流动电位英文解释翻译、流动电位的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 streaming potential
分词翻译:
流的英语翻译:
flow; stream; current; stream of water; class; wandering
【计】 stream
【化】 flow coating(process); stream
【医】 current; flow; flumen; flumina; rheo-; stream
动电的英语翻译:
【医】 dynamic electricity
位的英语翻译:
digit; location; place; potential; throne
【计】 D
【化】 bit
【医】 P; position
【经】 bit
专业解析
流动电位(Streaming Potential),作为电化学中的重要概念,指当液体(通常是电解质溶液)在压力梯度驱动下流经多孔介质、毛细管或微通道时,在流动方向上产生的电势差。它是电渗现象(Electroosmosis)的逆过程,是固液界面双电层(Electric Double Layer, EDL)效应在流体运动中的直接体现。
物理机制:
- 双电层基础: 当固体表面与电解质溶液接触时,由于表面电荷(如硅酸盐表面的负电荷)吸引溶液中带相反电荷的离子(反离子),会在固液界面处形成双电层。双电层由紧密吸附的斯特恩层(Stern Layer)和呈扩散分布的扩散层(Diffuse Layer)组成。
- 电荷分离: 当液体在压力差作用下流过毛细管或多孔介质时,靠近管壁扩散层内携带净电荷(与管壁表面电荷相反)的液体被驱动向前流动。而管壁表面电荷(及其紧密吸附的反离子)则相对固定。这种运动导致电荷在流动方向上发生分离,从而在毛细管或介质的两端产生电势差,即流动电位。
- 方向关系: 流动电位的方向取决于固体表面的电荷性质。对于带负电荷的表面(如玻璃、二氧化硅),流动液体带正电,流动电位方向与流动方向相同。对于带正电荷的表面,则相反。
测量与表达式:
流动电位($E$)与施加的压力差($Delta P$)成正比,比例系数称为流动电位系数(Streaming Potential Coefficient):
$$ E = frac{epsilon zeta}{eta sigma} Delta P $$
其中:
- $epsilon$ 是液体的介电常数,
- $zeta$ (Zeta Potential) 是表征固液界面电学性质的Zeta电位(滑动面处的电位),
- $eta$ 是液体的粘度,
- $sigma$ 是液体的电导率。
此公式(Helmholtz-Smoluchowski方程)是描述流动电位的基本关系式,适用于毛细管或孔隙尺寸远大于双电层厚度且表面电导可忽略的情况。
应用场景:
- Zeta电位测量: 流动电位法是实验测定Zeta电位(表征胶体稳定性、表面电荷的关键参数)最常用的方法之一。通过测量已知压力差下的流动电位,结合液体性质参数,即可计算Zeta电位。
- 地质与石油工程: 研究岩石孔隙中的流体流动、油藏工程中的地层损害(如粘土膨胀、微粒运移)、提高原油采收率(EOR)等。
- 膜科学与技术: 评估过滤膜、反渗透膜、纳滤膜等表面的荷电性质、污染倾向及清洗效果。
- 微流控与芯片实验室: 在微纳尺度通道中,流动电位效应显著,影响流体操控、混合及生物分子检测。
- 胶体与界面科学: 研究颗粒分散稳定性、絮凝、沉积行为。
参考来源:
- Hunter, R. J. (1981). Zeta Potential in Colloid Science: Principles and Applications. Academic Press. (经典著作,详细阐述Zeta电位理论及包括流动电位在内的测量方法)
- Delgado, Á. V. (Ed.). (2002). Interfacial Electrokinetics and Electrophoresis. Marcel Dekker. (涵盖界面电动力学现象,包括流动电位的原理与应用)
- Kirby, B. J. (2010). Micro- and Nanoscale Fluid Mechanics: Transport in Microfluidic Devices. Cambridge University Press. (讨论微纳尺度下的流体力学,包含电渗流、流动电位等效应及其在微流控中的应用)
- 国际期刊《Journal of Colloid and Interface Science》 经常发表涉及流动电位测量、理论模型及应用的最新研究论文。
网络扩展解释
流动电位(Streaming Potential)是动电现象的一种,指液体在压力差驱动下流经多孔介质或毛细管时,因固液界面电荷分离而产生的电势差。以下是详细解释:
1. 基本原理
- 双电层作用:固液界面通常存在双电层,固体表面带电荷(如负电),液体中的反离子(如正离子)分布在扩散层中。
- 电荷分离:当液体流动时,靠近固体表面的反离子被流体剪切力带动,导致电荷分布失衡,形成电势差。
2. 数学表达式
流动电位 ( E ) 的计算公式为:
$$
E = frac{epsilon zeta}{eta lambda} cdot Delta P
$$
- 符号含义:
- ( epsilon ): 液体介电常数
- ( zeta ): Zeta电位(固液界面滑动面的电势)
- ( eta ): 液体粘度
- ( lambda ): 液体电导率
- ( Delta P ): 压力差
3. 影响因素
- 溶液性质:离子浓度升高会压缩双电层,降低流动电位。
- 表面电荷:固体表面电荷密度越大,Zeta电位越高,流动电位越显著。
- 流体性质:粘度高或电导率高的液体产生的流动电位较小。
4. 应用领域
- 石油工业:评估油藏岩石的渗透性和表面电荷特性。
- 生物医学:研究微流控芯片中的液体输运或细胞膜通透性。
- 材料科学:表征多孔材料(如滤膜、陶瓷)的表面电化学性质。
- 环境监测:分析地下水流动对土壤电位的影响。
5. 与电渗现象的关系
流动电位与电渗(Electroosmosis)互为逆过程:前者是流动产生电场,后者是电场驱动流动,两者均属于动电效应。
若需进一步了解实验测量方法(如毛细管法)或具体案例,可提供补充说明。
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