Zeta电位是什么？有哪些检测方法？

很多资料都谈及样品的zeta电位绝对值在30mV以上就代表样品比较稳定。事实是如此吗?30mV是体系的平均zeta电位，对于样品中每一个颗粒的zeta电位是否是一样呢?相信你看完今天的文章会有一个答案。

1.什么是zeta电位?

粒子表面存在的净电荷，影响粒子界面周围区域的离子分布，导致接近表面抗衡离子(与粒子电荷相反的离子)浓度增加。于是，每个粒子周围均存在双电层。

结合上图大家可以看出，绕粒子的液体层存在两部分：一是内层区，称为紧密层(Stern层)，其中离子与粒子紧紧地结合在一起;另一个是扩散层，其中离子松散地与粒子相吸附。

在分散层内，有一个抽象边界，在边界内的离子和粒子形成稳定实体。当粒子运动时，在此边界内的离子随着粒子运动，但此边界外的离子不随着粒子运动。这个边界称为流体力学剪切层或滑动面(slipping plane)。在这个边界上存在的电位即称为Zeta电位。

2.常见的测试zeta电位方法有几种？

1)电泳光散射法

市面上常见的测试zeta电位的方法是利用光学法，也就是电泳光散射法，由于此方法可以和动态光散射法相结合，随着纳米粒度及zeta电位仪的市场扩大，这种方法也被广大客户接受，执行ISO-13099-2标准。

此方法的弊端有：

* 样品必须要进行稀释后测试;

* 不同浓度对测试结果影响比较大;

* 测试结果重复性较差，一般在±10mV以内;

市面上常见的厂家有法国Cordouan，英国马尔文等品牌。

2)超声电声法(执行标准ISO-13099-1)

电声法是采用声波信号，因此设备有声波的优势。穿透力强，可以进行原液测试。原液测试样品的zeta电位时和稀释后测试结果会不一样，因为原液时颗粒的双电层被压缩。

目前市面上典型的厂家有美国DT，美国MAS。

此方法优势有：

* 样品无需稀释，原液进行测试分析样品的粒径和zeta电位值，更加准确表征样品本身状态。* 测试结果重复性比较好。一般在±0.3mV以内。

* 可以测试微观参数，如德拜长度，杜坎数，双电层的面电荷密度等。 

3）流动电位法
以上两种方法主要是测试液体的zeta电位，有很多客户需要测试固体表面的zeta电位，中空纤维内部的zeta电位，膜表面的zeta电位等如下图各式样品，此时即需要流动法来进行测试。即在样品池中加入样品，在一定压力梯度下将缓冲液推入样品池，缓冲液会带动样品表面的电荷流向样品池两边的电极，测试得到电压值。

目前市面上只有两家企业有此项技术，法国CAD和安东帕。各家都有其独特的技术优势。

 4）微电泳法

上图为微电泳法测试zeta电位的设备，前端两侧为四个电极，进行正向和反向加电场，最上方为CCD相机，对运动的带电粒子做视频跟踪，得到每一个颗粒的迁移率，计算得到每个颗粒的zeta电位，从而得到zeta电位的分布并做统计。

上图中可以得到样品的平均zeta电位值和zeta电位分布情况，重要的是还得到了样品中每个粒子的zeta电位值，并作出了统计，很清晰的看到有多少粒子的zeta电位比较小，得到zeta电位比较小的颗粒的百分比。如文章开头讲的，样品的稳定性可以用zeta电位来衡量，很多时候样品zeta电位值虽然较大，但是样品仍然是发生了聚集、沉降等，正是因为样品中有一部分zeta电位较小的颗粒，这些颗粒会发生聚集。随着时间的推移，聚集量增加到一定程度，样品即发生不可逆的稳定性问题。

所以，测试zeta电位时更重要的是要清楚的知道样品中有多少zeta电位值比较小的颗粒存在！然后想办法减小此部分的含量。

上图为测试气泡和氧化铝及成核后粒子的zeta电位变化情况。

此方法优势：

* 可以得到zeta电位分布情况;

* 得到每个粒子的zeta电位值;

* 进行统计不同zeta电位的颗粒的数量，从而得到百分比;

* 可视化，直观的看到粒子的运动速度和轨迹，便于教学演示;

* 可以测试气泡的zeta电位值;

* 能够区分颗粒修饰程度和表面修饰结构的不同;

目前拥有此方法的公司有法国CAD公司。

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