动态光散射基本原理及其在纳米科技中的应用
GPC详细资料介绍

GPC详细资料介绍1、一般地,传统的单一检测器的GPC,例如:由液相色谱仪改造而来的GPC,只需要进样量20ul(微升)或稍多,而且对浓度没有很精确的要求,一般只有一个浓度范围。
这个范围对应于柱子的分离能力和检测器的量程。
而浓度的具体大小,则也与分子量有关系!当分子量越大时,浓度应该减小;反之,浓度应该增大。
但是浓度太大,则会出现堵柱子,而且也会使检测器出现平头峰;浓度太小则会出现检测器检测不到信号的情况。
一般都在几毫克/毫升的浓度比较合适。
对于先进的多检测器GPC,则进样量要大很多了,至少也要50ul,甚至100、200ul也不稀奇。
这样算下来,样品量就不少了。
之所以说可能需要很多样品,是因为与具体方法有关。
如果样品本身是没有经典的GPC方法,需要摸索、建立一个新方法的话,那么样品需要量确实会大一些,特别是对一些新合成的样品,你很难确定他用什么溶剂溶解样品更合适,这时候就需要你去尝试,或者去查文献。
此时样品消耗是很大的!例如,我在仪器信息网上介绍过的聚乳酸样品的情况就是如此:当样品高度支化甚至成为星形支化时,传统的THF溶剂已经不能用了,需要换溶剂!而做出这一判断也是非常难的!在这一过程中,样品的消耗是非常大的,虽然浓度很低。
但是由于进样频繁,所以配制的样品溶液,会较快消耗。
此外,样品量过少,也会带来样品典型性差的问题。
所以,在工业生产企业的质量检验中,往往需要较大的样品量来配制成较多的样品溶液以避免典型性不足的问题,尽管实际进样量很小。
样品量少,往往是由于聚合规模小,实验室的小型合成,或者样品是昂贵、难得的生化类样品,如:蛋白质、多糖等。
解决这类问题,可以选择微量GPC,但是价格非常昂贵。
一般地,聚合物都不存在这类问题,无非是多聚合些样品出来,样品本身不是很值钱。
而对于生化类样品,一般GPC就没办法了,要么多弄些样品,要么买微量GPC。
但是一般也是选择前者,因为你还需要作重复性和重现性呢,并不是做一次进样就完了!最起码要进两针啊。
动态光散射技术在物理学研究中的应用

动态光散射技术在物理学研究中的应用动态光散射技术是一种基于光学的测量方法,可以用于许多物理学领域的研究,例如液体和固体的相变行为,胶体和生物体系的动态行为等。
本文将介绍动态光散射技术的基本原理,以及它在相关领域的应用。
动态光散射技术的基本原理动态光散射技术是一种基于激光或白光照射样品,测量散射光强度和时间间隔的技术。
当光线照射在样品表面,会被样品的微小颗粒或分子所散射,形成一个散射光强度分布图案。
散射光的特性可以从散射强度分布图案中被测量出来,例如粒径的大小,相对散射强度,和时间间隔等。
动态光散射技术可分为两类:单点探测和多点探测。
单点探测是通过一次散射的光线来测量粒子的运动速度和动态行为。
多点探测可以通过两个或多个探测器来获得更详细的散射光分布,如几何构型和细节形状。
动态光散射技术在生物体系研究中的应用动态光散射技术在生物体系研究中有广泛的应用,可以用于分析稀溶液中的生物大分子的动态行为,例如蛋白质的折叠和解离过程,聚合物的聚合过程等。
此外,动态光散射技术也可以帮助研究生物体系中的药物递送系统,例如纳米颗粒基的药物递送系统。
动态光散射技术可以使用不同的激光或白光源,例如激光光源、LED 光源或钨灯光源等。
这些不同的光源可以提供不同颜色的光。
对于生物体系研究,通常使用长波长的光源,因为生物分子和细胞通常在这种光下具有较高的透明度,从而可以更好地测量样品中大分子的散射强度。
动态光散射技术在物理学领域中的应用动态光散射技术在物理学领域中也有广泛的应用,例如研究相变行为、玻璃态转变等。
通过动态光散射技术,可以测量物质中小分子的相对运动速度,从而研究物质的动态行为。
此外,动态光散射技术还可以应用于流变学的研究,例如测量流体的黏度和颗粒的分散状态等。
动态光散射技术可以与其他测量技术结合起来使用,例如傅里叶转换红外光谱、核磁共振等,以提高对样品中组分的识别能力。
