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Zeta電位怎么測?依據什么原理?

發表時間:2022-10-12      點擊次數:153
顆粒表面帶電的狀態首先取決于顆粒材料表面的官能團和化學結構,不同化學結構和電負性的官能團將直接影響顆粒表面的電荷種類和數量。然而跟粉末顆粒懸浮在空氣中不同,懸液中的顆粒一般周邊的介質是極性的溶液(比如水),這就意味著離子和電荷可以實現相對自由的移動,這樣緊密吸附的電荷會使顆粒在溶液中形成一個超過顆粒表面界限的雙電層:嚴密層和滑移層。在滑移層內,所有顆粒將會受靜電作用一起移動,滑移層以外則看作溶液環境,因此將顆?;茖游恢玫碾妱葜捣Q為Zeta電位,帶正電的顆粒電勢為正值,而帶負電的顆粒電勢值為負值,電勢值絕對值越大,則說明顆粒表面電荷密度越高。

現在市面上有很多種技術都可以實現電位測試,比如動態圖像電泳法、超聲波電泳技術等,但相對最為成熟的方法還是電泳光散射技術,其主要測試原理如下:
我們知道,對于一個帶電的顆粒,如果我們將其置于一個已知強度的電場中,由于電場力的存在,帶電粒子就會在電場中進行電泳運動,其中正電荷往負極走,負電荷往正極走。根據Henry方程,在單位電場條件下,顆粒的電泳遷移率將會直接正比于顆粒的Zeta電位。換句話說,只要能夠準確測量帶電粒子在電場中移動的速度,就可以通過Henry方程得到顆粒的Zeta電位。但對于微觀顆粒其尺寸非常小,移動速度又相對較慢,因此常規的測試方法要想準確測得顆粒的移動速度將會面臨較大挑戰,而電泳+光散射的方式,則恰恰可以較好地解決這個問題。根據光學多普勒效應,一束光照射到一個移動的物體上,散射光的頻率將會發生變化,物體移動越快,則反射波頻率變化越大,通過測量散射光頻率的變化,即可得到顆粒的移動速度,從而計算出顆粒的Zeta電位。

Zeta電位測量技術已經被廣泛的應用于工業和科研各個領域,比如陶瓷生產領域,我們需要測量陶瓷漿料的Zeta電位來考察漿料的存儲穩定性;在生物制藥領域,我們需要測試蛋白溶液的Zeta電位以盡量避免蛋白大分子的團聚;而在水處理領域則恰恰相反,需要加絮凝劑并將其電位調節到等電點附近,從而讓其變得更容易絮凝沉淀以便去除水中的顆粒雜質。


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