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Zeta电位怎么测?依据什么原理?

发表时间:2022-10-12      点击次数:306
颗粒表面带电的状态首先取决于颗粒材料表面的官能团和化学结构,不同化学结构和电负性的官能团将直接影响颗粒表面的电荷种类和数量。然而跟粉末颗粒悬浮在空气中不同,悬液中的颗粒一般周边的介质是极性的溶液(比如水),这就意味着离子和电荷可以实现相对自由的移动,这样紧密吸附的电荷会使颗粒在溶液中形成一个超过颗粒表面界限的双电层:严密层和滑移层。在滑移层内,所有颗粒将会受静电作用一起移动,滑移层以外则看作溶液环境,因此将颗粒滑移层位置的电势值称为Zeta电位,带正电的颗粒电势为正值,而带负电的颗粒电势值为负值,电势值绝对值越大,则说明颗粒表面电荷密度越高。

现在市面上有很多种技术都可以实现电位测试,比如动态图像电泳法、超声波电泳技术等,但相对最为成熟的方法还是电泳光散射技术,其主要测试原理如下:
我们知道,对于一个带电的颗粒,如果我们将其置于一个已知强度的电场中,由于电场力的存在,带电粒子就会在电场中进行电泳运动,其中正电荷往负极走,负电荷往正极走。根据Henry方程,在单位电场条件下,颗粒的电泳迁移率将会直接正比于颗粒的Zeta电位。换句话说,只要能够准确测量带电粒子在电场中移动的速度,就可以通过Henry方程得到颗粒的Zeta电位。但对于微观颗粒其尺寸非常小,移动速度又相对较慢,因此常规的测试方法要想准确测得颗粒的移动速度将会面临较大挑战,而电泳+光散射的方式,则恰恰可以较好地解决这个问题。根据光学多普勒效应,一束光照射到一个移动的物体上,散射光的频率将会发生变化,物体移动越快,则反射波频率变化越大,通过测量散射光频率的变化,即可得到颗粒的移动速度,从而计算出颗粒的Zeta电位。

Zeta电位测量技术已经被广泛的应用于工业和科研各个领域,比如陶瓷生产领域,我们需要测量陶瓷浆料的Zeta电位来考察浆料的存储稳定性;在生物制药领域,我们需要测试蛋白溶液的Zeta电位以尽量避免蛋白大分子的团聚;而在水处理领域则恰恰相反,需要加絮凝剂并将其电位调节到等电点附近,从而让其变得更容易絮凝沉淀以便去除水中的颗粒杂质。


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