電滲的實驗報告

1、班級：16110901姓名：劉莉丹學(xué)號20092289姓名：彭磊學(xué)號20092307一、實驗?zāi)康亩?、實驗原理預(yù)定義的多物理場應(yīng)用模式，能夠解決許多常見的物理問題。同時，用戶也可以自主選擇需 要的物理場并定義他們之間的相互關(guān)系。當(dāng)然，用戶也可以輸入自己的偏微分方程（pdes）， 并指定它與其它方程或物理之間的關(guān)系。三、實驗器材四、實驗步驟和現(xiàn)象1、選擇2d的空間維度，設(shè)置如下條件的耦合場：（1）不可壓縮（mmglf）（2）傳導(dǎo)介質(zhì)dc （emdc）（3）電動流（chekf）2、畫一個矩形相關(guān)數(shù)據(jù)：高5e-5，寬8e-4，中心：x=0，y=0。復(fù)制，旋轉(zhuǎn)九十度，聯(lián)集撤銷內(nèi)部邊界，劃分網(wǎng)格。3、在電

2、動流耦合場模式下選擇求解域模式：相關(guān)數(shù)據(jù)：d各向同性的：1e-11； r： 0； um： 2e-15； z： 1； u： u； v： v； v： 0。選擇邊界 模式：相關(guān)數(shù)據(jù)：樣液入口和緩沖液入口分別設(shè)置為濃度1和濃度0，各出口設(shè)置為對流通量。在 不可壓縮耦合場模式下選擇邊界模式：相關(guān)數(shù)據(jù)：樣液和緩沖液入口設(shè)置為：進(jìn)口，速度u0為1e-4；各出口設(shè)置為壓力，粘滯應(yīng) 力P0為0。4、設(shè)置求解器參數(shù)，將不可壓縮和電動流設(shè)置為穩(wěn)態(tài)。（對不可壓縮求解，初始值設(shè)為初 始值表達(dá)式和從初始值使用設(shè)定。求解。）選擇后處理一一繪圖參數(shù)一一表面一一速度場觀察 圖像。（下圖）5、對電動流求解（初始值設(shè)定為初始值表達(dá)

3、式和當(dāng)前解。求解。）選擇后處 理一一繪圖參數(shù)一一表面一一濃度場，觀察圖像。6、在電動流耦合場下選擇求解域模式：相關(guān)數(shù)據(jù)：u： 0； v： 0； v： v。選擇邊界模式：相關(guān)數(shù)據(jù)：所有入口和出口選擇通量，設(shè)置為：-nmflux_c_chekf。在傳導(dǎo)介質(zhì)dc耦合場下選擇邊界模式：相關(guān)數(shù)據(jù)：樣液入口選擇點位能10v；緩沖液入口和各出口選擇接地；其他邊選擇電絕緣。7、設(shè)置求解器參數(shù)選擇瞬態(tài)，時間設(shè)置為：0:0.01:1。對傳導(dǎo)介質(zhì)求解（初始值設(shè)置為初 始值表達(dá)式和當(dāng)前解。求解。）后處理一一繪圖參數(shù)一一表面一一電位能，得到圖像。8、對電動流求解（初始值設(shè)定為當(dāng)前解和當(dāng)前解（不同時間的解：全部）求解。）

4、再將瞬 態(tài)時間設(shè)為：0:0.05:5,重復(fù)求解。在濃度場下觀察上樣圖像。9、在傳導(dǎo)介質(zhì)dc耦合場下 選擇邊界模式：相關(guān)數(shù)據(jù)：樣液入口接地，緩沖液入口電位能設(shè)置為30v。設(shè)置求解器參數(shù)，把瞬態(tài)時間設(shè) 置為：0:0.5:50。對傳導(dǎo)介質(zhì)求解（初始值設(shè)定為初始值表達(dá)式和當(dāng)前解（全部）。求解） 10、對電動流求解，初始值都設(shè)為當(dāng)前解（全部）。求解，在濃度場下觀察樣品分離圖像。 篇二：電泳實驗報告實驗十二電泳一、目的要求掌握電泳法測Z電勢的原理和技術(shù)；從實驗現(xiàn)象中加深對膠體的電學(xué)性質(zhì)的理解，即在外電場作用下，膠粒和介質(zhì)分別向帶相 反電荷的電極移動，就產(chǎn)生了電泳和電滲的電動現(xiàn)象(因電而動)。二、基本原理電

