Электростатический (кулоновский) потенциал частицы в жидкости

[BITNIK]

Здравствуйте. Занимаюсь вопросами очистки нефтесодержащих вод, а именно флотацией. Для инженерных расчетов мне нужно знать следующую величину - электростатический потенциал сферической частицы в жидкости, а именно капли масла, мазута и т.д. и пузырька воздуха в жидкости. По какой зависимости можно оценить данную величину, какие параметры нужны для этого?

Самая простая формула для определения электростатического потенциала точечного заряда подразумевает разделить величину заряда на расстояние на котором определяется данная сила....сразу возникает вопрос как определить величину заряда пузырька воздуха в жидкости?! В своих поисках наткнулся, что значение поверхностного потенциала можно определить на основании уравнения Пуассона-Больцмана, однако про само это уравнение толком ничего не нашел. Кто что может подсказать по этому вопросу, может какую-нибудь литературу порекомендуете. Заранее спасибо.

[tenzor85]

Я человек не компетентный в данном вопросе, но позвольте встречный вопрос. А почему капля мазута, масла или воздуха в жидкости вообще должна иметь электростатический потенциал? Откуда ему там взяться? Это при условии что напряженность электрического поля равна 0 и, следовательно, нет поляризации.

[prikol1]

Это аналогично возникновению заряда при трении (реально при соприкосновении) диэлектриков. За какой электроны крепче держатся, тот отрицательно и зарядится.

[tenzor85]

За какой электроны крепче держатся, тот отрицательно и зарядится.

 

Почитал про трение. Все стало понятно. Спасибо .

[Gall]

Довольно сложная и интересная задача.

 

Уравнение Пуассона-Больцмана - это очень общего вида дифференциальное уравнение, описывающее распределение электрического потенциала в большом количестве частиц. (Чтобы было понятнее, столь же общее, как и уравнения Максвелла, например. Собственно, это прямое следствие из уравнений Максвелла и есть.)

 

Эту задачу, конечно, можно решить. Наверняка существуют (не искал) ее решения типа "сферический конь в вакууме", для формулировок вроде бесконечно малых капелек в конечном объеме и т.п.

Навскидку нашлась вот такая статья: http://journals.ioffe.ru/pjtf/2005/05/p58-66.pdf

 

Известная формула потенциала сферы в зависимости от ее заряда - это частный случай, в который задача вырождается при единственном коне сфере в вакууме. Я так понимаю, что уравнение Пуассона - это более общий случай; оно позволит неплохо рассчитать распределение потенциала в пространстве, если известна статистика распределения зарядов капелек. Но именно распределение зарядов и неизвестно.

 

Жидкость - электролит? Тут очень важно вот что: есть две ситуации. Первая - когда капли образовались заряженными и после образования заряды не меняются, но может происходить обмен зарядами при трении. Так может быть в газе или в изолирующей жидкости. Вторая ситуация - если жидкость проводит. Здесь потенциалы всех частиц выравниваются и отличаются от потенциала жидкости на контактную разность. У вас непроводящие капельки, поэтому там заряд будет чисто поверхностный, происходящим внутри можно пренебречь. Но как раз в электролите задача решается проще, потому что она тогда однородна (пресловутое уравнение решается в уме).

 

Скорее всего, потребуется измерить какие-то параметры экспериментально.

[Дмитрий Л]

Измерять придется потенцию...

 

Сколько копий на тему флотации сломано... сколько именитых мужей защитили кандидатские и докторские на эту тему.... Могу с ними свести в РХТУ, но тема скучна до безобразия. Если что пишите в личку, отвечу.

[arkansas]

Уравнение Лапласа для сферы, погруженной в среду, в нулевом поле, как известно, дает на границе раздела и нулевой потенциал. Заряд, обеспечивающий, по уравнению Пуассона, возникновение потенциала, для пузырьков воздуха или капель масла в воде, по разным воззрениям, возникает вследствие гидрофобной гидратации на поверхности (преимущественная ориентация отрицательным зарядом в неполярную фазу) либо вследствие адсорбции гидроксид-ионов. А аналитическое решение уравнения что-то не кажется возможным. потому что вода - сложная штука. Несколько статей, которые могут помочь:

beattie08.djvu

jungwirth08.djvu

Haenni-Ciunel08.djvu

vacha11.djvu

Knecht08.pdf

Marinova96.pdf

Elmahdy08.pdf

Ushikubo10.pdf

Yoshida08.pdf

Fang91.pdf

[BITNIK]

Блин, работа как обычно, пересилила науку. Всем спасибо за ответы. Буду разбираться) Отдельное спасибо arkansas за подборку статей.

2 Дмитрий Л.: Тема может и скучная, но диссертабельная)За предложение конечено спасибо, но думаю солидным ученым из РХТУ некогда будет тратить время на простого магистра из ДВФУ)))

Изменено 4 Октября, 2011 в 00:12 пользователем BITNIK

[BITNIK]

Здравствуйте, уважаемые химики. Есть еще один дурацкий вопрос. Правильно ли я понял из статьи http://journals.ioff...5/05/p58-66.pdfчто чем больше радиус частицы, тем ниже значение электростатического потенциала? Что-то у меня это в голове не укладывается....

[arkansas]

Здравствуйте, уважаемые химики. Есть еще один дурацкий вопрос. Правильно ли я понял из статьи http://journals.ioff...5/05/p58-66.pdfчто чем больше радиус частицы, тем ниже значение электростатического потенциала? Что-то у меня это в голове не укладывается....

Из статьи, насколько я понял после беглого ее прочтения, это вовсе не следует. Там описывается распределение потенциала при удалении от макрочастицы.

А вообще, поскольку потенциал зависит от плотности заряда, на границе частиц с одинаковым зарядом и однородным его распределением потенциал будет тем меньше (по модулю), чем больше линейные размеры частицы. Это справедливо.