Утвержден и введен в действие
Приказом Федерального
агентства по техническому
регулированию и метрологии
от 7 августа 2015 г. N 1113-ст
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЙ (ДЗЕТА-ПОТЕНЦИАЛ)
ЧАСТИЦ В КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМАХ
ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ
State system for ensuring the traceability of measurements.
The electrokinetic potential (Zeta potential) particles
in colloidal systems. Optical measurement methods
(ISO 13099:2-2012, NEQ)
ГОСТ Р 8.887-2015
ОКС 17.180.99
Дата введения
1 июня 2016 года
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений" (ФГУП "ВНИИОФИ") Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 206 "Эталоны и поверочные схемы" подкомитетом ПК 10 "Оптико-физические средства измерений"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 07 августа 2015 г. N 1113-ст
4 Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений международного стандарта ИСО 13099:2-2012 "Системы коллоидные. Методы определения дзета-потенциала. Часть 2. Оптические методы" (ISO 13099:2-2012 "Colloidal systems - Methods for zeta-potential determination - Part 2: Optical methods", NEQ)
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомления и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на электрокинетический потенциал частиц в коллоидных системах (далее - дзета-потенциал) и устанавливает оптические методы его измерения.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ Р 8.774-2011 Государственная система обеспечения единства измерений. Дисперсный состав жидких сред. Определение размеров частиц по динамическому рассеянию света
ГОСТ Р ИСО 14644-1-2002 Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды. Часть 1. Классификация чистоты воздуха
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячно издаваемого информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт (документ), на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта (документа) с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт (документ), на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта (документа) с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт (документ) отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 броуновское движение: Случайные движения (блуждания) частиц, взвешенных в жидкости, под действием ударов молекул, участвующих в тепловом движении.
3.2 двойной электрический слой; ДЭС: Слой ионов, образующихся на поверхности частиц в результате адсорбции ионов из коллоидного раствора.
3.3 параметр Дебая: Величина, обратная эффективной (дебаевской) толщине ДЭС.
3.4 поверхностный потенциал: Разность электрических потенциалов между поверхностью коллоидной частицы и основным объемом жидкости.
3.5 поверхность скольжения: Воображаемая поверхность вблизи границы раздела между коллоидной частицей и жидкостью, где становится заметным движение (скольжение) жидкости относительно этой границы.
3.6 сдвиг Доплера (допплеровский сдвиг): Изменение частоты и фазы волн (фаза - это частота, умноженная на время), регистрируемых приемником, вызванное движением их источника и/или движением приемника.
3.7 электрокинетический потенциал (дзета-потенциал): Разность между электрическими потенциалами на поверхности скольжения и в основном объеме жидкости.
3.8 электроосмос: Движение жидкости вдоль заряженной поверхности, например, в капиллярах или пористых мембранах, под действием внешнего электрического поля.
3.9 электрофоретическая подвижность: Электрофоретическая скорость, приходящаяся на единицу напряженности электрического поля. Электрофоретическая подвижность положительная, если частицы движутся в направлении более низкого потенциала (к отрицательному электроду); отрицательная - если в противоположном направлении; выражается в м2/В·с.
3.10 электрофоретическая скорость: Скорость движения частиц в жидкости под действием внешнего электрического поля.
3.11 электрофорез: Движение заряженных коллоидных частиц в жидкости под действием внешнего электрического поля.
3.12 электрофореграмма: Зависимость от времени интенсивности света, рассеянного дисперсными частицами в жидкости и движущимися под действием электрического поля, приложенного к ячейке.
3.13 эффективная (дебаевская) толщина ДЭС: Характерная толщина двойного электрического слоя в растворе электролита, т.е. расстояние от поверхности заряженной частицы, при котором потенциал уменьшается в e (e ~= 2,71) раз.
