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lvqingsd

木虫 (正式写手)

[求助] 有关表面张力,毛细管效应的问题。拜托懂这方面的大侠帮忙! 已有3人参与

本人在实验中遇到个问题,向大家求助。就是把一种溶液,比如蔗糖溶液,中的蔗糖分子渗透入多孔的结构中,比如孔径为2nm左右的微孔碳。我认为,在渗透时同时受表面张力和毛细管效应的影响。那什么情况下能够渗透进去呢?蔗糖溶液的浓度,蔗糖的分子尺寸,孔径需要有什么关系呢?怎么从理论的角度分析这个渗透能否实现?或者需要多大的外界压力下能够实现?还有,这种渗透是否受多孔结构中的气体的影响?有些术语描述可能不准确,大概就是这个意思。拜托懂这方面的大侠指点一二。
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lvqingsd

木虫 (正式写手)

自己先顶一下,期待大家的帮助
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2楼2014-08-18 08:35:52
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CruiserD

至尊木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

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感谢参与,应助指数 +1
lvqingsd: 金币+50, ★★★很有帮助, 非常感谢! 2014-08-20 10:58:41
简单说是“润湿”问题,需要考察固体的“临界表面张力”和溶液的“表面张力”;
如果一个溶液对固体表面是“润湿”的,那么向该溶液中竖直插入毛细管的话,毛细管内液面会高于溶液界面;反之,不润湿溶液的话,毛细管内液面会低于溶液界面。
每种固体表面都有一个叫“临界表面张力”的参数,当液体表面张力高于此值时,该液体在固体表面不润湿,接触角大;反之则润湿,接触角较小(液滴扁~)。
具体到LZ这个实验,大概有以下已知信息:
液体为蔗糖溶液,固体为多孔结构;
就我的理解来看,如果可以宏观中的润湿,则微观结构中的渗入也有可能(逻辑比较奇怪~);
故而可以先做润湿实验:多孔结构的基质如果能制成片状的话,做一个片状的(类似于玻璃形状的),然后将蔗糖溶液滴上去看看润湿情况,若有可能则测个接触角。如果接触角结果表明溶液是润湿固体的,则可以进行多孔材料的渗入研究,反之则希望不大...当然如果不润湿的话(蔗糖溶液表面张力可能比较大),也可以用蔗糖的甲醇溶液试试看~
渗入过程还要考虑阻力的影响,溶液粘度越大、润湿性越好可能液体流过多孔结构时阻力越大,这时就得加压了~
就我的直观感受来讲:在宏观条件下的接触角越小,溶液能润湿的孔径下限越低~当然蔗糖和2 nm这个具体的体系没做过,不了解~
多孔结构中气体也会在固-液界面吸附,溶液润湿也是排除气体的过程,气体还存在气阻现象(气体被压缩在孔内阻止溶液润湿),可以试试先抽真空再把溶液“嘬”进结构进行操作。
不过我觉得这个工作进行的基础是:如何观察”多孔结构被蔗糖润湿过“,这也是我比较关心的问题啦。

以上相关内容可参考《界面化学》润湿作用相关章节~~
卢瑟·西门罗夫同志
3楼2014-08-18 10:39:05
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sthkwwy

铁杆木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

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感谢参与,应助指数 +1
lvqingsd: 金币+25, ★★★很有帮助 2014-11-18 17:06:47
能否润湿,取决于溶液和碳的润湿角。润湿角<90°,才能润湿,这种情况,由于附加压力的方向和大气压方向相反,微孔中的溶液界面高于溶液的界面,表现为毛细孔中溶液界面上升;润湿角>90°,附加压力方向和大气压方向相同,微孔中溶液界面低于溶液的界面,表现为毛细孔中界面下降。
4楼2014-08-18 22:47:50
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pingguo002

捐助贵宾 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
lvqingsd: 金币+5, 有帮助, 谢谢! 2014-08-20 11:00:28
lvqingsd: 金币+10, ★★★很有帮助 2014-11-18 17:07:20
电极用碳棒跟甘油、打火机油、豆油,都有比较强亲和力,很容易吸收到碳棒内部。估计糖类也有这种效应,碳本身有催化作用,容易引起氧化,比如糖变黄。碳本身有电催化效应,电位负
界定是否有毛细作用,用毛细电泳的技术试试吧。我对电毛细不太了解,你看看资料吧,大概就是测定一下电位之类的。
5楼2014-08-19 10:06:17
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lvqingsd

木虫 (正式写手)

引用回帖:
3楼: Originally posted by CruiserD at 2014-08-18 10:39:05
简单说是“润湿”问题,需要考察固体的“临界表面张力”和溶液的“表面张力”;
如果一个溶液对固体表面是“润湿”的,那么向该溶液中竖直插入毛细管的话,毛细管内液面会高于溶液界面;反之,不润湿溶液的话,毛细 ...

感谢你的详细解答,我也是想先测一下接触角,看看能不能润湿,不过我一直在想如果润湿的话那溶液中的分子大小和多孔结构的孔径大小是不是需要满足什么条件才能进入?会不会进去的只是水分子?正在研究仪器进行中。等结果出来了,麻烦你再指导一下。
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6楼2014-08-20 10:57:42
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lvqingsd

木虫 (正式写手)

引用回帖:
5楼: Originally posted by pingguo002 at 2014-08-19 10:06:17
电极用碳棒跟甘油、打火机油、豆油,都有比较强亲和力,很容易吸收到碳棒内部。估计糖类也有这种效应,碳本身有催化作用,容易引起氧化,比如糖变黄。碳本身有电催化效应,电位负
界定是否有毛细作用,用毛细电泳的 ...

毛细作用跟毛细电泳有关系吗?我看一下资料。非常感谢你提供这个信息。
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7楼2014-08-20 10:59:36
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lvqingsd

木虫 (正式写手)

引用回帖:
5楼: Originally posted by pingguo002 at 2014-08-19 10:06:17
电极用碳棒跟甘油、打火机油、豆油,都有比较强亲和力,很容易吸收到碳棒内部。估计糖类也有这种效应,碳本身有催化作用,容易引起氧化,比如糖变黄。碳本身有电催化效应,电位负
界定是否有毛细作用,用毛细电泳的 ...

貌似没有关系~~~~~
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8楼2014-08-20 11:09:35
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CruiserD

至尊木虫 (著名写手)

引用回帖:
6楼: Originally posted by lvqingsd at 2014-08-20 10:57:42
感谢你的详细解答,我也是想先测一下接触角,看看能不能润湿,不过我一直在想如果润湿的话那溶液中的分子大小和多孔结构的孔径大小是不是需要满足什么条件才能进入?会不会进去的只是水分子?正在研究仪器进行中。 ...

2 nm的孔还可以,
可以跟环糊精系列比一下,beta-环糊精内腔直径0.62 nm,能容纳1个苯分子(环糊精内腔疏水,能包结疏水分子),糖虽然比苯大些,但2 nm看起来也不小了。
有情况一起切磋哦~~
卢瑟·西门罗夫同志
9楼2014-08-20 14:44:16
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wangkaixi

金虫 (正式写手)

请问楼主的问题解决没,我现在也想往2nm左右的SiO2孔里渗透蔗糖,不知道能不能进去,希望楼主指点,谢谢!
10楼2014-11-18 09:36:37
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