什么是zeta電勢有哪些檢測方法？

　　談粒度不得不說zeta電位，很多微納米產品都需要表征其穩定性，粒度大小、zeta電位、PH值、溫度、產品配方等會影響樣品穩定性，而zeta電位是樣品穩定性比較直觀的一個參數。

　　很多資料都談及樣品的zeta電位絕對值在30mV以上就代表樣品比較穩定。事實是如此嗎？30mV是體系的平均zeta電位，對于樣品中每一個顆粒的zeta電位是否是一樣呢？相信你看完今天的文章會有一個答案。

　　1. 什么是zeta電位？

　　粒子表面存在的凈電荷，影響粒子界面周圍區域的離子分布，導致接近表面抗衡離子（與粒子電荷相反的離子）濃度增加。于是，每個粒子周圍均存在雙電層。

　　結合上圖大家可以看出，繞粒子的液體層存在兩部分：一是內層區，稱為緊密層（Stern層），其中離子與粒子緊緊地結合在一起；另一個是擴散層，其中離子松散地與粒子相吸附。

　　在分散層內，有一個抽象邊界，在邊界內的離子和粒子形成穩定實體。當粒子運動時，在此邊界內的離子隨著粒子運動，但此邊界外的離子不隨著粒子運動。這個邊界稱為流體力學剪切層或滑動面（slipping plane）。在這個邊界上存在的電位即稱為Zeta電位。

　　2. 常見的測試zeta電位方法有幾種？

　　1）電泳光散射法

　　市面上常見的測試zeta電位的方法是利用光學法，也就是電泳光散射法，由于此方法可以和動態光散射法相結合，隨著納米粒度及zeta電位儀的市場擴大，這種方法也被廣大客戶接受，執行ISO-13099-2標準。

　　此方法的弊端有：

　　* 樣品必須要進行稀釋后測試；

　　* 不同濃度對測試結果影響比較大；

　　* 測試結果重復性較差，一般在±10mV以內；

　　市面上常見的廠家有法國Cordouan，英國馬爾文等品牌。

　　2）超聲電聲法（執行標準ISO-13099-1）

　　電聲法是采用聲波信號，因此設備有聲波的優勢。穿透力強，可以進行原液測試。原液測試樣品的zeta電位時和稀釋后測試結果會不一樣，因為原液時顆粒的雙電層被壓縮。

　　目前市面上典型的廠家有美國DT，美國MAS。

　　此方法優勢有：

　　* 樣品無需稀釋，原液進行測試分析樣品的粒徑和zeta電位值，更加準確表征樣品本身狀態。

　　* 測試結果重復性比較好。一般在±0.3mV以內。

　　* 可以測試微觀參數，如德拜長度，杜坎數，雙電層的面電荷密度等。

　　3）流動電位法

　　以上兩種方法主要是測試液體的zeta電位，有很多客戶需要測試固體表面的zeta電位，中空纖維內部的zeta電位，膜表面的zeta電位等如下圖各式樣品，此時即需要流動法來進行測試。即在樣品池中加入樣品，在一定壓力梯度下將緩沖液推入樣品池，緩沖液會帶動樣品表面的電荷流向樣品池兩邊的電極，測試得到電壓值。

　　目前市面上只有兩家企業有此項技術，法國CAD和安東帕。各家都有其獨特的技術優勢。

　　 4）微電泳法

　　上圖為微電泳法測試zeta電位的設備，前端兩側為四個電極，進行正向和反向加電場，最上方為CCD相機，對運動的帶電粒子做視頻跟蹤，得到每一個顆粒的遷移率，計算得到每個顆粒的zeta電位，從而得到zeta電位的分布并做統計。

　　上圖中可以得到樣品的平均zeta電位值和zeta電位分布情況，重要的是還得到了樣品中每個粒子的zeta電位值，并作出了統計，很清晰的看到有多少粒子的zeta電位比較小，得到zeta電位比較小的顆粒的百分比。如文章開頭講的，樣品的穩定性可以用zeta電位來衡量，很多時候樣品zeta電位值雖然較大，但是樣品仍然是發生了聚集、沉降等，正是因為樣品中有一部分zeta電位較小的顆粒，這些顆粒會發生聚集。隨著時間的推移，聚集量增加到一定程度，樣品即發生不可逆的穩定性問題。

　　所以，測試zeta電位時更重要的是要清楚的知道樣品中有多少zeta電位值比較小的顆粒存在！然后想辦法減小此部分的含量。

　　上圖為測試氣泡和氧化鋁及成核后粒子的zeta電位變化情況。

　　此方法優勢：

　　 * 可以得到zeta電位分布情況；

　　 * 得到每個粒子的zeta電位值；

　　 * 進行統計不同zeta電位的顆粒的數量，從而得到百分比；

　　 * 可視化，直觀的看到粒子的運動速度和軌跡，便于教學演示；

　　 * 可以測試氣泡的zeta電位值；

　　 * 能夠區分顆粒修飾程度和表面修飾結構的不同；

　　目前擁有此方法的公司有法國CAD公司。