Электрокинетические явления широко применяются для решения многих практических задач.
Электроосмос применяют для обезвоживания различных дисперсных систем. Например, при возведении дамб и плотин путем намыва грунта из водоемов необходимо удалять влагу из намывного грунта. В грунт вводят электроды и подают разность потенциалов. В прикатодном слое в результате электроосамоса скапливается жидкость, откуда её откачивают. В то же время твердые частицы, вследствие электрофореза, уплотняются, стремясь к аноду. Таким же образом осушают грунт при прокладке дорог, обезвоживают осажденные твердые материалы, торф, сырые брёвна после сплава по рекам. Существует технология осушки сырых стен зданий методом электроосмоса. Ведутся разработки способа совместного электроосмоса воды и нефти, при котором вода вытесняет нефть из коллекторов, что способствует повышению нефтеотдачи.
Электрофорез широко используют в технике для электроосаждения частиц из золей, суспензий и эмульсий. Так получают ровные и прочные декоративные и антикоррозийные покрытия на металлах из лакокрасочных композиций, электроизолирующие пленки из латексов, наносят тонкие полупроводниковые пленки на твердой основе при изготовлении дисплеев. При нанесении покрытий методом электрофореза, как правило, одним из электродов является покрываемая деталь, а другим – емкость, в которой ведется осаждение. Если покрываемая деталь является анодом, то процесс называют анодофорезом, а при нанесении на катод, - катодофорезом. Грунтовка деталей кузова автомобиля электрофоретическим методом позволяет наносить ровные покрытия с минимальным расходом краски. Электрофорез применяется для покрытия катодов электроламп. Весьма важным является применение электрофореза для разделения сложных компонентов коллоидного раствора, в том числе в медицине, для разделения и анализа белков. Различные компоненты коллоидного раствора обладают различными подвижностями и при длительном электрофорезе образуют слои с разными частицами. Свет, проходя через разные слои, по-разному ими преломляется. Сравнивая электрофореграммы плазмы крови пациентов с эталонными, выявляют отклонения от нормального белкового состава крови. Метод применяют для разделения аминокислот, антибиотиков, ферментов. Электрофорез является эффективным методом введения в организм через кожу или слизистые оболочки различных лекарственных средств.
Потенциалы течения возникают при протекании природных вод в земной коре через грунты и горные породы. Аномальные потенциалы возникают в местах залегания проводящих рудных тел, что используют геофизики для разведки полезных ископаемых. Потенциалы течения возникают не только в капиллярно-пористых системах, но и на любых поверхностях, имеющих ДЭС. Отрицательную роль потенциалы течения играют при транспортировке жидкого топлива по трубопроводам, при заполнении резервуаров, цистерн, нефтеналивных судов, бензобаков самолетов. На концах трубопроводов при течении топлива по трубам возникают высокие разности потенциалов, что часто оказывается причиной искровых разрядов, приводящих к пожарам и взрывам. Потенциал течения определяется уравнением:
, (28)
где η – коэффициент вязкости, Р – давление, χ – удельная электрическая проводимость, которая для разбавленных водных растворов составляет 1-10-3 Ом-1м-1, а для топлив – на 8-10 порядков меньше. По этой причине потенциал течения в неполярных средах составляет не милливольты, как в водных средах, а киловольты. Одним из способов защиты является добавка ионогенных ПАВ к топливам, что увеличивает их электропроводность.
Потенциалы оседания проявляются при грозовых разрядах, а также при отстаивании эмульсий, образующихся при отмывке резервуаров от жидких топлив.
2,5,4
* Далее мы будем рассматривать механизмы образования и структуру двойного электрического слоя на поверхности раздела «твердое тело – жидкость».
[1] В этом случае при интегрировании уравнения Пуассона – Больцмана показатель экспоненты в (9) считали много меньше единицы, что позволило воспользоваться разложением в ряд Маклорена: ey=1+y+y2/2!+… и ограничиться при этом двумя первыми слагаемыми ряда.