结论动态光散射技术是物理学研究中的一种重要测量方法,可以应用于不同领域的研究。
动态光散射实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的本实验旨在利用动态光散射(Dynamic Light Scattering,DLS)技术测量溶液中纳米颗粒的粒径分布,并分析其粒度特性。
二、实验原理动态光散射技术是一种非侵入性、实时监测溶液中颗粒运动的技术。
当一束激光照射到溶液中的颗粒时,颗粒会散射激光,散射光强随时间的变化与颗粒的粒径和布朗运动有关。
通过分析散射光强的时间自相关函数,可以计算出颗粒的粒径分布。
三、实验仪器与材料1. 仪器:- 动态光散射仪(例如:Nicomp 380)- 激光器(例如:633nm He-Ne激光器)- 光电倍增管- 数字相关器- 数据采集卡- 计算机2. 材料:- 纳米颗粒溶液(例如:聚苯乙烯胶乳)- 纯净水- 容量瓶- 移液器四、实验步骤1. 将纳米颗粒溶液稀释至适当浓度,用移液器移取一定体积的溶液至容量瓶中。
2. 将容量瓶置于动态光散射仪样品池中,确保样品池的温度稳定。
3. 打开动态光散射仪,设置激光波长、散射角度、测量时间等参数。
4. 启动动态光散射仪,记录散射光强随时间的变化数据。
5. 将数据导入计算机,进行自相关函数分析。
6. 利用自相关函数反演算法,计算颗粒的粒径分布。
五、实验结果与分析1. 实验测得的散射光强自相关函数如图1所示。
图1:散射光强自相关函数2. 通过自相关函数反演算法,得到颗粒的粒径分布如图2所示。
图2:颗粒粒径分布由图2可知,纳米颗粒的粒径分布主要集中在100-300nm范围内,平均粒径约为200nm。
六、实验讨论1. 实验结果表明,动态光散射技术可以有效地测量溶液中纳米颗粒的粒径分布,为纳米材料的研究提供了有力的工具。
2. 在实验过程中,需要注意以下因素:- 样品浓度:样品浓度过高会导致颗粒聚集,影响测量结果;样品浓度过低,则信号强度不足,难以进行精确测量。
- 温度:温度对颗粒的布朗运动有显著影响,实验过程中需确保样品池的温度稳定。
- 激光波长:不同波长的激光对颗粒的散射特性不同,选择合适的激光波长可以提高测量精度。
动态光散射实验表征

动态光散射(Dynamic Light Scattering, DLS)是一种广泛应用于纳米科学、材料科学、生物技术等领域,用来测定纳米颗粒和生物大分子尺寸及其分布的实验技术。
动态光散射实验表征主要包括以下几个方面:1.样品制备与测量条件:样品通常需要是均匀的悬浊液或溶液,且颗粒浓度适中,过高或过低的浓度可能会影响测量结果的准确性。
测量通常在恒温条件下进行,以减少温度变化对颗粒布朗运动的影响。
2.测量原理:DLS利用光照射样品时,样品中的颗粒由于布朗运动产生光散射,散射光的强度随时间呈现出波动,波动幅度与颗粒大小有关。
通过测量散射光的自相关函数(Autocorrelation Function, ACF),可以得到颗粒的扩散系数,进而计算颗粒的流体力学直径。
3.数据分析:使用专门的动态光散射仪器收集散射光强度随时间变化的数据,然后通过FFT变换(快速傅里叶变换)计算自相关函数。
应用斯托克斯-爱因斯坦方程(Stokes-Einstein equation)将扩散系数转换为颗粒的水动力学直径(Hydrodynamic Diameter)。
4.粒径分布:DLS不仅可以测定单个颗粒的尺寸,还可以给出样品中颗粒尺寸分布的信息,表现为粒径分布曲线或粒径分布直方图。
5.质量和粒径的关系:如果知道颗粒的密度,动态光散射还可以用来估算颗粒的绝对质量。
6.表征参数:主要表征参数包括:平均粒径、多分散系数(反映粒径分布宽度)、Zeta电位(反映颗粒的表面电荷性质,但这通常由电泳光散射实验获得)等。
7.实验注意事项:需要注意样品的稳定性、光学性质对测量的影响,以及样品容器的清洁度和背景散射的扣除等问题。
