zeta電位測試PPT優(yōu)秀課件

1、1 ZETA電位測試 專業(yè)：電子科學與技術 蔡鑫奇 2014.04.02 1/20 2 2/20 內容摘要：內容摘要： 1.； 2. 3. 4. 3 膠體顆粒在液體中是帶電的。當固體與液體 接觸時，固液兩相界面上就會帶有相反符 號的電荷。 3/20 Zeta電位（Zeta potential），又叫電動電位 或電動電勢（-電位或-電勢），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。 4 Stern模型： 擴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） 另一層為擴散層。 4/20 5 5/20 6 由于質點表面總有一定數(shù)量

2、的溶劑分子與其緊密結合， 因此在電動現(xiàn)象中，這部分 溶劑分子與粒子將作為一個 整體運動，在固液相之間 發(fā)生相對移動時也有剪切面存在。盡管剪切面的確切位置不知 道，但可以合理地認為它在Stern層之外，并深入到擴散層之中。 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 是當顆粒相互接近時它們之間是當顆粒相互接近時它們之間 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果。的凈結果。 此理論提出：當顆粒彼此接近此理論提出：當顆粒彼此接近 時它們之間的能量障礙來自于時它們之

3、間的能量障礙來自于 互斥力，當顆粒有足夠的能量互斥力，當顆粒有足夠的能量 克服此障礙時，互吸力將使顆克服此障礙時，互吸力將使顆 粒進一步接近并不可逆的粘在粒進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)定性的指標電位可用來作為膠體體系穩(wěn)定性的指標 如果顆粒帶有很多負的或正的電荷如果顆粒帶有很多負的或正的電荷, ,也就是說也就是說 很高的很高的ZetaZeta電位電位, ,它們會相互排斥它們會相互排斥, ,從而達到整個從而達到整個 體系的穩(wěn)定性。體系的穩(wěn)定性。 如果顆粒帶有很少負的或正的電荷如果顆粒帶有很少負的或正的電荷, ,也就是說也就是

4、說 它的它的ZetaZeta電位很低電位很低, ,它們會相互吸引它們會相互吸引, ,從而達到整從而達到整 個體系的不穩(wěn)定性。個體系的不穩(wěn)定性。 8/20 9 +30mV -30mV 負 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 分界線一般認為在分界線一般認為在+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, ,則該分散體系應該則該分散體系應該 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 溶液電導率的變化溶液電導率的變化 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測量一個顆粒的測量一個顆粒的zetazeta電位隨上述變量的變電位隨上述變量的變 化可了解產品的穩(wěn)定性，反過來也可決定化可了解產品的穩(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 等電點等電點 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 極運動，顆粒的運動速度與下列因素有關: 電場強度，介質的介電常數(shù)，介質

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、應測量法 直接觀測法 在早期，測量粒子淌度時，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多普勒效應測量 法 當測量一個速度為C，頻率為 的波時，假如波 源與探測器之間有一相對運動（速度V), 所測到的 波頻率將會有一多普勒位移。 在電場作用下運動的粒子，當激光打到粒子上時， 散射光頻率會有變化。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 的頻率變化與粒子運動速度聯(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 . . (設顆粒運動速度為v) 當v=0時 當v0時 2.3.2多普勒效應測量 法 18/20 激光波向左傳播 c 19 . . 2.3.2多普勒效應測量 法 19/20 粒子運動速度 ，入射光速度 ，波長 ，頻率 ； 散射光頻率 .（設頻率差 ） c 1 f 2 f