zeta電位儀|百科

　　一、引言
 

　　zeta電位儀是一種用于測(cè)量懸浮液中顆粒物表面Zeta電位的精密儀器，被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、醫(yī)藥、食品、化妝品等多個(gè)領(lǐng)域。它通過(guò)測(cè)量顆粒的電泳遷移率和zeta電位，為理解顆粒的物理和化學(xué)性質(zhì)提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
 

　　二、基本原理
 

　　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(shì)差，是表征粒子表面電荷狀態(tài)的一個(gè)重要參數(shù)。zeta電位的大小和符號(hào)能夠反映出粒子表面的電性質(zhì)，進(jìn)而影響到粒子在溶液中的穩(wěn)定性和分散性。因此，準(zhǔn)確測(cè)量zeta電位對(duì)于理解粒子的物理和化學(xué)性質(zhì)具有重要意義。
 

　　zeta電位儀基于電泳光散射(ELS)原理工作。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)帶電顆粒在外加電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，電荷運(yùn)動(dòng)會(huì)使散射光產(chǎn)生頻率漂移(多普勒頻移)。通過(guò)采用頻譜漂移分析技術(shù)，可以計(jì)算出顆粒的電泳遷移率和zeta電位。
 

　　電泳光散射現(xiàn)象是通過(guò)光源發(fā)出的單色光照射到電泳池中的納米顆粒上，光通過(guò)顆粒時(shí)會(huì)發(fā)生散射。散射光的強(qiáng)度和頻率會(huì)受到顆粒大小、形狀、濃度以及Zeta電位的影響。因此，通過(guò)對(duì)散射光的檢測(cè)和分析，可以獲得納米顆粒的粒徑分布和zeta電位等信息。
 

　　在電泳池中，帶電納米顆粒會(huì)受到電場(chǎng)力的作用而產(chǎn)生電泳遷移。電泳池通常由兩個(gè)平行板電極組成，電極之間施加一定的電壓差，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)。納米顆粒在電場(chǎng)中遷移時(shí)，會(huì)帶動(dòng)周圍的介質(zhì)流動(dòng)，形成一個(gè)局部的流場(chǎng)。這個(gè)流場(chǎng)與電場(chǎng)相互作用，導(dǎo)致顆粒在電極之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，形成了“電泳譜圖”。
 

　　三、結(jié)構(gòu)與組成
 

　　1、光源：它發(fā)出一定波長(zhǎng)的單色光。該光通過(guò)電泳池中的納米顆粒時(shí)，會(huì)受到顆粒的散射。光源的穩(wěn)定性和光強(qiáng)直接影響到測(cè)量的準(zhǔn)確性。
 

　　2、光檢測(cè)器：光檢測(cè)器用于接收散射光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理。光檢測(cè)器的靈敏度和分辨率對(duì)于準(zhǔn)確測(cè)量zeta電位至關(guān)重要。
 

　　3、電泳池：電泳池是用于進(jìn)行電泳測(cè)量的關(guān)鍵部件。它通常由兩個(gè)平行板電極組成，電極之間施加一定的電壓差，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)。電泳池的設(shè)計(jì)和制造精度直接影響到電泳遷移率和zeta電位的測(cè)量準(zhǔn)確性。
 

　　4、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：它通過(guò)對(duì)散射光信號(hào)和電泳譜圖信號(hào)的處理和分析，計(jì)算出納米顆粒的粒徑分布、zeta電位等參數(shù)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通常采用專門的軟件進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)解析，用戶可以通過(guò)軟件界面輕松地操作儀器并進(jìn)行結(jié)果分析。
 

　　四、測(cè)量方法
 

　　1、樣品制備：首先，需要將待測(cè)樣品進(jìn)行適當(dāng)處理，使其分散在適當(dāng)?shù)娜軇┲小悠返闹苽溥^(guò)程對(duì)測(cè)量結(jié)果具有重要影響，因此需要嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行。
 

　　2、電場(chǎng)施加：將制備好的樣品注入電泳池中，并在電極之間施加一定的電壓差，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)。
 

　　3、散射光檢測(cè)：開啟光源，使單色光照射到電泳池中的納米顆粒上。光通過(guò)顆粒時(shí)發(fā)生散射，散射光被光檢測(cè)器接收并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。
 

　　4、數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)接收到的散射光信號(hào)和電泳譜圖信號(hào)進(jìn)行處理和分析，計(jì)算出納米顆粒的粒徑分布、電泳遷移率和zeta電位等參數(shù)。
 

　　五、應(yīng)用
 

　　1、半導(dǎo)體行業(yè)：
 

　　在半導(dǎo)體行業(yè)，可以用于研究晶體表面的凈化機(jī)制。通過(guò)測(cè)量晶體表面的zeta電位，可以了解表面電荷的分布和性質(zhì)，從而優(yōu)化凈化工藝，提高晶體的質(zhì)量和性能。
 