动态光散射实验是一种无损、快速、方便的纳米颗粒表征手段,但也受限于样品的光学性质、浓度以及粒径范围(通常适用于1nm至几微米的颗粒)。
对于更小的颗粒或者更大范围的粒径分布,可能需要结合其他表征技术如电子显微镜、原子力显微镜等一起使用。
动态光散射基本原理及其在纳米科技中的应用——Zeta电位测量

【专题】动态光散射基本原理及其在纳米科技中的应用——Zeta电位测量--------------------------------------------------------------------------------作者: 骑着蜗牛追火箭收录日期: 2009-11-28 发布日期: 2009-11-28动态光散射基本原理及其在纳米科技中的应用——Zeta电位测量前言:Zeta电位是纳米材料的一种重要表征参数。
现代仪器可以通过简便的手段快速准确地测得。
大致原理为:通过电化学原理将Zeta电位的测量转化成带电粒子淌度的测量,而粒子淌度的测量测是通过动态光散射,运用波的多普勒效应测得。
1.Zeta电位与双电层(图1)粒子表面存在的净电荷,影响粒子界面周围区域的离子分布,导致接近表面抗衡离子(与粒子电。
荷相反的离子)浓度增加。
于是,每个粒子周围均存在双电层。
围绕粒子的液体层存在两部分:一是内层区,称为Stern层,其中离子与粒子紧紧地结合在一起;另一个是外层分散区,其中离子不那么紧密的与粒子相吸附。
在分散层内,有一个抽象边界,在边界内的离子和粒子形成稳定实体。
当粒子运动时(如由于重力),在此边界内的离子随着粒子运动,但此边界外的离子不随着粒子运动。
这个边界称为流体力学剪切层或滑动面(slippingplane)。
在这个边界上存在的电位即称为Zeta电位。
ZETA电位是一个表征分散体系稳定性的重要指标。
由于带电微粒吸引分散系中带相反电荷的粒子,离颗粒表面近的离子被强烈束缚着,而那些距离较远的离子形成一个松散的电子云,电子云的内外电位差就叫Zeta电位。
也称电动电位(只有当胶粒在介质中运动时才会表现出来),实际上就是扩散层内的电位差。
ξ电位较高时,粒子能保持一定距离消弱和抵消了范德华引力从而提高了颗粒悬浮系统的稳定性。
反之,当ξ电位较低时,粒子间的斥力减小并逐步靠近,进入范德华引力范围内,粒子就会互相吸引、团聚。
纳米粒度_实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 了解纳米粒度仪的基本原理和操作方法。
2. 学习纳米粒度分析在材料科学、生物医学等领域的应用。
3. 通过实验,掌握纳米颗粒粒径和分布的测量方法。
二、实验原理纳米粒度仪是一种基于动态光散射(DLS)原理的仪器,通过测量颗粒在液体中布朗运动的速度,从而确定颗粒的大小和分布。
实验过程中,激光照射到悬浮颗粒上,颗粒对光产生散射,散射光经过光学系统被探测器接收,通过分析散射光的时间变化,可以得到颗粒的粒径和分布信息。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:纳米粒度仪、激光光源、样品池、计算机等。
2. 试剂:纳米颗粒悬浮液、分散剂、滤纸等。
四、实验步骤1. 样品准备:将纳米颗粒悬浮液用滤纸过滤,去除杂质,确保样品的纯净度。
2. 仪器设置:打开纳米粒度仪,调整激光光源、样品池等参数,使仪器处于正常工作状态。
3. 样品测量:将处理好的纳米颗粒悬浮液注入样品池,设定测量时间,启动仪器进行测量。
4. 数据处理:将测量得到的数据导入计算机,利用纳米粒度仪自带软件进行数据处理,得到粒径和分布信息。
5. 结果分析:根据实验结果,分析纳米颗粒的粒径分布、平均粒径等参数,并与理论值进行对比。
五、实验结果与分析1. 纳米颗粒粒径分布:实验测得纳米颗粒的粒径分布如图1所示。
从图中可以看出,纳米颗粒的粒径主要集中在20-50nm范围内,符合实验预期。
图1 纳米颗粒粒径分布2. 纳米颗粒平均粒径:根据实验结果,纳米颗粒的平均粒径为30.5nm,与理论值相符。
3. 纳米颗粒分散性:实验测得纳米颗粒的分散性较好,说明样品在制备过程中未发生团聚现象。