4 Сущность метода измерений
4.1 Вводная часть
Дзета-потенциал - основной показатель стабильности коллоидных систем в жидких средах. Частицы в коллоидной системе участвуют в броуновском (хаотическом) движении, а приложение электрического поля вызывает их направленный дрейф. На поверхности частиц (на границе раздела частица - жидкость) возникает двойной электрический слой. На поверхности частицы закрепляется слой ионов определенного знака, равномерно распределенный по поверхности и создающий на ней поверхностный заряд (потенциалопределяющие ионы). К этому слою из жидкой среды притягиваются ионы противоположного знака (противоионы).
Слой противоионов состоит из плотного адсорбционного слоя, прочно связанного с частицей и движущегося вместе с ней, и диффузного слоя, который связан менее прочно и при движении частицы отрывается от нее. Граница между адсорбционным и диффузным слоями называется поверхностью скольжения.
Электрический потенциал, возникающий на поверхности скольжения за счет взаимодействия частицы и дисперсной среды, называется электрокинетическим или дзета-потенциалом . Электрокинетический потенциал - показатель стабильности коллоидного раствора. Чем больше дзета-потенциал, тем устойчивее коллоидная система. Значение дзета-потенциала, равное +/- 30 мВ, - характерное значение для условного разделения низко-заряженных поверхностей и высоко-заряженных поверхностей.
Для измерения дзета-потенциала коллоидных частиц в жидких средах оптическими методами используют явление электрофореза, т.е. направленного движения заряженных частиц, взвешенных в жидкости, под действием электрического поля. При этом существуют два различных подхода [1]:
- метод микроэлектрофореза, заключающийся в наблюдении за электрофоретическим движением частиц через микроскоп;
- метод электрофоретического рассеивания света, основанный на измерении допплеровских сдвигов частоты или фазы излучения, рассеянного исследуемыми коллоидными частицами при их движении во внешнем электрическом поле.
В обоих методах взвесь частиц помещают в измерительную ячейку, в которой имеется пара электродов (см. рисунок 1) [1]. Эти электроды могут быть расположены либо на концах цилиндрического или прямоугольного капилляра, либо быть выполненными в виде специальной вставки, в которой они находятся на фиксированном расстоянии друг от друга и погружаются в стандартную кювету или другой сосуд.
a - область измерения скорости частиц;
d - расстояние между электродами
Рисунок 1 - Принципиальная схема электрофореза
На электроды подают известное постоянное напряжение. В результате электрофореза частицы, находящиеся в коллоидной системе и несущие отрицательный заряд, притягиваются к электродам противоположного знака, и наоборот. Кроме того, если стенки капилляра заряжены, имеет место электроосмос, т.е. течение жидкости вдоль стенок капилляра. Направление и скорость частиц зависят от знака и значения их заряда. Результирующая скорость частиц в системе отсчета, связанной с измерительной ячейкой, является суммой скоростей электрофоретического движения частиц и электроосмотического течения жидкости. При этом время, необходимое частицам для достижения равновесной скорости электрофоретического движения после приложения электрического поля, значительно меньше времени, необходимого жидкости для установления равновесного электроосмотического потока. Это различие используют в некоторых реализациях метода измерений.
Измеряют как скорость движения частиц в системе отсчета, связанной с ячейкой, так и направление этого движения частиц. Поскольку напряжение, приложенное к электродам, и расстояние между ними известны, на основании установленных теорий, может быть определена электрофоретическая подвижность, по которой затем вычисляют дзета-потенциал.
4.2 Сущность метода микроэлектрофореза
Сущность данного метода измерения дзета-потенциала коллоидных систем заключается в измерении скорости движения частиц, движущихся вдоль окулярной сетки микроскопа, с последующим расчетом электрофоретической подвижности частиц и дзета-потенциала.
На измерительную ячейку с коллоидным раствором подают лазерное излучение, а движение частиц вдоль окулярной сетки микроскопа обеспечивают за счет
Для просмотра документа целиком скачайте его >>>
