確和準(zhǔn)確 ――關(guān)于zeta電位兩種測(cè)量方法的討論

    有個(gè)小小說是關(guān)于測(cè)量學(xué)的。故事說的是有個(gè)農(nóng)場(chǎng)主要測(cè)量田埂的長(zhǎng)度，請(qǐng)來兩位測(cè)量能手。一位用的是“土辦法”--麻繩、卷尺加計(jì)算器，一位用的是激光測(cè)距儀。結(jié)果前者測(cè)出了“103.2米”的數(shù)據(jù)，后者測(cè)出了“94.563米”的精確數(shù)字。最終，農(nóng)場(chǎng)主采用了激光測(cè)距儀測(cè)得的精確數(shù)字。用“土辦法”的那位測(cè)量者臨別前說：“雖然我沒有比他測(cè)得精確，但我的結(jié)論比他準(zhǔn)確。”

    上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司研發(fā)生產(chǎn)的微電泳儀（亦稱zeta電位儀、微芯片電泳儀，國(guó)家創(chuàng)新基金項(xiàng)目），采用的是視頻測(cè)量技術(shù)。根據(jù)分散體系中帶電顆粒在電場(chǎng)切換作用下的單位時(shí)間位移，自動(dòng)截取并強(qiáng)化帶電顆粒圖像，軟件分析位移像素自動(dòng)計(jì)算出其電泳淌度及zeta電位，并可準(zhǔn)確觀測(cè)粒徑大小。由于全部分析過程均是“所見即所得”，相當(dāng)于故事中“土辦法”的升級(jí)版，所以數(shù)據(jù)一定是準(zhǔn)確的，想做錯(cuò)都難，是實(shí)測(cè)值。

    而國(guó)際著名儀器公司生產(chǎn)的zeta電位和粒徑分析儀器基本上都采用激光衍射測(cè)量技術(shù)，測(cè)量快而精確。但是，“當(dāng)顆粒小到幾百納米時(shí)，其衍射光強(qiáng)對(duì)于角度幾乎*失去依賴性”，并且，“在ISO13320國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，特別提出如果顆粒粒徑小于幾十微米，需采用米氏理論，輸入正確的樣品折射率和吸收率以便能獲得更為準(zhǔn)確的結(jié)果”（參見《儀器快訊》2009年10月刊-《激光粒度儀的技術(shù)現(xiàn)狀與儀器選用》[馬爾文儀器有限公司·秦和義]）。由此可見該類儀器盡管測(cè)量數(shù)字精確，但是在一些環(huán)境下不見得準(zhǔn)確，并且是需要在“正確的”折射率和吸收率等參數(shù)支持下才能得出的計(jì)算值。

    微電泳儀（zeta電位儀）主要是測(cè)量分散體系中帶電顆粒的zeta電位，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代科研、生產(chǎn)領(lǐng)域。比如在工業(yè)廢水、江河飲用水采水處理中，我們希望添加適合的絮凝劑，使水分散體系趨向于極不穩(wěn)定、水分散體系中的帶電顆粒絮凝成大團(tuán)并沉降，從而獲得干凈的水體。而相反的例子是在造紙工業(yè)中，我們希望調(diào)配最佳的漿體環(huán)境，使紙漿分散體系趨向于非常穩(wěn)定、紙漿分散體系中的帶電顆粒以極小微粒*分散，從而獲得光潔平滑的紙張。

    上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司研發(fā)生產(chǎn)的微電泳儀（zeta電位儀）由于采用的是視頻測(cè)量技術(shù)，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確；目前測(cè)量粒徑的下限是100納米，帶電顆粒粒徑只能逐個(gè)觀察測(cè)量。國(guó)際著名儀器公司生產(chǎn)的zeta電位和粒徑分析儀器基本上都采用激光衍射測(cè)量技術(shù)，測(cè)量結(jié)果精確但在一些環(huán)境下不準(zhǔn)確，其優(yōu)勢(shì)在于可以快速測(cè)出整個(gè)分散體系中粒徑分布直方圖。

    綜上所述我們得到的結(jié)論是，視頻測(cè)量技術(shù)在zeta測(cè)量和帶電顆粒單體觀察測(cè)量上的可靠性有著明顯的優(yōu)勢(shì)，而激光衍射測(cè)量技術(shù)在測(cè)算整個(gè)分散體系中粒徑分布直方圖時(shí)優(yōu)勢(shì)顯著，兩者各有長(zhǎng)處。