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专利号: 2008102328960
申请人: 西南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.物质表面性质参数测定方法,其特征在于:包括如下步骤:

1)对待测物表面进行饱和处理;

2)将经过饱和处理的待测物与含指示电解质的溶液混合,所述指示电解质溶液中包括

2+ +

至少一种二价金属阳离子A 和一种一价金属阳离子B ;

3)待步骤2)所得混合物离子交换平衡后,获得所述混合物的本体溶液中指示电解质阳离子及氢离子的平衡浓度值,获得指示电解质阳离子及氢离子的平衡浓度值的方法包括如下步骤:+ + 2+

31)测定所述本体溶液中H、B 和A 的活度值aH、aB和aA;

+

32)将步骤31)所得的活度值作为浓度初始值,通过以下步骤进行迭代运算,得到B、

2+ +

A 和H 的活度系数和浓度:

321)将步骤31)所得的活度值作为各离子浓度初始值,通过以下式运算,得到体系的离子强度:+

式中Ii是第i次迭代时的离子强度, 是第i次迭代时的H 浓度, 是第i次迭代时的B+浓度, 是第i次迭代时的A2+浓度;

+ 2+ +

322)根据离子强度,通过下式计算得到B、A 和H 的活度系数:+ + 2+

式中, 和 分别是第i次迭代时H、B 和A 的活度系数,T是温度;

+ + 2+

323)根据步骤322)所得活度系数,通过下式计算得到H、B 和A 的平 衡浓度值:+ + 2+

式中, 和 分别是第i次迭代时H、B 和A 的平衡离子浓度;

4)将步骤3)所得指示电解质阳离子浓度值代入下式进行运算,获得物质表面电位 式中, 是物质表面电位,R是气体常数,T是温度,F是Faraday常数; 是待测体+系溶液中B 的初始浓度,它等于所加该离子的摩尔数除以水总体积; 是待测体系溶液

2+

中A 的初始浓度,它等于所加该离子的摩尔数除以水总体积, 是交换反应平衡时本体+ 2+ + 2+溶液中B 的浓度, 是交换反应平衡时本体溶液中A 的初始浓度,βA是含“B+A ”的体系中与A2+水化半径有关的A2+的相对有效电荷系数;βB是含“B++A2+”的体系中与B+水化半径有关的B+的相对有效电荷系数,利用步骤32)迭代运算中离子强度的最后值I,由下式计算有效电荷系数:

2.如权利要求1所述的物质表面性质参数测定方法,其特征在于:步骤4)之后,还包括如下步骤:

5)根据步骤4)所得表面电位值,获得物质的比表面积。

3.如权利要求2所述的物质表面性质参数测定方法,其特征在于:步骤5)中,根据步骤4)所得表面电位值,通过下式计算物质的比表面积:2

式中,V是水的总体积,单位l;S是比表面积,单位dm/g;κ是Debye-Hückel 参数,单-1位dm ,并由下式计算:

-10 2

式中,ε是介质介电常数,水的ε=8.9×10 C/Jdm, 是交换反应平衡时本体溶液中H+的初始浓度。

4.如权利要求2所述的物质表面性质参数测定方法,其特征在于:步骤5)还包括如下步骤:根据步骤4)所得表面电位值,获得物质的表面电荷密度。

5.如权利要求4所述的物质表面性质参数测定方法,其特征在于:根据步骤4)所得表面电位值,通过下式计算物质的表面电荷密度:

2 +

式中σ0是表面电荷密度,单位C/dm, 是交换反应平衡时本体溶液中H 的初始浓度。

6.如权利要求4所述的物质表面性质参数测定方法,其特征在于:获得物质表面电荷密度之后还包括如下步骤:

6)根据步骤5)所得表面电荷密度,获得表面电场强度。

7.如权利要求6所述的物质表面性质参数测定方法,其特征在于:步骤6)中,根据步骤5)所得表面电荷密度,通过下式计算物质的表面电场强度:式中E0是物质表面电场强度,单位V/dm,σ0是表面电荷密度。

8.如权利要求4所述的物质表面性质参数测定方法,其特征在于:获得物质表面电荷密度之后还包括如下步骤:根据所得表面电荷密度和比表面积,获得物质的表面电荷总量。

9.如权利要求8所述的物质表面性质参数测定方法,其特征在于:根据所 得表面电荷密度和比表面积,通过下式计算表面电荷总量:Tc=S×σ0

式中Tc是物质的表面电荷总量,单位C/g,σ0是表面电荷密度,S为比表面积。

10.如权利要求1至9中任一项所述的物质表面性质参数测定方法,其特征在于:步骤

1)中,使用酸溶液,通过恒流法对待测物表面进行饱和处理。

11.如权利要求10所述的物质表面性质参数测定方法,其特征在于:所述酸溶液为HCl或HNO3溶液。

12.如权利要求11所述的物质表面性质参数测定方法,其特征在于:步骤1)具体包括如下步骤:+

11)用0.1mol/l的HCl或HNO3溶液溶液匀速流过待测物,使待测物表面电荷全被H 和- -Cl(或NO3)所饱和;

+ - -

12)用水匀速流过待测物,洗去多余的H 和Cl(或NO3);

13)抽去待测物中的间隙水。

13.如权利要求10所述的物质表面性质参数测定方法,其特征在于:所述指示电解质的阴离子与所述酸的根相同。

14.如权利要求13所述的物质表面性质参数测定方法,其特征在于:所述指示电解质

2+ 2+ 2+ + + +

为“ACl2和BCl”或“A(NO3)2和BNO3”,其中,A 为Ca 或Mg ;B 为K 或Na。

15.如权利要求1所述的物质表面性质参数测定方法,其特征在于:步骤31)中,使用+ + 2+ 2+ + +“H-B-A ”复合电极和检测器检测所述本体溶液中A 、B 和H 的活度。

16.如权利要求1所述的物质表面性质参数测定方法,其特征在于:步骤32)中,迭代到第i=k+1次,当(Ik+1-Ik)/Ik+1<0.001时,终止迭代运算,将323)所得的最后结果作为平衡浓度值。