一、簡介與原理
 

　　zeta電位儀是一種用于測量納米顆粒zeta電位的工具。它結(jié)合了電泳和光散射技術(shù)，通過測量納米顆粒在電場作用下的運(yùn)動(dòng)行為和光散射特性，來獲得其電位和粒度信息。
 

　　工作原理如下：
 

　　電泳技術(shù)：當(dāng)在樣品上加載電場后，帶電顆粒會(huì)產(chǎn)生電泳運(yùn)動(dòng)，向相反電荷的電極移動(dòng)。顆粒的電泳運(yùn)動(dòng)速度與zeta電位的高低和正負(fù)有關(guān)。
 

　　光散射技術(shù)：當(dāng)一束激光照射在納米顆粒上時(shí)，光的散射角度與顆粒的大小有關(guān)。通過測量散射角度，可以得到顆粒的粒度分布情況。
 

　　zeta電位是描述顆粒表面電荷性質(zhì)的重要參數(shù)，對于理解顆粒的穩(wěn)定性、分散性以及顆粒間的相互作用具有重要意義。通過這兩種技術(shù)的結(jié)合，能夠提供納米顆粒的Zeta電位和粒度分布等關(guān)鍵信息。
 

　　二、發(fā)展與應(yīng)用
 

　　zeta電位儀作為一種重要的納米科技研究工具，自推出以來，在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。華東師范大學(xué)與上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司合作在1994年推出了新一代Zeta電位儀的改進(jìn)型，該儀器具有更多的優(yōu)異性能，可廣泛應(yīng)用于化妝品、選礦、造紙、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑材料、超細(xì)材料、環(huán)境保護(hù)、海洋化學(xué)等行業(yè)，也是化學(xué)、化工、醫(yī)學(xué)、建材等專業(yè)的重要教學(xué)儀器之一。
 

　　1.納米科技
 

　　在納米科技領(lǐng)域，可用于研究和開發(fā)新型納米材料，如納米顆粒、納米線、納米管等。通過測量納米顆粒的尺寸和表面電荷，可以評估其分散性、穩(wěn)定性和應(yīng)用潛力。這對于開發(fā)高性能的納米材料和推動(dòng)納米科技的進(jìn)步具有重要意義。
 

　　2.生物醫(yī)學(xué)
 

　　在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可用于研究藥物載體、生物大分子和細(xì)胞表面的電荷性質(zhì)。這些研究有助于理解生物分子之間的相互作用、藥物在體內(nèi)的傳輸和釋放機(jī)制，以及細(xì)胞膜的通透性等。這對于藥物的研發(fā)和治療手段的優(yōu)化具有重要意義。
 

　　3.膠體與界面科學(xué)
 

　　膠體與界面科學(xué)是研究膠體顆粒和界面現(xiàn)象的科學(xué)。可用于測量膠體顆粒的尺寸和表面電荷，從而揭示膠體體系的穩(wěn)定性和界面現(xiàn)象的本質(zhì)。這對于理解和優(yōu)化膠體體系的行為具有重要意義。
 

　　三、工作原理詳解
 

　　zeta電位儀的工作原理基于電泳和光散射技術(shù)，以下是對這兩種技術(shù)的詳細(xì)解釋。
 

　　1.電泳技術(shù)
 

　　電泳技術(shù)是通過測量帶電顆粒在電場中的遷移速度來獲得其表面電荷性質(zhì)的方法。以下是電泳技術(shù)的工作原理：
 

　　帶電顆粒的電泳運(yùn)動(dòng)：當(dāng)在樣品上加載電場后，帶電顆粒會(huì)產(chǎn)生電泳運(yùn)動(dòng)，向相反電荷的電極移動(dòng)。顆粒的電泳運(yùn)動(dòng)速度與Zeta電位的高低和正負(fù)有關(guān)。具體來說，Zeta電位越高的顆粒，其電泳運(yùn)動(dòng)速度越快；Zeta電位為負(fù)的顆粒向正極移動(dòng)，Zeta電位為正的顆粒向負(fù)極移動(dòng)。
 

　　電泳遷移率的測量：電泳遷移率是描述帶電顆粒在電場中遷移速度的物理量。通過測量顆粒的電泳遷移率，可以推算出顆粒的Zeta電位。電泳遷移率的測量一般采用激光多普勒電泳法。該方法通過測量散射光的多普勒頻移，來計(jì)算顆粒的電泳遷移率。
 

　　2.光散射技術(shù)
 

　　光散射技術(shù)是通過測量激光在納米顆粒中的散射角度和強(qiáng)度來獲得其粒度分布的方法。以下是光散射技術(shù)的工作原理：
 

　　散射光的測量：當(dāng)一束激光照射在納米顆粒上時(shí)，顆粒會(huì)將光線散射。散射光的強(qiáng)度和顆粒的大小成正比。通過測量散射光的強(qiáng)度，可以推算出顆粒的大小。
 