5、泳由于膠粒帶電，而溶膠是電中性的，則介質(zhì)帶與膠粒相反的電荷。在外電場作用下，膠粒和 介質(zhì)分別向帶相反電荷的電極移動，就產(chǎn)生了電泳和電滲的電動現(xiàn)象。影響電泳的因素有： 帶電粒子的大小、形狀；粒子表面電荷的數(shù)目；介質(zhì)中電解質(zhì)的種類、離子強(qiáng)度，ph值和粘 度；電泳的溫度和外加電壓等。從電泳現(xiàn)象可以獲得膠?；虼蠓肿拥慕Y(jié)構(gòu)、大小和形狀等有 關(guān)信息。2 .三種電勢，固體表面相對溶液的電勢，？0=f (固體表面電荷密?0:熱力學(xué)電勢(或平衡電勢)度，電勢決定離子濃度)。?：斯特恩電勢。離子是有一定大小的，而且離子與質(zhì)點表面除了靜電作用外，還有范德華吸引力。所以在靠 近表面1-2個分子厚的區(qū)域內(nèi)，反離子由于受

6、到強(qiáng)烈的吸引，會牢固的結(jié)合在表面，形成一 個緊密的吸附層，稱為固定吸附層或斯特恩層；在斯特恩層中，除反離子外，還有一些溶劑 分子同時被吸附。反離子的電性中心所形成的假想面，稱為斯特恩面。在斯特恩面內(nèi)，電勢 呈直線下降，由表面的?0直線下降到斯特恩面?？。？?稱為斯特恩電勢。?：電動電勢。當(dāng)固、液兩相發(fā)生相對移動時，緊密層中吸附在固體表面的反離子和溶劑分子與質(zhì)點作為一 個整體一起運動，其滑動面在斯特恩面稍靠外一些?；瑒用媾c溶液本體之間的電勢差，稱為？ 電勢。？電勢與?？電勢在數(shù)值上相差甚小，但卻具有不同的含義。應(yīng)當(dāng)指出，只有在固、液兩 相發(fā)生相對移動時，才能呈現(xiàn)出？電勢。?電勢的大小，反映了膠粒

7、帶電的程度。？電勢越高，表明膠粒帶電越多，其滑動面與溶液本 體之間的電勢差越大，擴(kuò)散層也越厚。當(dāng)溶液中電解質(zhì)濃度增加時，介質(zhì)中反離子的濃度加 大，將壓縮擴(kuò)散層使其變薄，把更多的反離子擠進(jìn)滑動面以內(nèi)，使？電勢在數(shù)值上變小當(dāng)電解 質(zhì)濃度足夠大時，可使？電勢為零。此時相應(yīng)的狀態(tài)，稱為等電態(tài)。處于等電態(tài)的膠體質(zhì)點不 帶電，因此不會發(fā)生電動現(xiàn)象，電泳、電滲速度也必然為零，這時的溶膠非常容易聚沉。3.電泳公式當(dāng)帶電膠粒在外電場作用下遷移時，膠粒受到的靜電力fl為：f1?qe (1)其中q為膠粒的電荷，e為電場強(qiáng)度(或稱為電位梯度)本次實驗研究的fe(oh)3為棒形膠粒。棒形膠粒在介質(zhì)中運動受到的阻力f2按

8、stokes定律 為：f2?4?r?(2)其中r為膠粒的半徑，？為電泳速度，？為介質(zhì)的粘度，當(dāng)膠粒運動速度即電泳速度達(dá)到穩(wěn)定 時，f1 =f2，結(jié)合(1)、(2)式得到： ?qe (3) 4?r根據(jù)靜電學(xué)原理可知?q(4) ?r其中r為膠粒的半徑，？為介質(zhì)的界電常數(shù)，所以有?e (5) 4?4?(6) ?e ?由該式可知，若已知?、？，可通過測定?和e算出？電勢。該式只適合于c-g- s單位制，且 得出？電勢的單位為靜電伏特。若各物理量都采用si單位，r的單位為m； ?的單位為ms-1 ； ? 的單位為pa s； e的單位為v m-1此時公式為：?三、儀器與試劑4?9?109伏特(7) ?e界

9、面移動電泳儀；213型鉑電極兩個；高壓數(shù)顯穩(wěn)壓電源；滴管2根；燒杯(250ml)；-1玻璃棒一根；fec13溶液(10%)； kcl溶液(0.02 mol l)；四、實驗步驟1.儀器裝置圖如下。圖1.實驗裝置圖溶膠的制備：在不斷攪拌的條件下、將fec13稀溶液滴入沸騰的水中水解，即可生成棕紅色、透明fe(oh)3 溶膠：fecl3+3h2o fe(oh)3 I +3hcl部分氫氧化鐵跟鹽酸作用fe(oh)3+hcl=feocl+2h2ofeocl=feo+cl 氫氧化鐵吸附溶液中帶正電荷的離子(feo+)，膠團(tuán)結(jié)構(gòu)為： fe (oh)3 m ? y fe o+ ,( y-z ) cl- z+

