CC BY
7УДК 631.414
Белопухов С.Л.
докт. с/х. наук, профессор кафедры химии Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева
(Россия, г. Москва)
Байбеков Р.Ф.
докт. с/х. наук, профессор кафедры почвоведения Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева
(Россия, г. Москва)
МОДИФИЦИРОВАННАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА
Аннотация: в статье приводятся данные о модифицированной методике и ячейке для определения величины электрокинетического потенциала почвенных частиц с учетом диффузионной и электрической составляющих. Конструкция вращающейся измерительной ячейки включает две измерительные камеры с разными по диаметру отверстиями и присоединенными контактами для возможности подачи напряжения.
Ключевые слова: почва, диффузия, электрокинетический потенциал, измерительная ячейка, коллоидные частицы.
Оценка электрокинетических свойств особенно важна для почв практически всех регионов России, но особенно засоленных. Электрокинетические свойства в коллоидных системах проявляются при движении жидкой фазы относительно твердой. В случае, когда под влиянием разности потенциалов подаваемого электрического поля происходит перемещение дисперсной фазы относительно дисперсионной среды наблюдается явление электрофореза. Когда под действием электрического поля может перемещаться и дисперсионная среда, тогда наблюдается явление электроосмоса.
При движении дисперсионной среды относительно дисперсной фазы возникает разность потенциалов - потенциал протекания. Все эти явления связаны с наличием двойного электрического слоя в коллоидной мицелле, т.е. с величиной электрокинетического потенциала [1, с.180].
На практике существует четыре способа определения знака и величины электрокинетического потенциала - электрофорез, электроосмос, потенциал течения и потенциал оседания. В настоящей работе предложена методика и измерительная ячейка для оценки дзета-потенциала образцов почв, коэффициентов диффузии и подвижности частиц почвы с учетом диффузионной и электрической составляющих.
В своей работе нами использованы: электрофорез на ротационной камере ПАН-1 и определение потенциала протекания (течения) на измененной ячейке Самарцева-Остроумова в модификации В.В. Окоркова и С.Н. Булычева. Для измерения электрокинетического потенциала почв, характеризующихся полидисперсностью, нами использован метод электрофореза на приборе ПАН-1. В модифицированном приборе имеется ротационная камера, где происходит постоянное перемешивание почвенных частиц, а почвенный материал находится во взвешенном состоянии, что позволяет сохранять кинетическую устойчивость суспензии. Суспензия в результате электрофореза перемещается в измерительную кюветку. Расчет величины электрокинетического потенциала (£, мВ) проводится по формуле:
\ = 7 -10-7 dW / х I М ,
где dW -увеличение массы измерительной кюветки (г); х - удельная электропроводность (См/м); I - сила тока (А); М - масса твердого тела в 1 мл суспензии (г/см3).
Ход анализа:
1. Для исследования берут по 10 г почвенных образцов, которые предварительно размельчают и пропускают через сито с диаметром отверстий 0,25 мм.
2. Готовят 10% растворы суспензий исследуемых почвенных образцов в 0,001М растворе хлорида калия.
3. Измеряют электропроводность суспензии.
4. Заливают суспензию почвы в измерительную ротационную камеру, имеющую отверстие диаметром 1 мм.
5. Заполняют измерительную кювету 0,001 М раствором КС1.
6. Вставляют измерительную малую кювету, имеющую отверстие диаметром 0,6 мм в ротационную камеру и прикладывают внешнюю разность потенциалов, равную 2 мА. После этого приводят ротационную камеру во вращение со скоростью вращения 50-60 об./мин. Электрофорез проводят в течение 10 мин.
7. Осторожно отсоединяют измерительную кюветку от ротационной камеры и переносят количественно содержимое ячейки на предварительно взвешенный на аналитических весах бумажный фильтр с синей лентой. После высушивания фильтра его взвешивают и определяют массу частиц на фильтре (ё').
8. Вычисляют величину электрокинетического потенциала.
Повторно проводят опыт в аналогичных условиях, однако не прикладывают разность потенциалов в 2 мА. В этом случае вычисляют массоперенос частиц почвы только за счет диффузии и вычисляют диффузионную составляющую.
Список литературы:
Белопухов С.Л., Немировская И.Б., Старых С.Э. Физическая и коллоидная химия. Лабораторный практикум. М.: Проспект. 2016. 240 с.
