介绍Zeta电位的原理和测量方法

Zeta电位是悬浮液中颗粒的物理特性。
它可以通过预测悬浮液、乳液和蛋白质溶液中的表面相互作用,来优化涂层材料或消泡液的组成。了解Zeta电位可以缩短产品开发时间,并可用于预测长期稳定性。
Zeta电位

电荷双层

颗粒表面的最终电荷决定于反离子(带相反电荷且靠近表面的颗粒)离子的密度增加所产生的局部接触区域离子的分布的影响。因此,电荷双层会分布在每个颗粒周围。

Zeta电位

存在于颗粒周围的液层分为两种:紧密结合的内层(Stern层:电子层)和较弱结合的外扩层。外扩区域是离子和颗粒稳固存在的理论边界。例如,当颗粒移动时(受到重力影响),离子会在边界内移动。边界之外的离子则像一个巨大的分散剂一样存在。这个边界的电势(表面的流体动力剪切应力)即是Zeta电位。(图7)。

 

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影响Zeta电位的因素

• pH值

在水溶液中,样品的pH值是影响Zeta电位的最重要因素。假设悬浮液中有带负电荷的颗粒。
如果向悬浮液中加入碱,颗粒会变得更加带负电。如果加入酸,则电荷会达到中性点,并继续变为正电。

在这种情况下,随pH值变化的Zeta电位曲线在低pH值时为正值,高pH值时为负值。表示Zeta电位随pH值变化的曲线中的电位值为零的点称为等电点,是理解颗粒的重要值。在胶体系统中,通常等电点以上的电位值是维持最小稳定性所需的。

• 电导率

双电层的厚度(κ-1)由溶液中离子浓度决定,并可以通过溶液中的离子强度计算。如果离子强度较高,双电层会更加压缩。离子同样会影响双电层的厚度。
例如,像Al3+这样的三价铝离子相比Na+等单价离子,会形成更厚的双电层。

无机离子可以通过两种方式之一影响表面电荷。i)如果没有离子吸附,不会影响等电点;ii)在等电点会发生特定离子吸附。尽管当浓度很低时,也会对颗粒分散的Zeta电位有重大影响。某些情况下,特定的离子吸附甚至会导致电荷翻转。

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