材料科學(xué)基礎(chǔ)試驗(yàn)課件-Zeta電位的測定

1、1Zeta電位測定電位測定Zeta電位的測定電位的測定儀器設(shè)備：Zeta Probe測試原理：電聲學(xué)原理2Zeta 電位測定儀電位測定儀ZetaProbeZetaProbe 測定儀測定儀特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)u 無須進(jìn)行樣品稀釋，樣品濃度最高可無須進(jìn)行樣品稀釋，樣品濃度最高可以為以為 60%(V/V) 。u 擁有已申請(qǐng)專利的多頻電聲學(xué)測量技擁有已申請(qǐng)專利的多頻電聲學(xué)測量技術(shù)。術(shù)。u 標(biāo)準(zhǔn)配置具有自動(dòng)滴定裝置標(biāo)準(zhǔn)配置具有自動(dòng)滴定裝置u 能快速精確地測定等電點(diǎn)（能快速精確地測定等電點(diǎn)（IEP）。）。u 采用堅(jiān)固的浸入式檢測傳感器，容易采用堅(jiān)固的浸入式檢測傳感器，容易清洗。清洗。u 可對(duì)糊狀及膠態(tài)樣品

2、進(jìn)行測定?？蓪?duì)糊狀及膠態(tài)樣品進(jìn)行測定。u 可自動(dòng)校正顆粒粒度效應(yīng)，配有底部可自動(dòng)校正顆粒粒度效應(yīng)，配有底部軸向攪拌，可處理高粘度樣品，不易軸向攪拌，可處理高粘度樣品，不易沉淀。沉淀。Zeta電位測定電位測定3背景資料背景資料 膠體膠體u膠體是一種顆粒分散在流體中的懸浮體膠體是一種顆粒分散在流體中的懸浮體u通常顆粒的直徑小于通常顆粒的直徑小于 1 微米，微米，u許多樣品均屬于膠體，如油漆、墨水、牛奶、血液，以及許多樣品均屬于膠體，如油漆、墨水、牛奶、血液，以及許多藥品和食品。許多藥品和食品。4顆粒的電荷顆粒的電荷u膠體顆粒是帶有電荷的膠體顆粒是帶有電荷的u可通過各種手段來控制其電荷，如調(diào)節(jié)可通過

3、各種手段來控制其電荷，如調(diào)節(jié) pHu每一個(gè)顆粒均被帶相反電荷的離子擴(kuò)散云所包圍每一個(gè)顆粒均被帶相反電荷的離子擴(kuò)散云所包圍5雙電層雙電層擴(kuò)散云擴(kuò)散云 + 表面電荷表面電荷 = 雙電層雙電層離子擴(kuò)散云顆粒表面具有相反的電荷6Zeta 電位電位 + 顆粒顆粒 測定這里的測定這里的 電位電位 電位電位 0 距離距離 在擴(kuò)散雙電層中在擴(kuò)散雙電層中 電位逐步下降電位逐步下降 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 電荷相反的離子電荷相反的離子 re7擴(kuò)散層的厚度擴(kuò)散層的厚度 擴(kuò)散層的厚度擴(kuò)散層的厚度 - -1 由下

4、式給定由下式給定110nmc其中其中 c 為電介質(zhì)的濃度，單位為為電介質(zhì)的濃度，單位為mM（毫摩爾（毫摩爾）這樣，對(duì)于濃度為這樣，對(duì)于濃度為1 mM的鹽溶液，的鹽溶液， -1 = 10 nm， 濃度為濃度為100 mM的鹽溶液，的鹽溶液， -1 = 1 nm。8 電位的重要意義電位的重要意義 Zeta電位能影響以下性能電位能影響以下性能 ：o 流變特性流變特性o 過濾過濾/脫水特性脫水特性o 儲(chǔ)存壽命儲(chǔ)存壽命o 膠體穩(wěn)定性膠體穩(wěn)定性 Zeta 電位是表面化學(xué)的一種度量單位，（例如顆粒表面的電位是表面化學(xué)的一種度量單位，（例如顆粒表面的涂層類型）。涂層類型）。9 決定了顆粒之間的力決定了顆粒之間

5、的力假如 足夠高, 顆粒依然處于分散狀態(tài)電排斥力 2范德華引力合力10ZetaProbe 儀實(shí)物圖儀實(shí)物圖傳感器探頭裝在底攪拌器中傳感器探頭裝在底攪拌器中所施加的電場穿越這個(gè)間隙用內(nèi)裝的傳感器測量11電聲學(xué)測量原理u在膠體溶液兩側(cè)施以電壓會(huì)產(chǎn)生在膠體溶液兩側(cè)施以電壓會(huì)產(chǎn)生聲波聲波u 測量所產(chǎn)生的聲波，就可以計(jì)測量所產(chǎn)生的聲波，就可以計(jì)算顆粒的動(dòng)態(tài)遷移率算顆粒的動(dòng)態(tài)遷移率dynamic mobility壓電傳感器壓電傳感器聲延遲線聲延遲線12電聲學(xué)測量原理( )sgpsgz zESAAzz儀器因素儀器因素顆粒的顆粒的體積分率體積分率顆粒的顆粒的密度密度溶劑溶劑的的密度密度聲學(xué)阻聲學(xué)阻抗因子抗因子

6、13為什么為什么 ESA 會(huì)和會(huì)和 Zeta 電位有關(guān)聯(lián)？電位有關(guān)聯(lián)？+ 電位越大，顆粒的運(yùn)動(dòng)速度就越快，這樣顆粒就會(huì)發(fā)射電位越大，顆粒的運(yùn)動(dòng)速度就越快，這樣顆粒就會(huì)發(fā)射出更強(qiáng)的聲波。出更強(qiáng)的聲波。14為什么為什么 ESA 會(huì)和會(huì)和 Zeta 電位有關(guān)聯(lián)？電位有關(guān)聯(lián)？+time顆粒粒徑越大，其運(yùn)動(dòng)速度就越慢，顆粒粒徑越大，其運(yùn)動(dòng)速度就越慢，聲強(qiáng)的變化就會(huì)滯后于電場的變化聲強(qiáng)的變化就會(huì)滯后于電場的變化所以所以ESA中的相位滯后是中的相位滯后是與顆粒粒徑有關(guān)的與顆粒粒徑有關(guān)的15實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟u檢查檢查Zeta Probe主機(jī)及其配件是否完好。主機(jī)及其配件是否完好。u開啟電腦和開啟電腦和Zeta Probe主機(jī)，打開測試軟件。主機(jī)，打開測試軟件。u進(jìn)行溫度校準(zhǔn)。進(jìn)行溫度校準(zhǔn)。u進(jìn)行進(jìn)行pH探頭校準(zhǔn)。探頭