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。它結合了電泳和光散射技術，通過測量納米顆粒在電場作用下的運動行為和光散射特性，來獲得其電位和粒度信息。
 

　　工作原理如下：
 

　　電泳技術：當在樣品上加載電場后，帶電顆粒會產生電泳運動，向相反電荷的電極移動。顆粒的電泳運動速度與zeta電位的高低和正負有關。
 

　　光散射技術：當一束激光照射在納米顆粒上時，光的散射角度與顆粒的大小有關。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的重要參數，對于理解顆粒的穩定性、分散性以及顆粒間的相互作用具有重要意義。通過這兩種技術的結合，能夠提供納米顆粒的Zeta電位和粒度分布等關鍵信息。
 

　　二、發展與應用
 

　　zeta電位儀作為一種重要的納米科技研究工具，自推出以來，在多個領域得到了廣泛的應用。華東師范大學與上海中晨數字技術設備有限公司合作在1994年推出了新一代Zeta電位儀的改進型，該儀器具有更多的優異性能，可廣泛應用于化妝品、選礦、造紙、醫療衛生、建筑材料、超細材料、環境保護、海洋化學等行業，也是化學、化工、醫學、建材等專業的重要教學儀器之一。
 

　　1.納米科技
 

　　在納米科技領域，可用于研究和開發新型納米材料，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、穩定性和應用潛力。這對于開發高性能的納米材料和推動納米科技的進步具有重要意義。
 

　　2.生物醫學
 

　　在生物醫學領域，可用于研究藥物載體、生物大分子和細胞表面的電荷性質。這些研究有助于理解生物分子之間的相互作用、藥物在體內的傳輸和釋放機制，以及細胞膜的通透性等。這對于藥物的研發和治療手段的優化具有重要意義。
 

　　3.膠體與界面科學
 

　　膠體與界面科學是研究膠體顆粒和界面現象的科學。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定性和界面現象的本質。這對于理解和優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，以下是對這兩種技術的詳細解釋。
 

　　1.電泳技術
 

　　電泳技術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的方法。以下是電泳技術的工作原理：
 

　　帶電顆粒的電泳運動：當在樣品上加載電場后，帶電顆粒會產生電泳運動，向相反電荷的電極移動。顆粒的電泳運動速度與Zeta電位的高低和正負有關。具體來說，Zeta電位越高的顆粒，其電泳運動速度越快；Zeta電位為負的顆粒向正極移動，Zeta電位為正的顆粒向負極移動。
 

　　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，來計算顆粒的電泳遷移率。
 

　　2.光散射技術
 

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

　　散射光的測量：當一束激光照射在納米顆粒上時，顆粒會將光線散射。散射光的強度和顆粒的大小成正比。通過測量散射光的強度，可以推算出顆粒的大小。
 

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

　　四、測量步驟與參數
 

　　zeta電位儀的測量步驟和參數對于獲得準確的結果至關重要。以下是測量步驟和主要參數：
 

　　1.測量步驟
 

　　樣品準備：將待測樣品分散在適當的溶劑中，并確保樣品的濃度和分散性符合要求。
 

　　儀器設置：根據樣品的特性，設置儀器的測量參數，如激光波長、電場強度、測量時間等。
 

　　測量過程：將樣品注入樣品池，啟動儀器進行測量。儀器會自動記錄散射光和電泳遷移率的數據。
 

　　數據分析：將測量數據導入計算機，利用軟件進行數據處理和分析，得到顆粒的Zeta電位和粒度分布結果。
 

　　2.主要參數
 

　　功耗：zeta電位儀功耗一般小于150W，確保儀器的穩定運行。
 

　　電源電壓：電源電壓一般為220V50Hz，適用于大多數實驗室的電源環境。
 

　　適用環境：儀器應放置在防震平臺上，以確保測量的準確性。
 

　　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℃。
 

　　測數準確度：系統的誤差在5%以內，確保測量結果的可靠性。
 

　　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系統，能夠清晰地觀察到微小的顆粒。
 

　　五、應用實例與優勢
 

　　1.應用實例
 

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

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

　　生物醫學領域：可用于研究藥物載體、生物大分子和細胞表面的電荷性質。例如，通過測量藥物載體的zeta電位，可以評估其在體內的穩定性和傳輸效率。此外，還可用于研究細胞膜的通透性和生物分子之間的相互作用。
 

　　環境保護：在環境保護領域，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定性。通過監測膠體顆粒的zeta電位變化，可以及時發現水體中的潛在污染問題。
 

　　2.優勢
 

　　高精度和高靈敏度：zeta電位儀采用高穩定性的激光器和靈敏的檢測器，能夠準確測量納米顆粒的zeta電位和粒度分布。其測量精度和靈敏度遠高于傳統方法，為科研和工業生產提供了可靠的數據支持。
 

　　廣泛的應用范圍：適用于多種行業和領域，如納米科技、生物醫學、膠體與界面科學等。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和行為，為科研和工業生產提供重要的參考信息。
 

　　操作簡便：采用計算機控制，具有友好的用戶界面和自動化的測量流程。用戶只需簡單設置測量參數，即可自動完成測量和數據分析過程。這大大降低了操作難度和時間成本，提高了工作效率。
 

　　環保和可持續發展：zeta電位儀注重環保和可持續發展，采用低能耗和綠色環保設計。通過優化儀器結構和降低廢棄物產生等措施，減少了對環境的影響。這符合當前社會對環保和可持續發展的要求。