Was ist Elektroosmose?
In einem Phänomen namens Elektroosmose können Flüssigkeiten durch winzige Räume in einer Barriere bewegt werden, wenn eine elektrische Ladung vorliegt. Es kommt in natürlichen Stoffen wie Erde sowie in Mauerwerksprodukten wie Ziegel und Zement vor. Die Analyse der Elektroosmosephysik erfolgt durch Modellierung kleiner Röhren, die als Mikrokanäle bezeichnet werden. Die Wand eines Kanals im Boden oder Beton enthält positiv geladene Ionen. Die innere Oberfläche ist negativ geladen, wodurch die elektrische Doppelschicht entsteht, durch die sich die Flüssigkeit bewegt.
Die Elektroosmose wird auch von der Art des Materials beeinflusst, das den Raum auskleidet, sowie von der Flüssigkeit, die durch ihn fließt, wie z. B. Wasser oder Chemikalien, die in industriellen Prozessen verwendet werden. Flüssigkeiten bewegen sich normalerweise mit der gleichen Geschwindigkeit durch die Breite des Rohrs oder des Raums, aber auf mikroskopischer Ebene befindet sich eine Schicht langsamer bewegter Flüssigkeit dort, wo sich die positive Ladung befindet. In der Biologie kann dies erklären, wie Flüssigkeit durch die kleinen Vesikel in Pflanzen transportiert wird, was als Elektroosmose-Gefäßpflanzenbiologie bekannt ist. Wasser aus dem Boden muss durch die Stängel und Zweige von Bäumen und Pflanzen gezogen werden, damit Nährstoffe überall hin gelangen können.
Neben dieser Art der Osmose treten auch andere Prozesse auf, beispielsweise die Bewegung geladener Teilchen in einer Flüssigkeit oder die Elektrophorese sowie die tatsächliche Bewegung dieser Flüssigkeit innerhalb des elektrischen Feldes, die als Elektroendosmose bezeichnet wird. Die Eigenschaften dieser Prozesse können wissenschaftlich gemessen und modelliert werden. Dies hat es den Ingenieuren ermöglicht, Wege zu finden, um Elektroosmose als Vorteil zu nutzen, anstatt Wohnhäuser und Tiefbauprojekte zu belasten.
Die Menschen haben dies genutzt, um Wasser zu dekontaminieren und Barrieren zu schaffen, die den Boden auf Hügeln stabiler machen. Die Bodeneigenschaften können auf natürliche Weise geändert werden, indem die Dicke der elektrischen Doppelschicht angepasst wird, was sich auf den Säuregehalt des Bodens auswirken kann. Die Änderung des Feuchtigkeitsgehalts ermöglicht auch effizientere Möglichkeiten zur Änderung des Volumens und der Haftung verschiedener Bodentypen. Diese Änderungen können im Labor maßstabsgetreu modelliert werden, sodass Ingenieure wissen, wie sie die Elektroosmosephysik in der realen Welt am besten nutzen können.
Es wurden verschiedene Methoden entwickelt, um Wasser aus Kellern fernzuhalten, und Elektroosmose ist eine effiziente Methode, um Feuchtigkeit von Wänden fernzuhalten. Wasser kann mit einem Elektroosmose-Feuchtigkeitsschutzsystem, das über Titananoden eine elektrische Spannung hinzufügt, aus Wandhohlräumen ferngehalten werden, um zu verhindern, dass Flüssigkeiten in den Boden gelangen. Die Feuchtigkeit fließt dann harmlos in den Boden zurück.