《zeta電位測量》word版

《《zeta電位測量》word版》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、動(dòng)態(tài)光散射基本原理及其在納米科技中的應(yīng)用——Zeta電位測量前言：Zeta電位是納米材料的一種重要表征參數(shù)?，F(xiàn)代儀器可以通過簡便的手段快速準(zhǔn)確地測得。大致原理為：通過電化學(xué)原理將Zeta電位的測量轉(zhuǎn)化成帶電粒子淌度的測量，而粒子淌度的測量測是通過動(dòng)態(tài)光散射，運(yùn)用波的多普勒效應(yīng)測得。1.Zeta電位與雙電層（圖1）??????粒子表面存在的凈電荷，影響粒子界面周圍區(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)粒子周圍均存在雙電層。圍繞粒子的液體層存在兩部分：一是內(nèi)層區(qū)，稱為Stern層，其中離子與

2、粒子緊緊地結(jié)合在一起；另一個(gè)是外層分散區(qū)，其中離子不那么緊密的與粒子相吸附。在分散層內(nèi)，有一個(gè)抽象邊界，在邊界內(nèi)的離子和粒子形成穩(wěn)定實(shí)體。當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)（如由于重力），在此邊界內(nèi)的離子隨著粒子運(yùn)動(dòng)，但此邊界外的離子不隨著粒子運(yùn)動(dòng)。這個(gè)邊界稱為流體力學(xué)剪切層或滑動(dòng)面（slippingplane）。在這個(gè)邊界上存在的電位即稱為Zeta電位。2.Zeta電位與膠體的穩(wěn)定性（DLVO理論）??在1940年代Derjaguin,Landau,Verway與Overbeek提出了描述膠體穩(wěn)定的理論，認(rèn)為膠體體系的穩(wěn)定性是當(dāng)顆粒相互接近時(shí)它們之間

3、的雙電層互斥力與范德瓦爾互吸力的凈結(jié)果。此理論提出當(dāng)顆粒接近時(shí)顆粒之間的能量障礙來自于互斥力，當(dāng)顆粒有足夠的能量克服此障礙時(shí)，互吸力將使顆粒進(jìn)一步接近并不可逆的粘在一起。（圖2）??????Zeta電位可用來作為膠體體系穩(wěn)定性的指示：如果顆粒帶有很多負(fù)的或正的電荷,也就是說很高的Zeta電位,它們會(huì)相互排斥,從而達(dá)到整個(gè)體系的穩(wěn)定性；如果顆粒帶有很少負(fù)的或正的電荷,也就是說它的Zeta電位很低,它們會(huì)相互吸引,從而達(dá)到整個(gè)體系的不穩(wěn)定性。一般來說,Zeta電位愈高,顆粒的分散體系愈穩(wěn)定，水相中顆粒分散穩(wěn)定性的分界線一般認(rèn)為在+30

4、mV或-30mV，如果所有顆粒都帶有高于+30mV或低于-30mV的zeta電位,則該分散體系應(yīng)該比較穩(wěn)定3.影響Zeta電位的因素??分散體系的Zeta電位可因下列因素而變化:A.pH的變化B.溶液電導(dǎo)率的變化C.某種特殊添加劑的濃度,如表面活性劑,高分子測量一個(gè)顆粒的zeta勢能作為上述變量的變化可了解產(chǎn)品的穩(wěn)定性，反過來也可決定生成絮凝的最佳條件。3.1Zeta電位與pH（圖3）??????影響zeta電位最重要的因素是pH，當(dāng)談?wù)搝eta電位時(shí)，不指明pH根本一點(diǎn)意義都沒有。假定在懸浮液中有一個(gè)帶負(fù)電的顆粒；假如往這一懸浮

5、液中加入堿性物質(zhì)，顆粒會(huì)得到更多的負(fù)電；假如往這一懸浮液中加入酸性物質(zhì)，在一定程度時(shí)，顆粒的電荷將會(huì)被中和；進(jìn)一步加入酸，顆粒將會(huì)帶更多的正電。????Zeta電位對(duì)pH作圖在低pH將是正的，在高pH將是負(fù)的，這中間一定有一點(diǎn)會(huì)通過零zeta電位，這一點(diǎn)稱為等電點(diǎn)，是相當(dāng)重要的一點(diǎn)，通常在這一點(diǎn)膠體是最不穩(wěn)定的。3.2Zeta電位與電導(dǎo)率雙電層的厚度與溶液中的離子濃度有關(guān)，可根據(jù)介質(zhì)的離子強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，離子強(qiáng)度越高，雙電層愈壓縮同，離子的化合價(jià)也會(huì)影響雙單層的厚度，三價(jià)離子(Al3+)將會(huì)比單價(jià)離子(Na+)更多的壓縮雙電層。無機(jī)

6、離子可有兩種方法與帶電表面相作用：1.非選擇性吸附.對(duì)于等電點(diǎn)沒有影響2.選擇性吸附.會(huì)改變等電點(diǎn)??????即使很低濃度的選擇性吸附離子,也會(huì)對(duì)Zeta電位有很大的影響，有時(shí)選擇性吸附離子甚至?xí)斐深w粒從帶負(fù)電變成帶正電,從帶正電變成帶負(fù)電。3.3Zeta電位與添加劑濃度????研究樣品中的添加劑濃度對(duì)產(chǎn)品zeta電位的影響可為研發(fā)穩(wěn)定配方的產(chǎn)品提供有用的信息，樣品中已知雜質(zhì)對(duì)zeta電位的影響可作為研制抗絮凝的產(chǎn)品的有力工具。4.帶電粒子的動(dòng)電學(xué)效應(yīng)????表面電荷的存在使得顆粒在一外加電場中呈現(xiàn)某些特殊效應(yīng)，這些效應(yīng)總稱為動(dòng)

7、電學(xué)效應(yīng)，根據(jù)引入運(yùn)動(dòng)的方式，有四種不同的動(dòng)電學(xué)效應(yīng)：電泳:在外加電場中帶電顆粒相對(duì)于靜止懸浮液體的運(yùn)動(dòng)電滲:在外加電場中相對(duì)于靜止帶電表面的液體運(yùn)動(dòng)流動(dòng)電勢:當(dāng)液體流過靜止表面時(shí)所產(chǎn)生的電場沉降電勢:當(dāng)帶電顆粒在靜止液體中流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的電場5.Zeta電位測量理論??????在一平行電場中,帶電顆粒向相反極性的電極運(yùn)動(dòng)，顆粒的運(yùn)動(dòng)速度與下列因素有關(guān):電場強(qiáng)度，介質(zhì)的介電常數(shù)，介質(zhì)的粘度（均為已知參數(shù)）Zeta電位（未知參數(shù)）Zeta電位與電泳淌度之間由Henry方程相連（圖4）由Henry方程可以看出，只要測得粒子的淌度，查到介

8、質(zhì)的粘度、介電常數(shù)等參數(shù)，就可以求得Zeta電位。6.淌度測量方法6.1直接觀測法????在早期，測量粒子淌度時(shí)，是在分散體系兩端加上電壓，用顯微裝置觀測。6.2多普勒效應(yīng)測量法??????當(dāng)測量一個(gè)速度為C，頻率為no的波時(shí)，假如波源與探測器之間