организм от лишней воды путем продуцирует мочу, разбавленную по сравнению с плазмой.

Непосредственный контроль выведения воды почками осуществляется с помощью вазопрессина или антидиуретического гормона (АДГ), пептидного гормона. секретируется гипоталамусом. ADH вызывает введение водных каналов в мембраны клеток, выстилающих собирательные каналы, позволяя реабсорбции воды происходить. Без АДГ небольшое количество воды реабсорбируется в собирающих протоках и выводится разбавленная моча.

На секрецию АДГ влияют несколько факторов (обратите внимание, что все, что стимулирует секрецию АДГ, также стимулирует жажду):

1. Специальными рецепторами в гипоталамусе, которые чувствительны к увеличению осмолярности плазмы (когда плазма слишком концентрированный). Эти стимулируют секрецию АДГ.

2. Рецепторами растяжения в предсердиях сердца, которые активируются большим, чем обычно, объемом крови, возвращающейся в сердце. сердце из вен. Эти подавляют секрецию АДГ, потому что организм хочет избавиться от избыточного объема жидкости.

3. Рецепторами растяжения в аорте и сонных артериях, которые стимулируются при падении артериального давления. Эти стимулируют Секреция АДГ, потому что тело хочет поддерживать достаточный объем для создания артериального давления, необходимого для доставки кровь к тканям.

Баланс натрия

Помимо регулирования общего объема, осмолярность (количество растворенного вещества на единицу объема) телесных жидкостей также строго регулируется.Чрезвычайное изменение осмолярности приводит к сокращению или набуханию клеток, повреждению или разрушению клеточной структуры и нарушению нормального функционирования. клеточная функция.

Регулирование осмолярности достигается за счет уравновешивания поступления и выведения натрия с потреблением воды. (Натрий, безусловно, является основным растворенного вещества во внеклеточных жидкостях, поэтому он эффективно определяет осмолярность внеклеточных жидкостей.)

Важная концепция заключается в том, что регулирование осмолярности должно быть интегрировано с регулированием объема, потому что изменения объема воды сами по себе оказывают разжижающее или концентрирующее действие на жидкости организма.Например, когда вы обезвоживаетесь, вы теряете пропорционально больше воды, чем растворенного вещества (натрия), поэтому осмолярность жидкостей вашего организма увеличивается. В этой ситуации организм должен экономить воду, но не натрий, что сдерживает рост осмолярности. Однако, если вы потеряете большое количество крови в результате травмы или операции, ваша потеря натрий и вода пропорциональны составу жидкостей организма. В этой ситуации организм должен экономить воду и натрий.

Как отмечалось выше, АДГ играет роль в снижении осмолярности (снижении концентрации натрия) за счет увеличения реабсорбции воды в почки, тем самым помогая разжижать жидкости организма.Чтобы осмолярность не снижалась ниже нормы, почки также имеют регулируемую механизм реабсорбции натрия в дистальном отделе нефрона. Этот механизм контролируется альдостероном, стероидным гормоном. вырабатывается корой надпочечников. Секреция альдостерона контролируется двумя способами:

1. Кора надпочечников непосредственно определяет осмолярность плазмы. Когда осмолярность превышает норму, альдостерон секреция подавляется. Недостаток альдостерона вызывает реабсорбцию меньшего количества натрия в дистальных канальцах.Помните, что в при этом параметре секреция АДГ будет увеличиваться для экономии воды, таким образом дополняя эффект низких уровней альдостерона на снизить осмолярность жидкостей организма. Чистым эффектом на выведение с мочой является уменьшение количества выделяемой мочи, при повышении осмолярности мочи.

2. Почки ощущают низкое кровяное давление (что приводит к более низкой скорости фильтрации и меньшему потоку через канальцы). Это триггеры комплексный ответ на повышение артериального давления и сохранения объема .Специализированные клетки ( юкстагломерулярных клеток, ) в афферентные и эфферентные артериолы продуцируют ренина , пептидного гормона, который запускает гормональный каскад, который в конечном итоге производит ангиотензина II . Ангиотензин II стимулирует кору надпочечников вырабатывать альдостерон.

* Обратите внимание, что в этом случае, когда организм пытается сохранить объем , секреция АДГ также стимулируется и вода реабсорбция увеличивается.Поскольку альдостерон также увеличивает реабсорбцию натрия, чистым эффектом является удержание жидкость, имеющая примерно такую ​​же осмолярность, как и жидкости организма. Чистым эффектом на выведение с мочой является уменьшение количества моча выводится с более низкой осмолярностью, чем в предыдущем примере.

Влияние концентрации электролита, разновидностей ионов и pH на дзета-потенциал и плотность электрокинетического заряда монтмориллонита | Clay Minerals

В этом исследовании влияние pH, концентрации электролита и типа ионных частиц (таких как LiCl, NaCl, KCl, RbCl, CsCl, CaCl 2 , AlCl 3 ) на электрокинетические свойства (дзета-потенциал и электрокинетическая плотность заряда) монтмориллонита.Дзета-потенциал частиц монтмориллонита существенно не изменялся при изменении pH. Доказано, что валентности ионов имеют большое влияние на электрокинетическое поведение суспензии. Наблюдается постепенное уменьшение дзета-потенциала (с -24 мВ до -12 мВ) с увеличением концентрации одновалентного электролита (с 10 -4 м до 10 -1 м). При любой концентрации одновалентного электролита величина дзета-потенциала увеличивалась с электролитами в порядке: Li + > Na + > K + > Rb + > Cs + .Дзета-потенциал минералов монтмориллонита в растворах CaCl 2 демонстрирует то же поведение, что и одновалентные катионы. Менее отрицательные значения были получены для электролита CaCl 2 (~ -10 мВ) из-за большей валентности ионов. Смена знака наблюдалась при концентрации AlCl 3 5 × 10 -4 м, а при более высоких концентрациях значения дзета-потенциала имели положительный знак (~ 20 мВ).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *