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使用BAT-1检测不同pH环境中氧化铁黄的Zeta电位

更新时间:2023-04-20      点击次数:1155

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Α-FeOOH,呈黄色,被称为氧化铁黄(简称铁黄),铁黄形貌多为针状结构,具有较好的遮盖力、耐光性、耐候性、耐酸碱性以及吸收紫外光线等优点,被广泛的应用于皮革、透明塑料、闪光涂料、油墨、颜料等方面,除此之外在精细陶瓷,催化剂以及生物工程领域也有良好的应用前景。

由于氧化铁黄在177以上时,将会失去结合水并转化为氧化铁红,为了提高氧化铁黄的耐热性,通常采用表面改性技术,使氧化铁黄在高温下保持良好的稳定性。不同的改性方法,使氧化铁黄的表面带电性发生改变。

Zeta电位是颗粒表面化学的体现,依赖于颗粒表面的化学组成和周围溶液环境,不同的pH下,体现Zeta电位不同。环境pH对于Zeta电位的影响是多种因素共同作用的结果,首先pH的改变影响颗粒表面基团的离解平衡其次溶液环境中[H]+[OH]-离子浓度不同,会影响这两种离子在颗粒表面的吸附效果最后滴定过程中加入酸或者碱不但会改变环境的pH还同时改变环境的离子强度。在解释滴定曲线的时候需要综合考虑这些影响因素。

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| BeNano 180 Zeta Pro与 BAT-1自动滴定仪

样品制备和测试条件

将氧化铁黄粉末分散在纯净水中得到母液,水域超声5分钟使其分散。检测其pH为5.8,初始Zeta电位为正值。通过BeNano主机和BAT-1自动滴定仪进行pH滴定操作,向溶液中滴加NaOH水溶液改变体系的pH。终点pH设定为12,pH间隔为1,冗余度0.2pH值。

通过BeNano内置的温度控制系统开机默认测试温度控制为25±0.1,采用毛细管电极进行测试。每一个样品在放入样品池后进行一次测试。

测试结果和讨论

通过检测不同pH下样品的Zeta电位值,我们得到Zeta电位随pH的变化曲线。

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 |  Zeta电位(上图)和电导率(下图)对于pH的依赖性曲线

从图中可以看出,氧化铁黄样品在低pH范围时Zeta电位为正值,说明其颗粒物上带有较多正电,随着pH升高,Zeta电位逐渐向0趋近,在pH=6.66时达到等电点,此时Zeta电位值为0。随着pH继续升高,[OH]-浓度升高,颗粒开始携带负电荷,其Zeta电位随pH升高绝对值逐渐增大。

相对较高的pH(10~12)范围(颗粒携带较多负电)悬浮液的Zeta电位绝对值比较高,说明体系在此范围内相对比较稳定,不容易团聚,而在等电点附近Zeta电位较低,体系的稳定性相对较差。

pH达到11之后,颗粒表面的负电荷基本达到饱和,即使pH继续升高,颗粒表面也无法携带更多负电荷。此时继续加入NaOH溶液在pH升高的同时,离子强度也逐渐升高。在颗粒表面电荷基本饱和的情况下,Zeta电位绝对值不再变高,而且随离子强度加大,电导率迅速上升,屏蔽效应逐渐增加,Zeta电位绝对值有缓缓变小的趋势。

结论

通过BeNano纳米粒度及Zeta电位仪和BAT-1自动滴定仪表征了一个氧化铁黄样品在不同pH条件下的Zeta电位信息。结果表明,氧化铁黄在pH=6.66时,为其体系的等电点,在等电点附近Zeta电位绝对值相对较低,体系处于不稳定状态。而当较高(pH=10~12)时其体系的Zeta电位绝对值较高,处于相对稳定状态。



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