zeta電位測試PPT優(yōu)秀課件

1、1 ZETA電位測試 專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù) 蔡鑫奇 2014.04.02 1/20 2 2/20 內(nèi)容摘要：內(nèi)容摘要： 1.； 2. 3. 4. 3 膠體顆粒在液體中是帶電的。當(dāng)固體與液體 接觸時(shí)，固液兩相界面上就會(huì)帶有相反符 號(hào)的電荷。 3/20 Zeta電位（Zeta potential），又叫電動(dòng)電位 或電動(dòng)電勢(shì)（-電位或-電勢(shì)），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)。 4 Stern模型： 擴(kuò)散雙電層可分為兩層： 一層為緊靠粒子表面的緊密 層（亦稱Stern層或吸附層） 另一層為擴(kuò)散層。 4/20 5 5/20 6 由于質(zhì)點(diǎn)表面總有一定數(shù)量

2、的溶劑分子與其緊密結(jié)合， 因此在電動(dòng)現(xiàn)象中，這部分 溶劑分子與粒子將作為一個(gè) 整體運(yùn)動(dòng)，在固液相之間 發(fā)生相對(duì)移動(dòng)時(shí)也有剪切面存在。盡管剪切面的確切位置不知 道，但可以合理地認(rèn)為它在Stern層之外，并深入到擴(kuò)散層之中。 Stern模型： 6/20 7 1 1、DLVODLVO理論理論（描述膠體穩(wěn)定（描述膠體穩(wěn)定 的理論）：膠體體系的穩(wěn)定性的理論）：膠體體系的穩(wěn)定性 是當(dāng)顆粒相互接近時(shí)它們之間是當(dāng)顆粒相互接近時(shí)它們之間 的的雙電層互斥力雙電層互斥力與與范德瓦爾斯范德瓦爾斯 互吸力互吸力的凈結(jié)果。的凈結(jié)果。 此理論提出：當(dāng)顆粒彼此接近此理論提出：當(dāng)顆粒彼此接近 時(shí)它們之間的能量障礙來自于時(shí)它們之

3、間的能量障礙來自于 互斥力，當(dāng)顆粒有足夠的能量互斥力，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粒進(jìn)一步接近并不可逆的粘在 一起。一起。 7/20 8 2 2、ZetaZeta電位可用來作為膠體體系穩(wěn)定性的指標(biāo)電位可用來作為膠體體系穩(wěn)定性的指標(biāo) 如果顆粒帶有很多負(fù)的或正的電荷如果顆粒帶有很多負(fù)的或正的電荷, ,也就是說也就是說 很高的很高的ZetaZeta電位電位, ,它們會(huì)相互排斥它們會(huì)相互排斥, ,從而達(dá)到整個(gè)從而達(dá)到整個(gè) 體系的穩(wěn)定性。體系的穩(wěn)定性。 如果顆粒帶有很少負(fù)的或正的電荷如果顆粒帶有很少負(fù)的或正的電荷, ,也就是說也就是

4、說 它的它的ZetaZeta電位很低電位很低, ,它們會(huì)相互吸引它們會(huì)相互吸引, ,從而達(dá)到整從而達(dá)到整 個(gè)體系的不穩(wěn)定性。個(gè)體系的不穩(wěn)定性。 8/20 9 +30mV -30mV 負(fù) zeta 電位 正 zeta 電位 穩(wěn)定 穩(wěn)定 不穩(wěn)定 0mv l一般來說一般來說, Zeta, Zeta電位愈高電位愈高, , 顆粒的分散體系愈穩(wěn)定。顆粒的分散體系愈穩(wěn)定。 l水相中顆粒分散穩(wěn)定性的水相中顆粒分散穩(wěn)定性的 分界線一般認(rèn)為在分界線一般認(rèn)為在+30mV+30mV 或或-30mV-30mV。 l如果所有顆粒都帶有高于如果所有顆粒都帶有高于 +30+30mVmV或低于或低于-30mV-30mV的的ze

5、tazeta 電位電位, ,則該分散體系應(yīng)該則該分散體系應(yīng)該 比較穩(wěn)定。比較穩(wěn)定。 9/20 10 l分散體系的分散體系的ZetaZeta電位可因下列因素而變化電位可因下列因素而變化 : : pH pH 的變化的變化 溶液電導(dǎo)率的變化溶液電導(dǎo)率的變化 某種特殊添加劑的濃度某種特殊添加劑的濃度, ,如表面活性劑如表面活性劑, ,高分高分 子子 l測量一個(gè)顆粒的測量一個(gè)顆粒的zetazeta電位隨上述變量的變電位隨上述變量的變 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。生成絮凝的最佳條件。 10/20 11 2 24 46 68 81 10 01

6、 1 - - 6 60 0 - - 4 40 0 - - 2 20 0 0 0 2 20 0 4 40 0 6 60 0 等電點(diǎn)等電點(diǎn) Zeta Potential (mV)Zeta Potential (mV) pHpH 2 2 穩(wěn)定穩(wěn)定 穩(wěn)定穩(wěn)定 不穩(wěn)定不穩(wěn)定 pHpH影響影響zetazeta電位最重要的因素電位最重要的因素 11/20 12 2 . 1 2 . 1 電位測量光路配置電位測量光路配置 12/20 13 2 . 22 . 2 ZetaZeta電位測量理論電位測量理論 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)

7、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 13/20 14 )( 3 2 agU E E U -電泳淌度 )(ga -Henry函數(shù) -介電常數(shù)（F/m） -zeta電位（mv） -粘度（Poise） Huckel近似smoluchowski近似 0 . 1)(ga5 . 1)(ga Zeta電位計(jì)算公式 E U 2 3 E U 14/20 15 由Henry方程可以看出，只要測得粒子的 淌度（單位電場下的電泳速度稱為淌度 ）， 查到介質(zhì)的粘度、介電常數(shù)等參數(shù)，就 可以求得Zeta電位。 15/20 16 2.3.1淌度測量方法 多普勒效

8、應(yīng)測量法 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。 16/20 17 2.3.2多普勒效應(yīng)測量 法 當(dāng)測量一個(gè)速度為C，頻率為 的波時(shí)，假如波 源與探測器之間有一相對(duì)運(yùn)動(dòng)（速度V), 所測到的 波頻率將會(huì)有一多普勒位移。 在電場作用下運(yùn)動(dòng)的粒子，當(dāng)激光打到粒子上時(shí)， 散射光頻率會(huì)有變化。散射光與參考光疊加后頻 率變化表現(xiàn)得更為直觀，更容易觀測。將光信號(hào) 的頻率變化與粒子運(yùn)動(dòng)速度聯(lián)系起來，即可測得 粒子的淌度。（如下圖） 17/20 1 f 18 散射光與入射光頻率相同 散射光與入射光頻率不同 參考光F1與散射光F2 參考光F1與散射光F2 ABA . . (設(shè)顆粒運(yùn)動(dòng)速度為v) 當(dāng)v=0時(shí) 當(dāng)v0時(shí) 2.3.2多普勒效應(yīng)測量 法 18/20 激光波向左傳播 c 19 . . 2.3.2多普勒效應(yīng)測量 法 19/20 粒子運(yùn)動(dòng)速度 ，入射光速度 ，波長 ，頻率 ； 散射光頻率 .（設(shè)頻率差 ） c 1 f 2 f