粒徑分析和Zeta電位

關(guān)于粒徑分析和Zeta電位ZetasizerNano系列粒度分析儀第2頁,共31頁，2024年2月25日，星期天ZetasizerNano

的功能？能夠提供液體介質(zhì)中粒子或大分子的三種特性

粒徑、Zeta電位和分子量?jī)x器參數(shù)：Zetasizer型號(hào)NanoZS粒徑范圍0.6nm-6μm

Zeta

電位粒徑范圍5nm-10μm分子量粒徑范圍1000-2x107Daltons配置激光器633nm激光器馬爾文使用道爾頓（Daltons）表示分子量。結(jié)果以千道爾頓[kiloDaltons（kDa）]為單位表示。第3頁,共31頁，2024年2月25日，星期天什么是粒徑？DLS儀器中測(cè)量的粒徑，是和被測(cè)量粒子以相同速度擴(kuò)散的球體直徑。

Zetasizer儀器系統(tǒng)使用動(dòng)態(tài)光散射（DLS）技術(shù)測(cè)量樣品中粒子的布朗運(yùn)動(dòng)，然后使用已建立的理論擬合實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)從而得到粒子的粒徑和分布。第4頁,共31頁，2024年2月25日，星期天布朗運(yùn)動(dòng)液體中粒子由于周圍的溶劑分子撞擊所致的隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)。粒子在液體中做隨機(jī)布朗運(yùn)動(dòng)，它們的運(yùn)動(dòng)速度被用于測(cè)量粒徑。小粒子在液體中運(yùn)動(dòng)速度較快，而大顆粒運(yùn)動(dòng)相對(duì)緩慢。這種運(yùn)動(dòng)一直都在進(jìn)行，所以如果我們?nèi)∫恍《螘r(shí)間間隔（如100μS），拍攝樣品運(yùn)動(dòng)“圖像”，我們可以看出粒子移動(dòng)了多少，并且換算出它有多大。相同時(shí)間內(nèi)，如果位移比較小，粒子位置接近，則樣品中粒子較大；同樣，如果位移較大，粒子位置變化很大，則樣品中粒子較小。運(yùn)用擴(kuò)散速度與粒徑之間的關(guān)系，可以測(cè)定粒子的大小。第5頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第6頁,共31頁，2024年2月25日，星期天印刷調(diào)色液和液體油墨粒徑影響了成像質(zhì)量、粘度和聚集趨勢(shì)及其對(duì)磁頭油墨噴嘴的堵塞?？刂朴湍驼{(diào)色液產(chǎn)品顆粒大小會(huì)直接影響成像性質(zhì)、油墨耐久性和粘性。顏料在配制顏料的穩(wěn)定配方中，對(duì)粒徑的了解非常重要。顏料顏色和色度與粒徑高度相關(guān)，這些都應(yīng)用于測(cè)定顏色特性。為什么我們需要知道它？第7頁,共31頁，2024年2月25日，星期天物質(zhì)的分子量是這種物質(zhì)一個(gè)分子中所有原子的原子質(zhì)量單位（amu）的重量的和。分子量可從物質(zhì)的分子式用數(shù)學(xué)方法計(jì)算而得，它是構(gòu)成分子的所有原子的原子量的總和。以ZetasizerNano系列儀器，應(yīng)用靜態(tài)光散射（SLS）測(cè)量技術(shù)我們現(xiàn)在可以測(cè)定分子量。什么是分子量？第8頁,共31頁，2024年2月25日，星期天為什么我們需要了解它？

我們需要了解分子量，以便能夠測(cè)定1mole（摩爾）物質(zhì)中有多少克。摩爾是“一個(gè)分子重量”的化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語，比如說一摩爾水是18.015克。在應(yīng)用中，知道聚合物的分子量，將有助于測(cè)定它們的許多物理特性，諸如密度、彈性和強(qiáng)度。第9頁,共31頁，2024年2月25日，星期天大多數(shù)液體含有離子，它們可能是負(fù)性或正性電荷原子，分別稱為陰離子和陽離子。當(dāng)帶電粒子懸浮于液體中時(shí)，相反電荷的離子會(huì)被吸引到懸浮粒子表面。即帶負(fù)電樣品從液體中吸引陽離子；相反，帶正電樣品從液體中吸引陰離子。什么是Zeta電位和電泳？第10頁,共31頁，2024年2月25日，星期天接近粒子表面的離子將會(huì)被牢固地吸附，而較遠(yuǎn)的則松散結(jié)合，形成所謂的擴(kuò)散層。在擴(kuò)散層內(nèi)，有一個(gè)概念性邊界；當(dāng)粒子在液體中運(yùn)動(dòng)時(shí)，在此邊界內(nèi)的離子將與粒子一起運(yùn)動(dòng)；但此邊界外的離子將停留在原處—

