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(jié)合了電泳和光散射技術(shù)，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(shù)：當(dāng)在樣品上加載電場后，帶電顆粒會產(chǎn)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(guān)。
 

　　光散射技術(shù)：當(dāng)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(guān)。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(zhì)的重要參數(shù)，對于理解顆粒的穩(wěn)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(shù)的結(jié)合，能夠提供納米顆粒的Zeta電位和粒度分布等關(guān)鍵信息。
 

　　二、發(fā)展與應(yīng)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(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。華東師范大學(xué)與上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)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(yōu)異性能，可廣泛應(yīng)用于化妝品、選礦、造紙、醫(yī)療衛(wèi)生、建筑材料、超細材料、環(huán)境保護、海洋化學(xué)等行業(yè)，也是化學(xué)、化工、醫(yī)學(xué)、建材等專業(yè)的重要教學(xué)儀器之一。
 

　　1.納米科技
 

　　在納米科技領(lǐng)域，可用于研究和開發(fā)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(wěn)定性和應(yīng)用潛力。這對于開發(fā)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(yī)學(xué)
 

　　在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)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(zhì)。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(nèi)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(fā)和治療手段的優(yōu)化具有重要意義。
 

　　3.膠體與界面科學(xué)
 

　　膠體與界面科學(xué)是研究膠體顆粒和界面現(xiàn)象的科學(xué)。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(wěn)定性和界面現(xiàn)象的本質(zhì)。這對于理解和優(yōu)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(shù)，以下是對這兩種技術(shù)的詳細解釋。
 

　　1.電泳技術(shù)
 

　　電泳技術(shù)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(zhì)的方法。以下是電泳技術(shù)的工作原理：
 

　　帶電顆粒的電泳運動：當(dāng)在樣品上加載電場后，帶電顆粒會產(chǎn)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(guān)。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(shù)
 

　　光散射技術(shù)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(shù)的工作原理：
 

　　散射光的測量：當(dāng)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(jù)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(guān)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(tài)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(shù)
 

　　zeta電位儀的測量步驟和參數(shù)對于獲得準(zhǔn)確的結(jié)果至關(guān)重要。以下是測量步驟和主要參數(shù)：
 

　　1.測量步驟
 

　　樣品準(zhǔn)備：將待測樣品分散在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，并確保樣品的濃度和分散性符合要求。
 

　　儀器設(shè)置：根據(jù)樣品的特性，設(shè)置儀器的測量參數(shù)，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(shù)據(jù)。
 

　　數(shù)據(jù)分析：將測量數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機，利用軟件進行數(shù)據(jù)處理和分析，得到顆粒的Zeta電位和粒度分布結(jié)果。
 

　　2.主要參數(shù)
 

　　功耗：zeta電位儀功耗一般小于150W，確保儀器的穩(wěn)定運行。
 

　　電源電壓：電源電壓一般為220V50Hz，適用于大多數(shù)實驗室的電源環(huán)境。
 

　　適用環(huán)境：儀器應(yīng)放置在防震平臺上，以確保測量的準(zhǔn)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(shù)準(zhǔn)確度：系統(tǒng)的誤差在5%以內(nèi)，確保測量結(jié)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(shù)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(nèi)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(xué)系統(tǒng)，能夠清晰地觀察到微小的顆粒。
 

　　五、應(yīng)用實例與優(yōu)勢
 

　　1.應(yīng)用實例
 

　　化妝品行業(yè)：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(wěn)定性和分散性。這對于優(yōu)化化妝品的配方和提高其性能具有重要意義。
 

　　選礦行業(yè)：在選礦過程中，可用于測量礦石顆粒的表面電荷性質(zhì)，以優(yōu)化浮選和沉降過程。通過調(diào)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(yī)學(xué)領(lǐng)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(zhì)。例如，通過測量藥物載體的zeta電位，可以評估其在體內(nèi)的穩(wěn)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(huán)境保護：在環(huán)境保護領(lǐng)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(wěn)定性。通過監(jiān)測膠體顆粒的zeta電位變化，可以及時發(fā)現(xiàn)水體中的潛在污染問題。
 

　　2.優(yōu)勢
 

　　高精度和高靈敏度：zeta電位儀采用高穩(wěn)定性的激光器和靈敏的檢測器，能夠準(zhǔn)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(tǒng)方法，為科研和工業(yè)生產(chǎn)提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。
 

　　廣泛的應(yīng)用范圍：適用于多種行業(yè)和領(lǐng)域，如納米科技、生物醫(yī)學(xué)、膠體與界面科學(xué)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(zhì)和行為，為科研和工業(yè)生產(chǎn)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(shè)置測量參數(shù)，即可自動完成測量和數(shù)據(jù)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(huán)保和可持續(xù)發(fā)展：zeta電位儀注重環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，采用低能耗和綠色環(huán)保設(shè)計。通過優(yōu)化儀器結(jié)構(gòu)和降低廢棄物產(chǎn)生等措施，減少了對環(huán)境的影響。這符合當(dāng)前社會對環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求。