六、实验讨论1. 实验过程中,纳米颗粒的粒径分布和平均粒径与理论值相符,说明实验方法可靠,仪器性能稳定。
2. 实验结果表明,纳米颗粒的分散性较好,有利于其在材料科学、生物医学等领域的应用。
3. 在实验过程中,应注意样品的制备和仪器操作,以保证实验结果的准确性。
七、结论本次实验成功测量了纳米颗粒的粒径和分布,验证了纳米粒度仪在材料科学、生物医学等领域的应用价值。
动态光散射技术的使用教程
动态光散射技术的使用教程光散射是指光在介质中遇到小尺寸的颗粒、细菌或细胞等物质时,发生散射现象。
动态光散射技术则是利用这种散射现象来研究物质的形态结构、运动性质以及浓度等信息。
本文将向你介绍动态光散射技术的使用教程。
一、动态光散射技术原理动态光散射技术是基于光的干涉和散射现象进行测量的一种方法。
当被测样品中的颗粒或分子遇到光束时,它们会散射光线,形成全方向的光强分布。
这些散射光经过检测器的接收和处理,可以得到物质的一系列信息。
二、动态光散射技术应用领域动态光散射技术广泛应用于生物医药、材料科学、环境监测等领域。
在生物医药领域,它可以用于细胞形态学研究、蛋白质结构分析、药物释放动力学等方面。
在材料科学领域,它可以帮助研究纳米颗粒的尺寸分布、聚合物的形态结构等。
在环境监测领域,它可以用来检测水中的微粒浓度、大气污染物等。
三、动态光散射技术仪器和操作步骤1. 光源:选择合适的光源是动态光散射实验的第一步。
常见的光源有激光、LED等,选择光源时要考虑波长和功率等参数。
2. 散射角度:确定合适的散射角度是保证实验准确性的关键。
散射角度过大或过小都会影响实验结果,需根据样品和需求进行调整。
3. 检测器:选择合适的检测器,能够接收到散射光的全部信息,并有良好的灵敏度和动态范围。
常用的检测器有光电二极管、光电倍增管等。
4. 数据处理:动态光散射数据处理是实验的核心部分。
通过散射光的强度变化,可以获得颗粒或分子的尺寸、形状、浓度等信息。
常用的数据处理方法包括光亮度自相关函数分析、多角度散射法等。
五、案例分析:动态光散射在生物医药领域的应用动态光散射技术在生物医药领域的应用非常广泛。
以细胞形态学研究为例,通过测量细胞的散射信号,可以分析细胞的形状、大小、聚集状态等。
这对于癌细胞的早期诊断和治疗具有重要意义。
此外,动态光散射还可以应用于蛋白质结构分析。
利用动态光散射技术,可以测量蛋白质溶液中的散射光强度,从而分析蛋白质的聚集情况、分子量等。
动态光散射
动态光散射动态光散射 Dyn amic Light Scatteri ng (DLS),也称光子相关光谱 Photo n Correlation Spectroscopy (PCS),准弹性光散射quasi-elastic scatteri ng ,测量光强的波动随时间的变化。
DLS技术测量粒子粒径,具有准确、快速、可重复性好等优点,已经成为纳米科技中比较常规的一种表征方法。
随着仪器的更新和数据处理技术的发展,现在的动态光散射仪器不仅具备测量粒径的功能,还具有测量Zeta电位、大分子的分子量等的能力。
(一)动态光散射的基本原理1. 粒子的布朗运动Brownian motion导致光强的波动微小粒子悬浮在液体中会无规则地运动布朗运动的速度依赖于粒子的大小和媒体粘度,粒子越小,媒体粘度越小,布朗运动越快。
2. 光信号与粒径的关系光通过胶体时,粒子会将光散射,在一定角度下可以检测到光信号,所检测到的信号是多个散射光子叠加后的结果,具有统计意义(见附件一)。
瞬间光强不是固定值,在某一平均值下波动,但波动振幅与粒子粒径有关(见附件二)。
某一时间的光强与另一时间的光强相比,在极短时间内,可以认识是相同的,我们可以认为相关度为1,在稍长时间后,光强相似度下降,时间无穷长时,光强完全与之前的不同,认为相关度为0 (此原理见附件三)。
根据光学理论可得出光强相关议程(见附件四)。
之前提到,正在做布朗运动的粒子速度,与粒径(粒子大小)相关(Stokes - Einstein方程)。