　　粒度分布的推算：根據(jù)米氏散射理論，散射光的強(qiáng)度和顆粒的粒徑分布存在一定的關(guān)系。通過測量不同角度的散射光強(qiáng)度，可以反推出顆粒的粒度分布。粒度分布的測量一般采用動(dòng)態(tài)光散射法(DLS)。該方法通過測量散射光強(qiáng)度隨時(shí)間的變化，來推算顆粒的粒度分布。
 

　　四、測量步驟與參數(shù)
 

　　zeta電位儀的測量步驟和參數(shù)對于獲得準(zhǔn)確的結(jié)果至關(guān)重要。以下是測量步驟和主要參數(shù)：
 

　　1.測量步驟
 

　　樣品準(zhǔn)備：將待測樣品分散在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，并確保樣品的濃度和分散性符合要求。
 

　　儀器設(shè)置：根據(jù)樣品的特性，設(shè)置儀器的測量參數(shù)，如激光波長、電場強(qiáng)度、測量時(shí)間等。
 

　　測量過程：將樣品注入樣品池，啟動(dòng)儀器進(jìn)行測量。儀器會(huì)自動(dòng)記錄散射光和電泳遷移率的數(shù)據(jù)。
 

　　數(shù)據(jù)分析：將測量數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，得到顆粒的Zeta電位和粒度分布結(jié)果。
 

　　2.主要參數(shù)
 

　　功耗：zeta電位儀功耗一般小于150W，確保儀器的穩(wěn)定運(yùn)行。
 

　　電源電壓：電源電壓一般為220V50Hz，適用于大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室的電源環(huán)境。
 

　　適用環(huán)境：儀器應(yīng)放置在防震平臺上，以確保測量的準(zhǔn)確性。
 

　　適用溫度范圍：儀器的適用溫度范圍通常為室溫到35℃，讀取精度為0.1℃。
 

　　測數(shù)準(zhǔn)確度：系統(tǒng)的誤差在5%以內(nèi)，確保測量結(jié)果的可靠性。
 

　　粒度范圍：適用于0.5-20μm的分散體系，能夠測量大多數(shù)納米顆粒的粒度分布。
 

　　pH范圍：pH范圍一般在下2.0-12.0之間，亦可在1.6-13.0范圍內(nèi)使用，步長為0.1，滿足不同樣品的測量需求。
 

　　分辨率：采用高分辨率的光學(xué)系統(tǒng)，能夠清晰地觀察到微小的顆粒。
 

　　五、應(yīng)用實(shí)例與優(yōu)勢
 

　　1.應(yīng)用實(shí)例
 

　　化妝品行業(yè)：可用于測量化妝品中納米顆粒的zeta電位和粒度分布，以評估其穩(wěn)定性和分散性。這對于優(yōu)化化妝品的配方和提高其性能具有重要意義。
 

　　選礦行業(yè)：在選礦過程中，可用于測量礦石顆粒的表面電荷性質(zhì)，以優(yōu)化浮選和沉降過程。通過調(diào)整礦石顆粒的表面電荷，可以提高礦石的回收率和品位。
 

　　生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：可用于研究藥物載體、生物大分子和細(xì)胞表面的電荷性質(zhì)。例如，通過測量藥物載體的zeta電位，可以評估其在體內(nèi)的穩(wěn)定性和傳輸效率。此外，還可用于研究細(xì)胞膜的通透性和生物分子之間的相互作用。
 

　　環(huán)境保護(hù)：在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，zeta電位儀可用于測量水體中膠體顆粒的zeta電位和粒度分布，以評估水體的污染程度和穩(wěn)定性。通過監(jiān)測膠體顆粒的zeta電位變化，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)水體中的潛在污染問題。
 

　　2.優(yōu)勢
 

　　高精度和高靈敏度：zeta電位儀采用高穩(wěn)定性的激光器和靈敏的檢測器，能夠準(zhǔn)確測量納米顆粒的zeta電位和粒度分布。其測量精度和靈敏度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)方法，為科研和工業(yè)生產(chǎn)提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。
 

　　廣泛的應(yīng)用范圍：適用于多種行業(yè)和領(lǐng)域，如納米科技、生物醫(yī)學(xué)、膠體與界面科學(xué)等。通過測量不同樣品的zeta電位和粒度分布，可以深入了解樣品的性質(zhì)和行為，為科研和工業(yè)生產(chǎn)提供重要的參考信息。
 

　　操作簡便：采用計(jì)算機(jī)控制，具有友好的用戶界面和自動(dòng)化的測量流程。用戶只需簡單設(shè)置測量參數(shù)，即可自動(dòng)完成測量和數(shù)據(jù)分析過程。這大大降低了操作難度和時(shí)間成本，提高了工作效率。
 

　　環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展：zeta電位儀注重環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，采用低能耗和綠色環(huán)保設(shè)計(jì)。通過優(yōu)化儀器結(jié)構(gòu)和降低廢棄物產(chǎn)生等措施，減少了對環(huán)境的影響。這符合當(dāng)前社會(huì)對環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求。