這個(gè)邊界稱為滑動(dòng)平面（Slippingplane）。在粒子表面和分散溶液本體之間存在電位，此電位隨粒子表面的距離而變化—在滑動(dòng)平面上的電位叫做

Zeta電位。第11頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第12頁,共31頁，2024年2月25日，星期天應(yīng)用電泳法和激光多普勒測(cè)速法（有時(shí)稱為激光多普勒電泳法）相結(jié)合的測(cè)量技術(shù)，可測(cè)量Zeta電位。這種方法測(cè)量粒子所施加電場(chǎng)的液體中的運(yùn)動(dòng)的速度。一旦我們知道粒子的電泳速度和所應(yīng)用的電場(chǎng)強(qiáng)度，通過使用另外兩個(gè)已知的樣品參數(shù)—粘度（Viscosity）和介電常數(shù)（Dielectricconstant），我們可以計(jì)算出Zeta電位。第13頁,共31頁，2024年2月25日，星期天我們?yōu)槭裁匆獞?yīng)用它？樣品的Zeta電位大小決定液體中的粒子是穩(wěn)定存在還是趨向于絮凝（粘連在一起）。因此，Zeta電位應(yīng)用于許多工業(yè)行業(yè)，如：制陶業(yè)對(duì)于漿料顆粒要求較高Zeta電位，來保證陶瓷粒子可以緊密堆積。廢水處理廢水的絮凝狀態(tài)與pH，加入的化學(xué)絮凝劑如帶電聚合物，加入氯化鋁或其它高電荷鹽類相關(guān)。在水處理規(guī)程的優(yōu)化和開發(fā)過程中，Zeta電位測(cè)量與這些參數(shù)結(jié)合是十分重要的。乳液Zeta電位的研究決定了乳狀液在其所應(yīng)用環(huán)境中是否維持穩(wěn)定。第14頁,共31頁，2024年2月25日，星期天ZetasizerNano

儀器第15頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

樣品池區(qū)樣品池區(qū)是插入所有樣品池進(jìn)行測(cè)量的地方。樣品池區(qū)是封閉的，可以控制樣品溫度在2-90°C范圍（對(duì)于具有高溫配置的儀器可升溫至120°C）。如果在樣品池區(qū)溫度高于50°C時(shí)打開蓋子，則儀器將每隔幾秒發(fā)出蜂鳴聲兩次，警告溫度較高。第16頁,共31頁，2024年2月25日，星期天如何進(jìn)行Zetasizer測(cè)量？SOP測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)操作程序手動(dòng)測(cè)量即時(shí)設(shè)置所有測(cè)量參數(shù)第17頁,共31頁，2024年2月25日，星期天SOP測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)操作程序預(yù)定義所有測(cè)量中的設(shè)置，保證在同一類型樣品上進(jìn)行的測(cè)量能以一致的設(shè)置進(jìn)行。用于有規(guī)律地測(cè)量相同類型樣品。SOP可按要求創(chuàng)建或修正。進(jìn)行SOP測(cè)量，從菜單條上選擇Measure–StartSOP，并從中選擇使用一個(gè)SOP。選擇一個(gè)SOP后，測(cè)量顯示窗口（MeasurementDisplay）將顯示如下。按下Start（?）按鈕，測(cè)量即開始。

第18頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第19頁,共31頁，2024年2月25日，星期天手動(dòng)測(cè)量手動(dòng)測(cè)量是在進(jìn)行測(cè)量之前即時(shí)設(shè)置所有測(cè)量參數(shù)。對(duì)于測(cè)量多種不同類型的樣品，或以實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)非常理想。要進(jìn)行手動(dòng)測(cè)量，從菜單條上選擇Measure-Manual。手動(dòng)測(cè)量對(duì)話框窗口出現(xiàn)，其中可選擇測(cè)量設(shè)置，必要時(shí)可保存為SOP。在選擇設(shè)置和參數(shù)后，按下MeasurementDisplay上的Start按鈕，即可開始測(cè)量。第20頁,共31頁，2024年2月25日，星期天測(cè)試步驟關(guān)閉蓋子，開啟儀器，等待30分鐘讓激光穩(wěn)定；啟動(dòng)Zetasizer軟件；按樣品制備手冊(cè)制備樣品；選擇樣品池：選擇適合樣品和測(cè)量類型的樣品池；將制備的樣品注入樣品池；進(jìn)行測(cè)量（以SOP為例）：打開或創(chuàng)建新的測(cè)量文件，從Zetasizer軟件中選擇Measure-StartSOP，選擇所需的SOP，遵循出現(xiàn)在屏幕上的步驟，顯示測(cè)量窗口。按要求將樣品池插入儀器中，等待溫度平衡。點(diǎn)擊Start進(jìn)行測(cè)量，顯示結(jié)果并保存至打開的測(cè)量文件中。第21頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第22頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第23頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第24頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第25頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第26頁,共31頁，2024年2月25日，星期天第27頁,共31