大颗粒运动缓慢,小粒子运动快速。
如果测量大颗粒,那么由于它们运动缓慢,散射光斑的强度也将缓慢波动。
类似地,如果测量小粒子,那么由于它们运动快速,散射光斑的密度也将快速波动。
附件五显示了大颗粒和小粒子的相关关系函数。
可以看到,相关关系函数衰减的速度与粒径相关,小粒子的衰减速度大大快于大颗粒的。
最后通过光强波动变化和光强相关函数计算出粒径及其分布(见附件六)。
动态光散射的基本原理及现代应用
动态光散射的基本原理及现代应用动态光散射是指当光射入具有分散颗粒的介质中时,光线在颗粒表面发生散射而产生的现象。
在动态光散射中,散射现象的发生是由介质中的无规则分布的颗粒引起的。
根据光的波长和颗粒的大小,散射现象可以根据射出角度的不同而具有不同的特征。
动态光散射的基本原理可以通过维恩逆向散射和光强衰减原理来解释。
根据维恩逆向散射原理,当光线入射到颗粒表面时,光在散射前没有波前的调整,因此散射现象将更加明显。
光强衰减原理指出,随着光线在介质中传播距离的增加,光的强度会逐渐衰减。
这是因为在介质中,光线会与颗粒碰撞并发生散射,使得光线的传播路径变得更长。
动态光散射在现代科学研究中有着广泛的应用。
首先,动态光散射被广泛用于研究分散颗粒的大小、形状和浓度。
通过测量光在散射过程中的角度分布和强度分布,可以对颗粒进行粒径分布的测量和表征。
这使得动态光散射在物理、化学和环境科学等领域中成为一种重要的测量技术。
另外,动态光散射也被广泛用于研究生物体系的动态行为。
通过结合光学显微镜和动态光散射技术,可以对生物大分子和细胞的动态行为进行实时监测。
这在生物医学研究中具有重要意义,可以用于研究蛋白质的折叠和变性、生物界面的互作和细胞内颗粒的输运等过程。
此外,动态光散射还被应用于聚合物材料研究和纳米材料研究。
通过测量散射光的强度和偏振特性,可以研究聚合物颗粒的动态行为和结构演化。
在纳米材料研究中,动态光散射被用于研究纳米颗粒的聚集和分散过程,以及纳米粒子的形貌和表面结构。
最后,动态光散射还被广泛应用于化学工程、环境监测和食品加工等领域。
在化学工程中,动态光散射可以用于表征复杂流体的流变性质,并用于粒子聚集和剪切效应的研究。
在环境监测中,动态光散射可以用于监测水体中的微生物浓度和污染物颗粒的分布。
在食品加工中,动态光散射可以用于检测食品中的颗粒大小和含油量,以及测量乳液和乳胶的稳定性。
总之,动态光散射作为一种重要的光学现象,在现代科学研究和技术应用中具有广泛的应用。
时间分辨动态光散射
时间分辨动态光散射时间分辨动态光散射是一种重要的研究方法,可以用于观测和分析光在不同介质中传播过程中的特性和行为。
随着科学技术的不断发展,时间分辨动态光散射在生物医学、材料科学、环境监测等领域得到了广泛的应用和研究。
本文将对时间分辨动态光散射的基本原理、发展历程、应用领域以及未来的发展方向进行探讨和分析。
动态光散射是一种通过测量材料中散射光的动态性质来研究材料中微观结构和变化的技术。
时间分辨动态光散射则是在动态光散射的基础上,通过短脉冲激光或频率可调激光等手段,使得散射光具有时间分辨性,可以精确地测量和分析光的传播过程中的时间信息。
时间分辨动态光散射技术的发展可以追溯到上个世纪七十年代初。
当时,科学家们开始运用激光技术和光学探测技术,对各种不同介质中的光传播过程进行研究,并取得了一系列令人瞩目的成果。
在生物医学领域,时间分辨动态光散射技术被广泛应用于生物组织的结构与功能研究。
通过测量散射光的动态性质,可以研究生物组织中细胞、血液等微观结构的变化情况,为疾病的早期诊断和治疗提供重要的依据。
同时,时间分辨动态光散射技术还可以用于研究药物在体内的输送和释放过程,为新药的设计和研发提供借鉴。
在材料科学领域,时间分辨动态光散射技术可以用于研究材料中微观结构的演变和动态行为,为材料设计和工艺优化提供重要参考。
在环境监测领域,时间分辨动态光散射技术可以用于监测大气、水体等环境中的微粒和污染物,帮助我们更好地理解和管理环境污染问题。
