2022-10-27 09:31:10, 丹东百特 丹东百特仪器有限公司
影响Zeta的因素有很多,例如pH值、电导率(浓度、盐的类型)、组成成分浓度的变化(如高分子、表面活性剂)等等,在本次应用中,我们检测了一个共聚物球悬浮液,通过加入不同量的吐温80,观察Zeta电位的变化。
原理和设备
电泳光散射技术ELS是利用激光照射在样品溶液或者悬浮液上,检测向前角度的散射光信号。在样品两端施加一个电场,样品中的带电颗粒在电场力的驱动下进行电泳运动。由于颗粒的电泳运动,样品的散射光频率会产生一个频移,即多普勒频移。利用数学方法处理散射光信号,得到散射光的频率移动,进而得到颗粒的电泳运动速度,即电泳迁移率μ。通过Herry方程,我们把颗粒的电泳迁移率和其Zeta电位ζ联系起来:
其中ε为介电常数,𝜂为溶剂粘度,f(κα)为Henry函数,κ为德拜半径倒数,α代表粒径,κα代表了双电层厚度和颗粒半径的比值。
本次仪器使用丹东百特仪器有限公司的BeNano 90 Zeta 纳米粒度及Zeta电位仪。该仪器使用波长671nm,功率50mW激光器作为光源,设置在12°角的APD检测器进行散射光信号采集。采用相位分析光散射技术,可以有效检测低电泳迁移率样品的Zeta电位信息。
样品制备和测试条件
将样品稀释1000倍后,取1mL样品,分别加入50μL、5μL、0.5μL以及0.05μL的吐温80。BeNano 90 Zeta内置的温度控制系统开机默认测试温度控制为25℃±0.1℃。样品注入毛细管电极,利用电泳光散射进行Zeta电位测试,每个样品进行三次重复性测试,以得到测试的标准偏差。
测试结果和讨论
图1是Zeta电位与吐温添加剂之间的关系曲线,每一个数据点都是多次测试的平均值,数据点上显示了标准偏差,每个点标准偏差很小,说明实验结果具有极好的重复性。通过曲线可以看到,聚合物球本身携带负电,未加入吐温时Zeta电位为-31.9mV。当加入极少量的吐温80时,Zeta电位绝对值略有增大变为-40.9mV,但随着继续加入吐温,Zeta电位的绝对值数值又变小。加入50 μL吐温时,电位降至-12.0mV。分析其原因,有可能是加入吐温后,吐温会吸附在聚合物球的表面,当加入吐温量很低的时候,吸附在聚合物球表面的吐温增加了聚合物球的亲水性,导致电位绝对值增加,而随着更多吐温的加入,大量吐温分子吸附在聚合物球的表面,屏蔽了球表面带电基团和周围分散液,导致了Zeta电位绝对值下降。
这个应用中可以看出,小分子添加剂对于颗粒悬浮液体系的Zeta影响是巨大的,在研究体系Zeta电位的过程中,应该特别注意分散剂环境的组成。当报道一个体系的Zeta电位时,不应该单纯的提到颗粒物质是什么,还应该详细的标注分散液的组成成分及含量,因为这都是决定Zeta电位的因素。
作者简介PROFILE
刘诗玘
百特综合实验室
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丹东百特仪器有限公司是中国知名的粒度测试仪器制造商和粒度测试技术的研发基地,是国家高新技术企业、辽宁省软件企业、辽宁省守合同重信誉企业,中国颗粒学会常务理事单位和测试专业委员会副主任单位。主要产品有PM2.5&PM10采样器、滤膜自动称重系统、激光粒度仪、显微图像粒度仪、粉体特性测试仪等5个系列共34个品种。产品销往全国34个省市区,还出口到德国、韩国、美国、俄罗斯、印度、巴西等九十多个国家和地区,在环境空气监测、气象研究、制药、非金属材料、电池材料和金属粉的生产、应用和研究领域得到广泛的应用,产品的技术性能和质量居国际前列。
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