Sanace zdiva X. – Způsoby snížení vlhkosti zdiva: Elektroosmóza

 

První pokus dokládající existenci elektrokinetických jevů byl uskutečněn roku 1807 profesorem F. F. Reussem na univerzitě v Moskvě. Po zapojení stejnosměrného proudu do skleněné U-trubice s vodou, v jejímž ohbí byla vrstva práškového křemene, zjistil, že voda není v oba ramenech stejně vysoko, jak by podle zákona o spojených nádobách měla být, ale že u katodie vystoupila mnohem výše než u anody. Tímto pozorováním byl objeven fyzikální jev, který dodnes označujeme jako elektroosmózu.

Postupem času byly objeveny a popsány další příbuzné fyzikální jevy, které se navzájem l pohybem pevné a tekuté fáze. Společná fyzikální podstata přisoudila těmto dějům jednotně název elektrokinetické jevy. Jsou to:

- potenciál proudění (obr. 8.98);

- elektroosmóza;

- potenciál sedimentace (obr. 8.99);

- elektroosmotický tlak;

- elektroforéza (obr. 8.100).

Padesát let po pokusu F. F. Reusse byly zjištěny G. Wiedermannem první zákonitosti pohybu vody porézním prostředím vlivem působení stejnosměrného elektrického napětí. Wiedermarnn zjistil, že objem kapaliny převedené působením elektrického pole diafragmatem za tutéž dobu je úměrný velikosti elektrického proudu a nezáleží na tloušťce a průřezu diafragmatu. V roce 1878 se podařilo německému fyzikovi H. Helmholtzovi formulovat matematicky obecné zákonitosti elektroosmózy.

- poměr objemu kapaliny převedené elektroosmoticky za jednotku času a proudu je nezávislý na rozměrech materiálu;

- poměr elektroosmotického tlaku a proudu je úměrný poměru délky a průřezu diafragmatu; - prodaný materiál je objem převedené kapaliny i elektroosmotický tlak úměrný zapojenému potenciálnímu rozdílu;

- pro kruhovou válcovou kapiláru je poměr elektroosmotického tlaku a zapojeného potenciálního rozdílu úměrný průřezu kapiláry.

Elektroosmóza je jev zcela obecný a vzniká v soustavách složených z porézní pevné fáze, kde jsou póry vyplněny tekutou fází za vzniku elektrické difuzní dvojvrstvy na rozhraní oba fází. Zpravidla jsou tyto jevy výrazné tam, kde kapalnou fází prostředí je voda, jejíž molekuly jsou výraznými elektrickými dipóly. Molekuly vody jsou částice, v nichž je centrum záporné ho elektrického náboje zřetelně místně odlišné od centra nábojů kladných.

- v homogenním elektrickém poli (např. mezi rozlehlými vzájemně rovnoběžnými row nými elektrodami) jsou natáčeny kladným pólem ke katodě a záporným k anodě, ale k žádné z nich nejsou přitahovány;

- v homogenním elektrickém poli (např. v okolí bodového náboje) jsou molekuly vode nejenom natáčeny, ale také puzeny směrem spádu potenciálu pole.

Druhý elektrochemický jev, který za určitých podmínek elektroosmózu doprovází na rozhraní tuhá fáze — roztok, se nazývá elektrolýza. Jak již bylo řečeno, hnací silou přenosu vody je spád potenciálu v daném prostředí. Elektrické napětí lze do vzorku vložit prostřednictvím galvanického článku vytvořeného z rozpustné anody a inertní katody nebo vložením stejnosměrného napětí ze samostatného zdroje. Uzavřeným elektrickým obvodem, který tvoří zdroj, kovové přívody, elektrody a elektrolyt ve zdivu, prochází elektrický proud. Tento proud se ve vnějších kovových přívodech a elektrodách (které představují vodiče první třídy) uskutečňuje tokem elektronů. V elektrolytu (jež je vodičem druhé třídy) je tok proudu zprostředkován ionty. lonty nesoucí kladný náboj (kationty) se účinkem elektrického pole mezi elektrodami pohybují k opačně nabité elektrodě, tj. ke katodě, a ionty se záporným nábojem (anionty) se pohybují k anodě.

Přechod elektronu z pevné fáze (např. kovového vodiče) a zpět přes fázové rozhraní je doprovázen chemickými reakcemi spojenými s příjmem a uvolňováním elektronů. Podmínkou těchto elektrochemických reakcí je, aby elektrický potenciál byl větší než termodynamická hodnota napětí kyslíko-vodíkového článku, tj. 1,23 V při 25 *C. Vzhledem k pomalosti elektrochemických reakcí a k různým ztrátám v průběhu přechodu je potřebné dodávané napětí zpravidla podstatně vyšší než je tato termodynamická hodnota.

Jev, při němž dochází k přijetí elektronu iontem na katodě, se nazývá redukcí a jev opačný, probíhající na anodě, se nazývá oxidací. lonty zde uvolňují elektrony a předávají je do vnějšího proudového zdroje, přičemž se příslušné ionty oxidují.

Při elektroosmotickém vysoušení dochází k následujícím elektrodovým reakcím:

- vylučování vodíku z molekul vody na katodě;

- rozpouštění kyslíku na rozhraní voda — vzduch; 

- uvolňování vodíku a kyslíku na anodě;

- vylučování chloru.