随着时间分辨动态光散射技术的不断发展,人们对其应用领域和研究对象的需求也在不断扩大和深化。
未来,我们可以进一步拓展时间分辨动态光散射技术在生物医学、材料科学、环境监测等领域的应用,探索更多新的研究方向和方法。
同时,我们也可以不断改进时间分辨动态光散射技术的仪器设备和数据处理方法,提高其分辨率和灵敏度,为科学研究和工程应用提供更加可靠的技术支持。
总的来说,时间分辨动态光散射是一种非常重要和有价值的研究方法,具有广阔的应用前景和深远的科学意义。
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动态光散射基本原理及其在纳米科技中的应用——Zeta电位测量
前言:Zeta电位是纳米材料的一种重要表征参数。
现代仪器可以通过简便的手段快速准确地测得。
大致原理为:通过电化学原理将Zeta电位的测量转化成带电粒子淌度的测量,而粒子淌度的测量测是通过动态光散射,运用波的多普勒效应测得。
1.Zeta电位与双电层(图1)
粒子表面存在的净电荷,影响粒子界面周围区域的离子分布,导致接近表面抗衡离子(与粒子电。
荷相反的离子)浓度增加。
于是,每个粒子周围均存在双电层。
围绕粒子的液体层存在两部分:一是内层区,称为Stern层,其中离子与粒子紧紧地结合在一起;另一个是外层分散区,其中离子不那么紧密的与粒子相吸附。
在分散层内,有一个抽象边界,在边界内的离子和粒子形成稳定实体。
当粒子运动时(如由于重力),在此边界内的离子随着粒子运动,但此边界外的离子不随着粒子运动。
这个边界称为流体力学剪切层或滑动面(slippingplane)。
在这个边界上存在的电位即称为Zeta电位。
2.Zeta电位与胶体的稳定性(DLVO理论)
在1940年代Derjaguin, Landau, Verway与Overbeek 提出了描述胶体稳定的理论,认为胶体体系的稳定性是当颗粒相互接近时它们之间的双电层互斥力与范德瓦尔互吸力的净结果。
此理论提出当颗粒接近时颗粒之间的能量障碍来自于互斥力,当颗粒有足够的能量克服此障碍时,互吸力将使颗粒进一步接近并不可逆的粘在一起。
(图2)
Zeta电位可用来作为胶体体系稳定性的指示:
如果颗粒带有很多负的或正的电荷,也就是说很高的Zeta电位,它们会相互排斥,从而达到整个体系的稳定性;如果颗粒带有很少负的或正的电荷,也就是说它的Zeta电位很低,它们会相互吸引,从而达到整个体系的不稳定性。
一般来说, Zeta电位愈高,颗粒的分散体系愈稳定,水相中颗粒分散稳定性的分界线一般认为在+30mV 或-30mV,如果所有颗粒都带有高于+30mV或低于-30mV的zeta电位,则该分散体系应该比较稳定3.影响Zeta电位的因素
分散体系的Zeta电位可因下列因素而变化:
A. pH 的变化
B. 溶液电导率的变化
C. 某种特殊添加剂的浓度,如表面活性剂,高分子
测量一个颗粒的zeta势能作为上述变量的变化可了解产品的稳定性,反过来也可决定生成絮凝的最佳条件。
3.1 Zeta电位与pH(图3)
影响zeta电位最重要的因素是pH,当谈论zeta电位时,不指明pH根本一点意义都没有。
假定在悬浮液中有一个带负电的颗粒;
假如往这一悬浮液中加入碱性物质,颗粒会得到更多的负电;
假如往这一悬浮液中加入酸性物质,在一定程度时,颗粒的电荷将会被中和;
进一步加入酸,颗粒将会带更多的正电。
Zeta电位对pH作图在低pH将是正的,在高pH将是负的,这中间一定有一点会通过零zeta 电位,这一点称为等电点,是相当重要的一点,通常在这一点胶体是最不稳定的。
3.2 Zeta电位与电导率
双电层的厚度与溶液中的离子浓度有关,可根据介质的离子强度进行计算,离子强度越高,双电层愈压缩同,离子的化合价也会影响双单层的厚度,三价离子(Al3+)将会比单价离子(Na+)更多的压缩双电层。
无机离子可有两种方法与带电表面相作用:
1. 非选择性吸附.对于等电点没有影响
2. 选择性吸附.会改变等电点
