以下為您詳細(xì)介紹 Zeta 電位的原理、測量及影響因素:
一、Zeta 電位的原理
Zeta 電位(ζ- 電位)是指剪切面(shear plane)的電位,是表征膠體分散系穩(wěn)定性的重要指標(biāo) 。分散粒子表面帶有電荷會(huì)吸引周圍的反號(hào)離子,這些反號(hào)離子在兩相界面呈擴(kuò)散狀態(tài)分布形成擴(kuò)散雙電層,根據(jù) stern 雙電層理論可將雙電層分為兩部分:stern 層和擴(kuò)散層 。stern 層為吸附在顆粒表面的一層電荷組成的緊密層,由顆粒表面到 stern 層平面的電位呈現(xiàn)下降趨勢,降到緊密層時(shí)的電位稱為 stern 電位;stern 層外異號(hào)離子成擴(kuò)散狀態(tài)分布,稱為擴(kuò)散層。當(dāng)施加外界電場時(shí),顆粒做電泳運(yùn)動(dòng),緊密層(stern 層)結(jié)合一定的內(nèi)部擴(kuò)散層與分散介質(zhì)發(fā)生相對移動(dòng)時(shí)的界面稱為滑動(dòng)面,顆粒表面電位降到滑動(dòng)面時(shí)的電位稱為 zeta 電位,即 zeta 電位是連續(xù)相與附著在分散粒子上的流體穩(wěn)定層之間的電勢差 。
二、Zeta 電位的測量方法
目前測量 zeta 電位的方法主要有電泳法、電滲法、流動(dòng)電位法以及超聲波法,其中以電泳法應(yīng)用最廣 。
電泳法:在外加電場的作用下,分散液中的帶電顆粒將向相反電荷的電極移動(dòng),其移動(dòng)速度與 zeta 電位的大小成正比,通過測量顆粒在特定電場中的電泳速度,可以得到 zeta 電位 。
電滲法:單位場強(qiáng)下的液體移動(dòng)速度稱為電滲速度,液體的電滲速度與固液兩相間的 ξ 電勢成簡單的正比關(guān)系,所以可以利用電滲來測量 ξ 電勢,但此法只限于能形成毛細(xì)管或多孔介質(zhì)的材料。
流動(dòng)電位法:當(dāng)電解質(zhì)溶液在一個(gè)帶電荷的絕緣表面流動(dòng)時(shí),表面的雙電層的自由帶電荷粒子將沿著溶液流動(dòng)方向運(yùn)動(dòng),這些帶電荷粒子的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致下游積累電荷,在上下游之間產(chǎn)生電位差就是流動(dòng)電勢。
超聲電聲法:在膠體溶液兩側(cè)施以電壓,帶點(diǎn)粒子運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生聲波,測量所產(chǎn)生的聲波,就可以計(jì)算顆粒的動(dòng)態(tài)遷移率,最后通過計(jì)算得到 zeta 電位。
三、Zeta 電位的影響因素
pH 的變化:這是影響 zeta 電位的主要因素。當(dāng)溶液的 pH 值變化時(shí),顆粒表面的電荷性質(zhì)和數(shù)量會(huì)發(fā)生改變。例如,對于帶負(fù)電的顆粒,在堿性條件下,顆粒會(huì)獲得更多的負(fù)電荷;而在酸性條件下,顆粒表面的電荷可能被中和,甚至帶上正電荷。在低 pH 值時(shí),zeta 電位可能為正;在高 pH 值時(shí),zeta 電位可能為負(fù),中間會(huì)存在一點(diǎn)通過零 zeta 電位,這一點(diǎn)稱為等電點(diǎn),通常在這一點(diǎn)膠體最不穩(wěn)定 。
溶液電導(dǎo)率的變化:雙電層的厚度與溶液中的離子濃度有關(guān),離子強(qiáng)度越高,雙電層愈壓縮。離子的化合價(jià)也會(huì)影響雙電層的厚度,三價(jià)離子(如 Al3 )將會(huì)比單價(jià)離子(如 Na )更多地壓縮雙電層。即使很低濃度的選擇性吸附離子,也可能對 zeta 電位有很大影響,有時(shí)甚至?xí)斐深w粒的電荷性質(zhì)發(fā)生改變(從帶負(fù)電變成帶正電,或從帶正電變成帶負(fù)電)。
某種特殊添加劑的濃度(如表面活性劑、高分子等):研究樣品中的添加劑濃度對產(chǎn)品 zeta 電位的影響,可為研發(fā)穩(wěn)定方案的產(chǎn)品提供有用信息。添加劑可能會(huì)與顆粒表面發(fā)生相互作用,從而改變顆粒表面的電荷狀態(tài)和 zeta 電位 。