　　2、醫(yī)藥行業(yè)：
 

　　在醫(yī)藥行業(yè)，可以用于乳劑的分散和凝聚的模擬控制研究。通過(guò)測(cè)量乳劑顆粒的zeta電位和粒徑分布，可以了解乳劑的穩(wěn)定性和分散性，為藥物制劑的研發(fā)和生產(chǎn)提供重要依據(jù)。
 

　　此外，還可以用于蛋白質(zhì)功能和表面活性劑功能的研究。通過(guò)測(cè)量蛋白質(zhì)和表面活性劑分子的zeta電位，可以了解其在溶液中的電荷狀態(tài)和相互作用，為藥物開發(fā)和表面活性劑的選擇提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
 

　　3、食品行業(yè)：
 

　　在食品行業(yè)，可以用于研究乳劑、懸濁液和分散體系的穩(wěn)定性和分散性。通過(guò)測(cè)量食品顆粒的zeta電位和粒徑分布，可以了解食品的質(zhì)量和口感，為食品的加工和質(zhì)量控制提供重要依據(jù)。
 

　　4、化妝品行業(yè)：
 

　　在化妝品行業(yè)，可以用于研究化妝品中的顆粒分散性和穩(wěn)定性。通過(guò)測(cè)量化妝品顆粒的zeta電位和粒徑分布，可以了解化妝品的質(zhì)地和持久性，為化妝品的研發(fā)和生產(chǎn)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
 

　　5、環(huán)保行業(yè)：
 

　　在環(huán)保行業(yè)，可以用于研究水體中污染物的分散和遷移行為。通過(guò)測(cè)量水體中污染顆粒的Zeta電位和粒徑分布，可以了解污染物的穩(wěn)定性和遷移性，為環(huán)境污染的治理和監(jiān)測(cè)提供重要依據(jù)。
 

　　6、選礦行業(yè)：
 

　　在選礦行業(yè)，可以用于研究礦石顆粒的分散性和浮選性能。通過(guò)測(cè)量礦石顆粒的Zeta電位和粒徑分布，可以了解礦石的浮選效率和回收率，為礦石的選礦和提取提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
 

　　7、造紙行業(yè)：
 

　　在造紙行業(yè)，可以用于研究紙漿顆粒的分散性和穩(wěn)定性。通過(guò)測(cè)量紙漿顆粒的Zeta電位和粒徑分布，可以了解紙張的質(zhì)量和性能，為造紙工藝的優(yōu)化和紙張的質(zhì)量控制提供重要依據(jù)。
 

　　8、建筑行業(yè)：
 

　　在建筑行業(yè)，Zeta電位儀可以用于研究建筑材料中的顆粒分散性和穩(wěn)定性。通過(guò)測(cè)量建筑材料顆粒的Zeta電位和粒徑分布，可以了解建筑材料的耐久性和性能，為建筑材料的研發(fā)和生產(chǎn)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
 

　　六、維護(hù)與保養(yǎng)
 

　　1、定期清潔：定期進(jìn)行清潔，去除表面的灰塵和污垢，保持儀器的清潔和干燥。
 

　　2、校準(zhǔn)與驗(yàn)證：定期進(jìn)行校準(zhǔn)和驗(yàn)證，確保儀器的測(cè)量準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。
 

　　3、維護(hù)電泳池：電泳池是Zeta電位儀的關(guān)鍵部件之一，需要定期進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。注意檢查電極的腐蝕情況和電解液的清潔度，及時(shí)更換損壞的電極和污染的電解液。
 

　　4、保護(hù)光源和光檢測(cè)器：光源和光檢測(cè)器是核心部件，需要特別注意保護(hù)。避免長(zhǎng)時(shí)間暴露在強(qiáng)光下，防止灰塵和污垢的污染，確保光源的穩(wěn)定性和光檢測(cè)器的靈敏度。
 

　　5、合理存儲(chǔ)：在不使用時(shí)，應(yīng)將其存放在干燥、通風(fēng)、避光的地方，避免受潮和高溫的影響。
 

　　七、 選購(gòu)要點(diǎn)
 

　　1、樣品特性
 

　　若顆粒粒徑<1 μm，優(yōu)先選擇激光多普勒型；若粒徑較大(>1 μm)，流動(dòng)電位法更合適。
 

　　是否需要稀釋樣品？部分儀器需低濃度樣本。
 

　　2、精度與靈敏度
 

　　高精度實(shí)驗(yàn)(如藥物制劑)需選擇分辨率≤±1 mV的設(shè)備。
 

　　3、自動(dòng)化程度
 

　　自動(dòng)進(jìn)樣、數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能可提升實(shí)驗(yàn)效率。
 

　　4、預(yù)算
 

　　學(xué)術(shù)研究可選入門級(jí)型號(hào)，工業(yè)級(jí)設(shè)備功能更全面。