顆粒表面帶電的現(xiàn)象大家肯定非常熟悉,比如超細(xì)的粉塵一旦粘附在衣服上就很難去除,長(zhǎng)時(shí)間放置的面粉會(huì)粘附成一團(tuán)一團(tuán),磨細(xì)的咖啡粉末有時(shí)候從瓶口倒出很困難,這些都跟粉末顆粒表面帶電荷的種類和數(shù)量息息相關(guān),“同性相斥,異性相吸”就是對(duì)這一點(diǎn)的詮釋。然而對(duì)于懸浮在溶液體系中的顆粒,其是不是也有類似的情況?如何來評(píng)估這些溶液中顆粒的帶電情況?
一、什么是Zeta電位?
圖1. 帶電顆粒的電勢(shì)分布
顆粒表面帶電的狀態(tài)首先取決于顆粒材料表面的官能團(tuán)和化學(xué)結(jié)構(gòu),不同化學(xué)結(jié)構(gòu)和電負(fù)性的官能團(tuán)將直接影響顆粒表面的電荷種類和數(shù)量。然而跟粉末顆粒懸浮在空氣中不同,懸液中的顆粒一般周邊的介質(zhì)是極性的溶液(比如水),這就意味著離子和電荷可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)自由的移動(dòng),這樣緊密吸附的電荷會(huì)使顆粒在溶液中形成一個(gè)超過顆粒表面界限的雙電層:嚴(yán)密層和滑移層。在滑移層內(nèi),所有顆粒將會(huì)受靜電作用一起移動(dòng),滑移層以外則看作溶液環(huán)境,因此將顆?;茖游恢玫碾妱?shì)值稱為Zeta電位,帶正電的顆粒電勢(shì)為正值,而帶負(fù)電的顆粒電勢(shì)值為負(fù)值,電勢(shì)值絕對(duì)值越大,則說明顆粒表面電荷密度越高。
二、檢測(cè)Zeta電位的意義?
既然Zeta電位是反映顆粒表面電荷密度的指標(biāo),在同一懸液中化學(xué)組分相同的顆粒一般都帶有相同種類的電荷,這就意味著顆粒表面的電荷密度越高,Zeta電位越大,顆粒間的電荷排斥力也越大,顆粒越不容易發(fā)生凝聚。雖然一個(gè)體系的穩(wěn)定性取決于多種作用方式,例如靜電排斥力、范德華吸引力、位阻效應(yīng)等等,但是作為最重要的相互作用力之一,Zeta電位現(xiàn)在已經(jīng)成為衡量懸液體系中顆粒凝聚穩(wěn)定性的一個(gè)重要指標(biāo)。通常而言對(duì)于足夠小的顆粒懸浮體系(不考慮沉降效應(yīng)),當(dāng)Zeta電位超過30 mV,那么在熱力學(xué)理論上是穩(wěn)定性較好的,更多的應(yīng)用是通過檢測(cè)不同環(huán)境和配方下體系的Zeta電位進(jìn)行比較,優(yōu)化出最佳的方案。
Zeta電位測(cè)量技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)和科研各個(gè)領(lǐng)域,比如陶瓷生產(chǎn)領(lǐng)域,我們需要測(cè)量陶瓷漿料的Zeta電位來考察漿料的存儲(chǔ)穩(wěn)定性;在生物制藥領(lǐng)域,我們需要測(cè)試蛋白溶液的Zeta電位以盡量避免蛋白大分子的團(tuán)聚;而在水處理領(lǐng)域則恰恰相反,需要加絮凝劑并將其電位調(diào)節(jié)到等電點(diǎn)附近,從而讓其變得更容易絮凝沉淀以便去除水中的顆粒雜質(zhì)。
圖2、較高的Zeta電位有利于維持體系的穩(wěn)定(左),較低的Zeta電位下顆??赡軋F(tuán)聚穩(wěn)定性較差(右)
Zeta電位既然如此重要,那我們?nèi)绾尾拍艿玫揭粋€(gè)懸液體系準(zhǔn)確的Zeta電位數(shù)據(jù)呢?在下一章的文章中,將跟大家詳細(xì)介紹Zeta電位的測(cè)量技術(shù)。
相關(guān)產(chǎn)品
免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來源:化工儀器網(wǎng)”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品,未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,并注明“來源:化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源(非化工儀器網(wǎng))的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé),不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí),必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源,并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。