zeta電位儀百科介紹

　　一、引言
 

　　zeta電位儀是用于測量膠體、乳液等分散體系中顆粒表面電荷特性的科學儀器。其核心原理是通過激光多普勒電泳技術，在施加電場條件下檢測帶電顆粒的運動速度，再依據亨利方程計算出zeta電位值。該參數直接反映體系的穩定性：絕對值越大，靜電排斥力越強，體系越穩定。該儀器廣泛應用于制藥、納米材料、食品等領域，為優化產品配方和工藝控制提供關鍵數據支持，是現代膠體與界面科學研究中的重要工具。zeta電位儀通過??量化表面電荷??揭示了膠體穩定性的電化學本質，其核心價值在于：
 

　　??預測穩定性??：|ζ| > 30 mV是分散體系抗團聚的黃金閾值；
 

　　??加速研發??：5分鐘替代傳統數月穩定性測試，快速篩選配方；
 

　　??優化工藝??：實時監控生產中的聚集傾向(如生物藥灌裝線)；
 

　　??跨領域適用??：從納米材料到生物制劑，覆蓋能源、醫藥、環保等工業場景。
 

　　二、基本原理
 

　　zeta電位是連續相與附著在分散粒子上的流體穩定層之間的電勢差，是表征粒子表面電荷狀態的一個重要參數。zeta電位的大小和符號能夠反映出粒子表面的電性質，進而影響到粒子在溶液中的穩定性和分散性。因此，準確測量zeta電位對于理解粒子的物理和化學性質具有重要意義。
 

　　zeta電位儀基于電泳光散射(ELS)原理工作。具體來說，當帶電顆粒在外加電場作用下運動時，電荷運動會使散射光產生頻率漂移(多普勒頻移)。通過采用頻譜漂移分析技術，可以計算出顆粒的電泳遷移率和zeta電位。
 

　　電泳光散射現象是通過光源發出的單色光照射到電泳池中的納米顆粒上，光通過顆粒時會發生散射。散射光的強度和頻率會受到顆粒大小、形狀、濃度以及Zeta電位的影響。因此，通過對散射光的檢測和分析，可以獲得納米顆粒的粒徑分布和zeta電位等信息。
 

　　在電泳池中，帶電納米顆粒會受到電場力的作用而產生電泳遷移。電泳池通常由兩個平行板電極組成，電極之間施加一定的電壓差，從而產生穩定的電場。納米顆粒在電場中遷移時，會帶動周圍的介質流動，形成一個局部的流場。這個流場與電場相互作用，導致顆粒在電極之間往復運動，形成了“電泳譜圖”。
 

　　三、結構與組成
 

　　1、光源：它發出一定波長的單色光。該光通過電泳池中的納米顆粒時，會受到顆粒的散射。光源的穩定性和光強直接影響到測量的準確性。
 

　　2、光檢測器：光檢測器用于接收散射光信號，并將其轉化為電信號進行進一步處理。光檢測器的靈敏度和分辨率對于準確測量zeta電位至關重要。
 

　　3、電泳池：電泳池是用于進行電泳測量的關鍵部件。它通常由兩個平行板電極組成，電極之間施加一定的電壓差，從而產生穩定的電場。電泳池的設計和制造精度直接影響到電泳遷移率和zeta電位的測量準確性。
 

　　4、數據處理系統：它通過對散射光信號和電泳譜圖信號的處理和分析，計算出納米顆粒的粒徑分布、zeta電位等參數。數據處理系統通常采用專門的軟件進行控制和數據解析，用戶可以通過軟件界面輕松地操作儀器并進行結果分析。
 

