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液体Zeta粒径/电位分析

液体Zeta粒径

原理:

什么是粒径?

DLS仪器中测量的粒径,是和被测量粒子以相同速度扩散的球体直径。

Zetasizer仪器系统使用动态光散射(DLS)技术测量样品中粒子的布朗运动,然后使用已建立的理论拟合实验原始数据从而得到粒子的粒径和分布。

布朗运动

液体中粒子由于周围的溶剂分子撞击所致的随机运动。粒子在液体中做随机布朗运动,它们的运动速度被用于测量粒径。

小粒子在液体中运动速度较快,而大颗粒运动相对缓慢。这种运动一直都在进行,所以如果我们取一小段时间间隔(如100 uS),拍摄样品运动“图像”,我们可以看出粒子移动了多少,并且换算出它有多大。相同时间内,如果位移比较小,粒子位置接近,则样品中粒子较大;同样,如果位移较大,粒子位置变化很大,则样品中粒子较小。运用扩散速度与粒径之间的关系,可以测定粒子的大小。

应用:

1.印刷 调色液和液体油墨粒径影响了成像质量、粘 度和聚集趋势及其对磁头油墨喷嘴的堵塞。控制油墨和调色液产品颗粒大小会直接影响成像性质、油墨耐久性和粘性。

2.颜料在配制颜料的稳定配方中,对粒径的了解非常重要。颜料颜色和色度与粒径高度相关,这些都应用于测定颜色特性

补充:

以Zetasizer Nano系列仪器,应用静态光散射(SLS)测量技术我们现在可以测定分子量。

什么是分子量?

物质的分子量是这种物质一个分子中所有原子的原子质量单位(amu)的重量的和。分子量可从物质的分子式用数学方法计算而得,它是构成分子的所有原子的原子量的总和。

为什么了解分子量?

我们需要了解分子量以便能够测定1 mol(摩尔)物质中有多少克。摩尔是“一个分子重量”的化学标准术语,比如说一摩尔水是18.015克。

在应用中,知道聚合物的分子量,将有助于测定它们的许多物理特性,诸如密度、弹性和强度。

电位分析

原理:
大多数液体含有离子,它们可能是负性或正性电荷原子,分别称为阴离子和阳离子。当带电粒子悬浮于液体中时,相反电荷的离子会被吸引到悬浮粒子表面。即带负电样品从液体中吸引阳离子;相反,带正电样品从液体中吸引阴离子。接近粒子表面的离子将会被牢固地吸附,而较远的则松散结合,形成所谓的扩散层。在扩散层内,有一个概念性边界;当粒子在液体中运动时,在此边界内的离子将与粒子一起运动;但此边界外的离子将停留在原处 - 这个边界称为滑动平面(Slipping plane)。在粒子表面和分散溶液本体之间存在电位,此电位随粒子表面的距离而变化 一 在滑动平面上的电位叫做Zeta电位。
应用:
应用电泳法和激光多普勒测速法(有时称为激光多普勒电泳法)相结合的测量技术,可测量Zeta电位。这种方法测量粒子所施加电场的液体中的运动的速度。
一旦我们知道粒子的电泳速度和所应用的电场强度,通过 使 用 另外两个已知的样 品参数一粘度(Viscosity)和介电常数(Dielectric constant),我们可以计算出Zeta电位。
样品的Zeta电位大小决定液体中的粒子是稳定存在还是趋向于絮凝(粘连在一起)。因此,Zeta电位应用于许多工业行业。
制陶业:对于浆料颗粒要求较高Zeta电位,来保证陶瓷粒子可以紧密堆积。
废水处理:废水的絮凝状态与pH,加入的化学絮凝剂如带电聚合物,加入氯化铝或其它高申荷盐类相关。在水处理规程的优化和开发过程中,Zeta电位测量与这些参数结合是十分重要的。
乳液:Zeta电位的研究决定了乳状液在其所应用环境中是否维持稳定。
zeta电位可以表明什么性质?怎么测定?
zeta 电位近似地表示材料在液体(常在水溶液)中其表面所带有的静电荷的电位。从zeta电位的定义看,在数字上,它并不严格等于固体材料表面的电位,因为,它是固体材料表面双电层外层附近一个假象的可滑动界面上的电位。
Zeta电位的重要意义在于它的数值与胶态分散的稳定性相关。Zeta电位是对颗粒之间相互排斥或吸引力的强度的度量。分子或分散粒子越小,Zeta电位(正或负)越高,体系越稳定,即溶解或分散可以抵抗聚集。反之,Zeta电位(正或负)越低,越倾向于凝结或凝聚,即吸引力超过了排斥力,分散被破坏而发生凝结或凝聚。

样品的制备和检查

(1)分散介质
样品应在液体介质中有良好的分散性。分散介质应满足下列要求:
a)对激光波长应是透明(不吸收)的。
b)与仪器所用的材料相容。
c)样品颗粒在该液体介质中不溶解、不膨胀、不团聚。
d)其折射率与颗粒的折射率不同。
e)已知其折射率数及粘度,准确度应优于0.5%。
f)应充分过滤。
(2).样品的温度
给定样品准确的温度,计算出样品的粘度。
样品的温度必须稳定,温度改变会使样品池内产生对流从而使峰变宽。
(3).样品的折射率
颗粒散射光的产生是由于样品与分散介质具有不同的折射率。折射率的差异越大,样品发生散射的动力越大。
(4).样品的吸光度
光通过样品后被吸收的程度。
(5).样品的制备
1、溶剂的净化
过滤(灰尘)、0.2 um的一次性过滤器金属离子的影响(水纯化系统来净化水)。
2、样品池的清洁
3、溶液/悬浮液的制备
溶液/悬浮液的制备:
①、最重要的是用纯化的和经过滤的液体冲洗每件东西(包括样品池和盖子、稀释瓶和盖子、移液管或注射器、装缓冲液和表面活性剂的玻璃器皿)。用纯化的和经过滤的液体制备缓冲液和表面活性剂。
②、在制备样品的最后阶段,为了减少再次引入灰尘的机会,要将液体与空气的接触减到最少。只要可能,使用直接的连接,避免接触空气。
③、不要长时间贮存过滤水。细菌会在贮存水中生长,在测量中产生散射光线。
溶液/悬浮液的制备
④、若可能,避免将液体喷射入烧瓶或样品池中,让液体沿着清洁光滑的一面注入,这样可以减少再次引入灰尘。
⑤、一旦样品制备好后切勿剧烈振摇,否则溶液中会混入含有灰尘的空气。小得看不见的气泡比大量的所测试的颗粒将散射更多的光线。轻轻旋转是最好的方法。

⑥、样品在稀释瓶中作间歇的超声波处理,每次大约持续10秒钟,再停顿几秒钟,共约2分钟。

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