Отправить статью по E-mail 
Характеристики двойного электрического слоя объемных нанопузырей в воде
- Авторы: Левин Ю.К.1
-
Учреждения:
- Институт прикладной механики РАН (ИПРИМ РАН)
- Выпуск: Том 85, № 3 (2023)
- Страницы: 350-354
- Раздел: Статьи
- Статья получена: 16.10.2023
- Статья опубликована: 01.05.2023
- URL: https://journals.rcsi.science/0023-2912/article/view/137237
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0023291223600220
- EDN: https://elibrary.ru/ZQIZCK
- ID: 137237
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
При анализе характеристик двойного электрического слоя объемных нанопузырей в воде найдены условия существования их слоя Штерна. Учтено, что поверхность пузыря окружена тонким слоем “связанной” воды, поверх которой размещены противоионы слоя Штерна. Устойчивость этого слоя зависит от двух факторов: минимизации энергии Гиббса противоионов в диффузном слое и энергии их теплового движения, способной вырвать противоион из слоя Штерна и вернуть его в область диффузного слоя. Определен заряд нанопузырей, соответствующий как минимальной энергии Гиббса противоионов, так и термической стабильности слоя Штерна. Определена зависимость критического радиуса устойчивого слоя Штерна от концентрации растворенных солей.
Об авторах
Ю. К. Левин
Институт прикладной механики РАН (ИПРИМ РАН)
Автор, ответственный за переписку.
Email: iam-ras@mail.ru
Россия, 125040, Москва,
Ленинградский просп., д. 7, стр. 1
Список литературы
- Chaplin M. Water Structure and Science, Web site: www1.lsbu.ac.uk/water/water_ structure_science.html (2018).
- Nazary S., Hassanzadeh A., He Y., Khoshdast H., Kowalczuk P.B. Recent developments in generation, detection and application of nanobubbles in flotation // Minerals. 2022. V. 12. № 4. P. 462. https://doi.org/10.3390/min12040462
- Nirmalkar N., Pacek A.W., Barigou M. On the existence and stability of bulk nanobubbles // Langmuir. 2018. V. 34. № 7. P. 10964–10973. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.8b01163
- Singh S.B., Shukla N., Cho C.H., Kim B.S., Park M.H., Kim K. Effect and application of micro- and nanobubbles in water purification // Toxicology and Environmental Health Sciences. 2021. V. 13. P. 9–16. https://doi.org/10.1007/s13530-021-00081-x
- Гамаюнов Н.И. Воздействие постоянного магнитного поля на движущиеся растворы и суспензии // Коллоидный журнал. 1994. Т. 56. № 2. С. 290–298.
- Kelsall G.H., Tang S., Yurdakult S., Smith A.L. Electrophoretic behaviour of bubbles in aqueous electrolytes // J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1996. V. 92. № 20. P. 3887–3893.
- Meegoda J.N., Hewage S.A., Batagoda J.H. Stability of nanobubbles // Environmental Engineering Science. 2018. V. 35. № 11. P. 1216–1227. https://doi.org/10.1089/ees.2018.0203
- Koshoridze S.I., Levin Yu.K. Comment on “Can bulk nanobubbles be stabilized by electrostatic interaction?” by S. Wang, L. Zhou and Y. Gao // Physical Chemistry Chemical Physics. 2022. V. 24. P. 10622–10625.
- Chan D.Y.C., Mitchell D.J. The free energy of an electrical double layer // J. Colloid Interface Sci. 1983. V. 95. № 1. P. 193–197. https://doi.org/10.1016/0021-9797(83)90087-5
- Бункин Н.Ф., Бункин Ф.В. Бабстонная структура воды и водных растворов электролитов // Успехи физических наук. 2016. Т. 186. № 9. С. 933−952. https://doi.org/10.3367/UFNr.2016.05.037796
- Hewage S.A., Kewalramani J., Meegoda J.N. Stability of nanobubbles in different salts solutions // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2021. V. 609. P. 125669. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2020.125669
- Meegoda J.N., Hewage S.A., Batagoda J.H. Application of the diffused double layer theory to nanobubbles // Langmuir 2019.V 35. № 37. P. 12100−12112. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.9b01443
- Lopez-Garsia J.J., Moya A. A., Horno J., Delgado A. Lez-Caballero F.G. A network model of the electrical double layer around a colloid particle // J. Colloid Interface Sci. 1996. V. 183. P. 124–130. https://doi.org/10.1006/jcis.1996.0525
- Ma X., Li M., Pfeiffer P. Ion adsorption stabilizes bulk nanobubbles // J. Colloid Interface Sci. 2022. V. 606. P. 1380–1394. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.08.101
- Wang H., Varghese J., Pilon L. Simulation of electric double layer capacitors with mesoporous electrodes: Effects of morphology and electrolyte permittivity // Electrochim. Acta. 2011. V. 56. P. 6189–6197. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2011.03.140
- Kyzas G.Z. From bubbles to nanobubbles // Nanomaterials. 2021. V. 11. № 10. P. 2592. https://doi.org/10.3390/nano11102592
- Leroy P. A double layer model of the gas bubble/water interface // J. Colloid Interface Sci. 2012. V. 388. № 1. P. 243–256. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2012.07.029
- Brown M.A., Goel A., Abbas Z. Effect of electrolyte concentration on the Stern layer thickness at a charged interface // Angew. Chem. Int. Ed. 2016. V. 55. P. 3790–3794. https://doi.org/10.1002/anie.201512025
- Fumagalli L., Esfandiar A., Fabregas R., et al. Anomalously low dielectric constant of confined water // Science. 2018. V. 360. № 6395. P. 1339–1342. https://doi.org/10.1126/science.aat41
- Velasco-Velez J.-J. The structure of interfacial water on gold electrodes studied by X-ray absorption spectroscopy // Science. 2014. V. 346. № 6211. P. 831–834. https://doi.org/10.1126/science.1259
- Левин Ю.К. Условия стабильности слоя Штерна объемных нанопузырей в воде // Изв. вузов. Физика. 2022. Т. 65. № 12. С. 55–59.
- Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия: Учеб. для хим. спец. вузов / под ред. Стромберга А.Г. 4-е изд., испр. М.: Высшая школа, 2001.
- John A. Dean. Lange’s Handbook of Chemistry Tennessee, Knoxville Fifteenth Edition, McGraw-hill, Inc. 1999.
- Lipus L.C., Krope J., Crepinsek L. Dispersion destabilization in magnetic water treatment // J. Colloid Interface Sci. 2001. V. 236. № 1. P. 60–66. https://doi.org/10.1006/jcis.2000.7392
Дополнительные файлы
