粒子表面存在的凈電荷,影響粒子界面周?chē)鷧^(qū)域的離子分布,導(dǎo)致接近表面抗衡離子(與粒子電荷相反的離子)濃度增加。于是,每個(gè)粒子周?chē)嬖陔p電層。
Zeta電位儀可用于測(cè)定分散體系顆粒物的固-液界面電性(ζ電位),也可用于測(cè)量乳狀液液滴的界面電性,也可用于測(cè)定等電點(diǎn)、研究界面反應(yīng)過(guò)程的機(jī)理。通過(guò)測(cè)定粉體的Zeta電位,從pH-Zeta電位關(guān)系圖上求出等電點(diǎn),是認(rèn)識(shí)粉體表面電性的重要方法,在粉體表面處理中也是重要的手段。
Zeta電位樣品制備有2個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題:
1)合適的濃度;
2)保證檢測(cè)體系和實(shí)際體系的一致性,包括:pH、系統(tǒng)的總離子濃度、存在的任何表面活性劑或聚合物的濃度。
1. 至低濃度
在Zeta電位測(cè)試過(guò)程中所需的最小光強(qiáng)為20 kcps。因此至低濃度取決于相對(duì)折光指數(shù)差(粒子和溶劑間的折光指數(shù)差值)和粒子尺寸。
粒子的尺寸越大所產(chǎn)生的散射光越強(qiáng),所需的濃度也就越低。對(duì)于折光指數(shù)差較大的樣品,譬如TiO2粒子的水性懸浮液,TiO2的折光指數(shù)為2.5,與水的折光指數(shù)差較大,有較強(qiáng)的散射能力。因此對(duì)于300 nm的TiO2粒子,最小濃度可以為10-6 w/v %。對(duì)于折光指數(shù)差很小的樣品,比如蛋白質(zhì)溶液,至低濃度會(huì)高很多。通常至低濃度需要在0.1-1 w/v %之間才能有足夠的散射光強(qiáng)進(jìn)行Zeta電位測(cè)量。最終,對(duì)于特定樣品進(jìn)行一個(gè)成功的Zeta電位測(cè)量的至低濃度,應(yīng)該由試驗(yàn)實(shí)際測(cè)量得到。
2. 最高濃度
Zeta電位測(cè)量過(guò)程中的散射光在向前的角度收集,因此激光應(yīng)該保證能夠穿過(guò)樣品。如果樣品的濃度過(guò)高,則激光將會(huì)由于樣品的散射衰減很多,相應(yīng)的降低檢測(cè)到的散射光光強(qiáng)。為了補(bǔ)償此影響,衰減器會(huì)讓更過(guò)的激光通過(guò)。最終,樣品的濃度范圍必須由測(cè)定不同濃度下的Zeta電位的試驗(yàn)決定,由此來(lái)得到濃度對(duì)Zeta電位的影響。
3. 稀釋介質(zhì)
大多數(shù)樣品的分散相,可以歸于以下兩類(lèi):
1)介電常數(shù)大于20的分散劑被定義為極性分散劑,如乙醇和水。
2)介電常數(shù)小于20的分散劑被定義為非極性或低極性分散劑,如碳?xì)浠衔镱?lèi)、高級(jí)醇類(lèi)。
多數(shù)樣品要求稀釋,稀釋介質(zhì)對(duì)于檢測(cè)結(jié)果的可靠性是非常重要的。Zeta電位依賴于分散相的組成,因?yàn)樗鼪Q定了粒子表面的特性。所給出的測(cè)量結(jié)果,如沒(méi)有提及所分散的介質(zhì),則是沒(méi)有太大意義的。
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