即使很低浓度的选择性吸附离子,也会对Zeta电位有很大的影响,有时选择性吸附离子甚至会造成颗粒从带负电变成带正电,从带正电变成带负电。
3.3 Zeta电位与添加剂浓度
研究样品中的添加剂浓度对产品zeta电位的影响可为研发稳定配方的产品提供有用的信息,样品中已知杂质对zeta电位的影响可作为研制抗絮凝的产品的有力工具。
4. 带电粒子的动电学效应
表面电荷的存在使得颗粒在一外加电场中呈现某些特殊效应,这些效应总称为动电学效应,根据引入运动的方式,有四种不同的动电学效应:
电泳: 在外加电场中带电颗粒相对于静止悬浮液体的运动
电渗:在外加电场中相对于静止带电表面的液体运动
流动电势: 当液体流过静止表面时所产生的电场
沉降电势: 当带电颗粒在静止液体中流动时所产生的电场
5. Zeta电位测量理论
在一平行电场中,带电颗粒向相反极性的电极运动,颗粒的运动速度与下列因素有关:
电场强度,介质的介电常数,介质的粘度(均为已知参数)
Zeta电位(未知参数)
Zeta电位与电泳淌度之间由Henry方程相连(图4)
由Henry方程可以看出,只要测得粒子的淌度,查到介质的粘度、介电常数等参数,就可以求得Zeta电位。
6. 淌度测量方法
6.1 直接观测法
在早期,测量粒子淌度时,是在分散体系两端加上电压,用显微装置观测。
6.2 多普勒效应测量法
当测量一个速度为C,频率为no的波时,假如波源与探测器之间有一相对运动(速度V), 所测到的波频率将会有一多普勒位移。
在电场作用下运动的粒子,当激光打到粒子上时,散射光频率会有变化。
散射光与参考光叠加后频率变化表现得更为直观,更容易观测。
将光信号的频率变化与粒子运动速度联系起来,即可测得粒子的淌度。
(如图5)
7. 电渗及避免方法
7.1 电渗(图6)
由于毛细管样品池壁带电,当外加电场导致颗粒运动时,池壁附近的液体也会在电场中由于电渗而运动。
当用毛细管样品池时由于池壁与水中离子的作用,水会在电场下移动(电渗)而影响颗粒移动速度的测量(因为测到的是两种运动的总和)。
但是,由于在一个封闭的池子内,池壁的液体流动会造
成池中间的液体向另一方向运动,而在样品池中造成抛物面状的液体流动。
在样品池中有两个无限薄的层面(静止层)内无电渗,经典方法将光束定位在静止层内测量,以避免电渗误差,不可能准确定位,及费时而造成各种误差(甚至池壁有微量污染)。
7.2 电渗的避免(图7)
动电学的理论分析告诉我们:当外加一电场时,颗粒达到其最终运动速度的时间至少要比电渗快一个数量级(参考M. Minor, A.J. van der Linde, H.P. van Leeuwen and J. Lyklema (1997) J Colloid and Interface Science 189, 370-375)
快速电场反转(FFR)
假如一外加电场有足够高的频率时:
与颗粒的运动相比,液体的运动可以忽略不计
这样,测量就不一定要在静止层进行
但是,快速电场反转(FFR)与传统的慢速电场反转(SFR)相比,分辨率低。
如果将二者结合起来,则可以得到准确率高,分辨率高的Zeta电位及分布。
附件1: 1.Zeta电位.jpg (2009-11-28 15:08:07, 132.39 K)
附件2: 2.DLVO胶体稳定理论.jpg (2009-11-28 15:09:22, 53.82 K)
附件3: 3.Zeta电位与pH.jpg (2009-11-28 15:10:09, 83.13 K)
附件4: 4.Zeta电位测量理论-Henry方程.jpg (2009-11-28 15:11:05, 112.95 K)
附件5: 5.多普勒效应测粒子淌度.jpg (2009-11-28 15:11:24, 168.48 K)
附件6: 6.电渗示意图.jpg (2009-11-28 15:12:15, 93.02 K)
附件7: 7.电渗避免和FFR-SFR组合.jpg (2009-11-28 15:12:30, 132.13 K)。