　　四、測量方法
 

　　1、樣品制備：首先，需要將待測樣品進行適當處理，使其分散在適當的溶劑中。樣品的制備過程對測量結果具有重要影響，因此需要嚴格按照操作規程進行。
 

　　2、電場施加：將制備好的樣品注入電泳池中，并在電極之間施加一定的電壓差，從而產生穩定的電場。
 

　　3、散射光檢測：開啟光源，使單色光照射到電泳池中的納米顆粒上。光通過顆粒時發生散射，散射光被光檢測器接收并轉化為電信號。
 

　　4、數據處理：數據處理系統對接收到的散射光信號和電泳譜圖信號進行處理和分析，計算出納米顆粒的粒徑分布、電泳遷移率和zeta電位等參數。
 

　　五、應用
 

　　1、半導體行業：
 

　　在半導體行業，可以用于研究晶體表面的凈化機制。通過測量晶體表面的zeta電位，可以了解表面電荷的分布和性質，從而優化凈化工藝，提高晶體的質量和性能。
 

　　2、醫藥行業：
 

　　在醫藥行業，可以用于乳劑的分散和凝聚的模擬控制研究。通過測量乳劑顆粒的zeta電位和粒徑分布，可以了解乳劑的穩定性和分散性，為藥物制劑的研發和生產提供重要依據。
 

　　此外，還可以用于蛋白質功能和表面活性劑功能的研究。通過測量蛋白質和表面活性劑分子的zeta電位，可以了解其在溶液中的電荷狀態和相互作用，為藥物開發和表面活性劑的選擇提供關鍵數據。
 

　　3、食品行業：
 

　　在食品行業，可以用于研究乳劑、懸濁液和分散體系的穩定性和分散性。通過測量食品顆粒的zeta電位和粒徑分布，可以了解食品的質量和口感，為食品的加工和質量控制提供重要依據。
 

　　4、化妝品行業：
 

　　在化妝品行業，可以用于研究化妝品中的顆粒分散性和穩定性。通過測量化妝品顆粒的zeta電位和粒徑分布，可以了解化妝品的質地和持久性，為化妝品的研發和生產提供關鍵數據。
 

　　5、環保行業：
 

　　在環保行業，可以用于研究水體中污染物的分散和遷移行為。通過測量水體中污染顆粒的Zeta電位和粒徑分布，可以了解污染物的穩定性和遷移性，為環境污染的治理和監測提供重要依據。
 

　　6、選礦行業：
 

　　在選礦行業，可以用于研究礦石顆粒的分散性和浮選性能。通過測量礦石顆粒的Zeta電位和粒徑分布，可以了解礦石的浮選效率和回收率，為礦石的選礦和提取提供關鍵數據。
 

　　7、造紙行業：
 

　　在造紙行業，可以用于研究紙漿顆粒的分散性和穩定性。通過測量紙漿顆粒的Zeta電位和粒徑分布，可以了解紙張的質量和性能，為造紙工藝的優化和紙張的質量控制提供重要依據。
 

　　8、建筑行業：
 

　　在建筑行業，Zeta電位儀可以用于研究建筑材料中的顆粒分散性和穩定性。通過測量建筑材料顆粒的Zeta電位和粒徑分布，可以了解建筑材料的耐久性和性能，為建筑材料的研發和生產提供關鍵數據。
 

　　六、維護與保養
 

　　1、定期清潔：定期進行清潔，去除表面的灰塵和污垢，保持儀器的清潔和干燥。
 

　　2、校準與驗證：定期進行校準和驗證，確保儀器的測量準確度和穩定性。
 

　　3、維護電泳池：電泳池是Zeta電位儀的關鍵部件之一，需要定期進行維護和保養。注意檢查電極的腐蝕情況和電解液的清潔度，及時更換損壞的電極和污染的電解液。
 

　　4、保護光源和光檢測器：光源和光檢測器是核心部件，需要特別注意保護。避免長時間暴露在強光下，防止灰塵和污垢的污染，確保光源的穩定性和光檢測器的靈敏度。
 

　　5、合理存儲：在不使用時，應將其存放在干燥、通風、避光的地方，避免受潮和高溫的影響。
 

　　七、 選購要點
 

　　1、樣品特性
 

　　若顆粒粒徑<1 μm，優先選擇激光多普勒型；若粒徑較大(>1 μm)，流動電位法更合適。
 

　　是否需要稀釋樣品？部分儀器需低濃度樣本。
 

　　2、精度與靈敏度
 

　　高精度實驗(如藥物制劑)需選擇分辨率≤±1 mV的設備。
 

　　3、自動化程度
 

　　自動進樣、數據導出功能可提升實驗效率。
 

　　4、預算
 

　　學術研究可選入門級型號，工業級設備功能更全面。