10、? z cl-分子團(tuán)選擇吸附離子緊密層擴(kuò)散層膠粒帶正電荷，因此在電場作用下向陰極移動，出現(xiàn)電泳現(xiàn)象。3 .測定電泳速度和電位梯度打開活塞，在電泳儀中裝上待測fe(oh)3溶膠至一定高度(便于觀察界面的移動)。用滴管將 kcl溶液從電泳儀兩臂的玻璃管壁等量緩慢加入，出現(xiàn)清晰界面才可以，否則重新灌裝，繼 續(xù)加入kcl溶液至接近支管，注意不能擾動界面，保持界面清晰并使兩臂界面等高。輕輕地 將pt電極垂直插入kcl溶液，記下兩邊界面的高度位置。接通電源，調(diào)節(jié)電壓至180V左右， 開始記時，觀察液面的變化。根據(jù)通電時間和界面下降的刻度計算電泳速度。注意事項：a:氫氧化鐵膠體的電泳速度跟氫氧化鐵膠粒的帶電

11、量有關(guān)，膠粒帶電量越大，電 泳速度越大。滲析可以減少膠粒中的氯離子，增大膠粒的帶電量。b:實驗時，一旦通電，手就不能再觸及電極，拆卸裝置時也一定要先切斷電源。c:要使氯化鉀溶液浮在膠體的液面上，并跟膠體之間保持清晰的界面，實驗時應(yīng)注意使膠體 的密度比使氯化鉀溶液的密度大。這樣，使氯化鉀溶液加入后不會下沉而跟膠體混在一起。 為此，氯化鉀溶液的濃度不能太大。五、數(shù)據(jù)記錄與處理從直流電源讀得電壓u= v，用直尺測得兩電極間的距離l = m，計算e=u/l= -1-1v m； 記錄界面下降高度m，通電時間s，計算?=m s將e、？數(shù)據(jù)代入?？據(jù)代入求出？。m-1?(20C，水)=80.37 f4?，?

12、為介質(zhì)的界電常數(shù)，？為介質(zhì)的粘度，初略地以水的數(shù)?e? (20C，水)=0.001pa s篇三：實驗35電滲實驗35電滲一、目的用電滲法測定sio2對水的？電勢觀察電滲現(xiàn)象，了解電滲法實驗技術(shù)概要。二、基本原理電滲是膠體常見的電動現(xiàn)象的一種。早在1809年，就觀察到在電場作用下，水能通過多孔沙 土或粘土隔膜的現(xiàn)象（圖ii.97）。這種現(xiàn)象是膠體常見的電動現(xiàn)象的一種。多孔固體在與液體 接觸的界面處因吸附離子或本身電離而帶電荷，分散介質(zhì)則帶相反的電荷。在外電場的作用 下，介質(zhì)將通過多孔固體隔膜貫穿隔膜的許多毛細(xì)管而定向移動，這 就是電滲現(xiàn)象。電滲與電 泳是互補(bǔ)效應(yīng)。由于液體對多孔固體的相對運動，不

13、發(fā)生在固體表面上，而發(fā)生在多孔固體 表面的吸附層上。這種固體表面吸附層和與之相運動的液體介質(zhì)間的電勢差，叫做電動電勢 或？電勢。因此，通過電滲可以測求電?勢，從而進(jìn)一步了解多孔周體表面吸附層的性質(zhì)。電滲的實驗方法原則上是要設(shè)法使所要研究的分散相質(zhì)點固定在靜電場中（通以直流電），讓能導(dǎo)電的分散介質(zhì)向某一方向流經(jīng)刻度毛細(xì)管，從而測量 出其流量（cm 3）、在測量出（或查出）相同溫度下分散介質(zhì)的特性常數(shù)和通過的電流后，即 可算出？電勢。設(shè)電滲發(fā)生在一個半徑為r的毛細(xì)管中，又設(shè)固體與液體接觸界面處的吸附層 厚度為？（？比小許多，因此，雙電層內(nèi)液體的流動可不予考慮），若表面電荷密度為?加于長 為l的毛細(xì)

