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技術文章

Zeta電位的概念及意義

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Zeta 電位指剪切面(Shear Plane)的電位,又叫電動電位或電動電勢(ζ-電位或ζ-電勢),是表征膠體分散系穩定性的重要指標。測量Zeta 電位的方法主要有電泳法、電滲法、流動電位法以及超聲波法,其中以電泳法應用較多。市場上常見的納米粒度儀測量Zeta 電位主要也是采用了電泳法,是利用多普勒電泳光散射測量納米顆粒的Zeta電位。

電泳法原理

帶電顆粒在外加電場作用下發生定向移動,當光束照到顆粒上時,就會引起光束頻率或者相位發生變化,且顆粒運動速度越快,光的頻率或者相位變化得也越快。因此可以通過測量光的頻率和相位的變化間接測量顆粒的電泳速度,從而求出Zeta電位。

zeta電位1.png

測量Zeta電位的意義

Zeta電位的數值與膠態分散的穩定性相關,Zeta電位是對顆粒之間相互排斥或吸引力的強度的度量,分子或分散粒子越小,Zeta電位(正或負)越高,體系越穩定,即溶解或分散后可以抵抗聚集。反之,Zeta 電位(正或負)越低,越傾向于凝結或凝聚,即吸引力超過了排斥力,分散被破壞而發生凝結或凝聚。

zeta電位2.png

Zeta 電位應用領域很廣,在化妝品、選礦、造紙、醫療衛生、建筑材料、超細材料、環境保護、海洋化學、化學分析等領域都有重要應用。

在食品科學上,齊寶坤[1]等人用納米粒度儀測量出不同品種大豆分離蛋白Zeta電位在﹢25~﹢35mV之間,蛋白溶液趨于穩定。環境科學方面,王浩宇[2]等人研究了好氧顆粒污泥在形成過程中的Zeta 電位,通過納米粒度儀表征 Zeta 電位,說明了不同的 Zeta 電位是好氧顆粒污泥形成的重要條件。水處理技術上,夏雪[3]等人以玻璃纖維膜為基體,通過等離子處理,再進行化學接枝有機硅季銨鹽,制備出荷正電玻璃纖維膜。通過納米粒度儀表征得到,改性后的玻璃纖維膜表面荷正電,Zeta電位值可達27. 35 mV。如下圖

zeta電位3.png

表1、改性后膜表面Zeta電位情況

zeta電位4.png


參考文獻:

[1] 齊寶坤,李楊,王中江,隋曉楠,江連洲.不同品種大豆分離蛋白Zeta電位和粒徑分布與表面疏水性的關系[J].食品科學,2017,38(03)

[2] 王浩宇,蘇本生,黃丹,崔曉姣,竺建榮.好氧污泥顆粒化過程中Zeta電位與EPS的變化特性[J].環境科學,2012,33(05)

[3] 夏雪,李國平,駱霽月,馬依文.季銨鹽接枝提高玻璃纖維膜表面Zeta電位[J].凈水技術,2020,39(03)


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