14、管兩端的電勢差為u電勢梯度u，則界面單位面積上所受的電力為l uf？ l為當(dāng)液體在毛細(xì)中流動時，界面單位面積上所受的阻力為f？dvv？ dx？式中?-電滲速度?-液體的黏度當(dāng)液體勻速流動時f?f，即？uv？ l？?u? （ ii .199） l?假設(shè)界面處的電荷分布情況類似于一個處在介電常數(shù)為?的液體中平板電容器上的電荷分布，其電容為c?q?s? 4n ?式中 q-電荷量s-面積由此可得?q? （ ii .200） s4?將式（ii .199）代入式（ii .200）中，得?u? （ ii .201） 4?l若毛細(xì)管的截面積為a，單位時間內(nèi)流過毛細(xì)管的液體量為v，則v?a?a?u（ ii .2

15、02） 4?l l1lil?i? （ ii .202） akaka而 u?ir?i?式中i-通過二電極間的電流r-二電極間的電阻k-液體介質(zhì)的電導(dǎo)率。將式（ii .203）代入式（ii .202），得?？4?kvk i?用式（ii.204）計算?電勢，可用實驗方法測v、k和i值，而?、？值可從手冊中查得。式中 所有電學(xué)量必須用絕對靜電單位表示。采用我國法定計量單位時，若k單位為3-1cm-1， i為a,液體流量v為cm3?s-1，?為pa?s，?為v時，則式（ii.204）應(yīng)為 ?300240?kvk?v?3.6?106 （ii.205） i?i?在上述推導(dǎo)過程中，忽略了毛細(xì)管壁的表面電導(dǎo)。事

16、實上，毛細(xì)管壁的表面電導(dǎo)不能忽略， 所以應(yīng)將k換成（k?kss），其中s為毛細(xì)管壁的a圓周長度，ks為毛細(xì)管壁單位圓周長度的表面電導(dǎo)率。但將式ii .204推廣應(yīng)用到粉末固體隔膜時，表面電導(dǎo)率校正項很難計算。通常液體介質(zhì)的電 導(dǎo)率大于濃度為0.001moll-1的kcl溶液的電導(dǎo)率，且粉末固體粒度在50Mm以上時，表 面電導(dǎo)率可以忽略不計。本實驗中，由于純水的電導(dǎo)率較低，故采用式（ii.204）或式（ii.205） 計算時將引入一些誤差。三、儀器與試劑電滲儀1臺，停表1塊，直流毫安表1塊，高壓直流電源（2001000v）（也可用b電池串聯(lián) 代替）1臺。石英粉（80?100 目 a.r.）。四、

17、操作步驟1.安裝電滲儀電滲儀的結(jié)構(gòu)如圖ii.98所示?？潭让?xì)管d （可用1ml移液管改制）通過連通管c分別與鉑絲電極它e、f相連（為使加于樣 品兩端之電場均勻，最好用二鉑片電極）。k為多孔薄瓷板，a管內(nèi)裝粉末樣品,在毛細(xì)管的一 端接有另一根尖嘴形的毛細(xì)管g,g的上端裝一段乳膠管h,乳膠管只可用一彈簧夾i夾緊。通 過g管可將一個測量流速用的空氣泡壓人毛細(xì)管d中。2裝入樣品 將80100目的sio2粉與蒸餾水拌和的糊狀物用滴管注入a管中，蓋上瓶塞b。水份經(jīng)k濾出，拔去鉬電極e、f，從電極管口注入蒸餾水，至鉬絲電極能 浸入水中為止。檢 查不漏水后，插上鉑電極。用吸耳球從g管壓入一小氣泡至d的一端，

18、夾 緊螺夾i。將整個電滲儀浸入恒溫槽（20、25、35）中，恒溫10min以待測定。3測定v、i和k值在電滲儀的兩鉬絲電極間接上2001000 v的直流電源，中間串一毫安表、耐高壓的電源開 關(guān)k和換向開關(guān)如圖ii.99所示。調(diào)節(jié)電源電壓，使電滲時，電滲儀毛細(xì)管d中氣泡從一端 刻度至另一端刻度行程時間約20 s左右。然后正確測定此時間，求出單位時間內(nèi)毛細(xì)管中氣 泡所移動過的體積,此體積即為液體介質(zhì)（水）在單位時間內(nèi)通過a室的體積。利用換向開關(guān)， 可使e、f二電極的極性倒向，而使電滲方向倒向。由于電源電壓較高，操作時應(yīng)先切斷電源 開關(guān)，然后改換換向開關(guān)，再接上耐高壓的電源開關(guān)，反復(fù)測量正、反向電滲時流量v值各 5次，取平均值，求出液體流量v值。同時，在測量時調(diào)節(jié)電壓，保持i值恒定。由毫安