试验七微观电泳测定微粒分散制剂的荷电性质与Zeta电位Word文档下载推荐.docx
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4.电子取向作用固体金属中的电子云可以一定程度地伸展到与紧贴固体接界的溶液分子层中，从而引起溶液分子的偶极取向，此时离子也能依靠静电力和Vanderwaals力聚集在固体表面而是固体荷电。
5.摩擦荷电作用非导电固体在高速流动的流体中，由于两相接触摩擦而产生电荷，从一相转入另一相而使固体表面荷电。
通常介电常数大的相带正电，介电常数小的相带负电。
例如玻璃（ε=5~6）在水中（ε=81）带负电；
在苯中（ε=2）则带正电。
固体在溶液中的荷电性质，影响着固体表面性质和界面区的电荷转移反应及其反应速度，因而引起科学家们的重视和研究。
有关固-液界面荷电双电层的研究相继出现了Helmholtz平板电容式双电层、Gouy-Chapman扩散双电层、Stern扩散双电层、Grahame双电层等理论。
其中Stern和Grahame双电层理论较完善，适用性较广，应用较多。
在此只就Grahame双电层理论作简要介绍。
1947年Grahame就Stern双电层概念做了进一步发展，他将Stern层又分为两层，即内Helmholtz层和外Helmholtz层，内Helmholtz层是由未水化离子组成，紧靠近固体表面，即Stern模型中的Stern层；
外Helmholtz层是由一部分溶剂化的离子组成的，与界面吸附较紧密，随固体一起运动。
外层是扩散层，由水化离子组成，不随固体一起运动。
固体作相对运动时滑动面（shearsurface）上的电位称ζ电位。
Grahame双电层模型如图7-1。
图7-1Grahame双电层模型
目前测量Zeta电位的方法主要有电泳法、电渗法、流动电位法以及超声波法,其中以电泳法应用最广。
电泳是指分散体系在电场的作用下,带电颗粒向带相反电荷的电极运动的现象。
Zeta电位是通过测量颗粒在某一特定电场中的泳动速度进行的。
根据Helmholtz公式可有如下关系：
（7-1）
式中ζ为Zeta电位（动电电位，mV）；
u为电泳速度（μm/s）；
η为分散介质粘度（p）；
ε为分散介质的介电常数；
E为电位梯度（v/cm）；
u/E为电泳淌度；
Kt为不同温度下ζ电位与淌度的比值（μm/sec/v/cm）。
以水溶液为介质时，其不同温度下的比值见附表7-1，其值一般已合成在测试软件中。
电泳速度：
在选定距离内，电泳所需的时间，以微米/每秒数表示：
u=l/t（7-2）
式中l为微粒电泳距离（μm）；
t为电泳时间（sec）；
E为电位梯度E。
E=U/L（7-3）
式中U为外加电场直流电压（V）；
L为两极间的距离（cm）。
将（7-2），（7-3）式及Kt数据代入（7-1）式可求得ζ位。
三、仪器与药品
电泳仪（JS94-J型）；
pH计；
钛酸钡（BTO）溶胶；
乳酸；
氨水
四、仪器说明
1.测试仪器
2.样品池
3.样品台
五、实验操作
1.用乳酸和氨水调节BTO溶胶的pH值，制备不同pH值的BTO以备用。
2.将盛有钛酸钡溶胶的十字池放入样品槽中，其中“X”记号面背向自己。
点击JS94J微电泳仪软件图标，弹出如下窗口。
3.点击“Option”按钮，在下拉窗口中点击“Connect”按钮。
4.在弹出窗口中连续点击“确定”按钮，此时微电泳仪与电脑连接成功。
5.点击“Option”按钮，在下拉窗口中点击“Setting”按钮，然后在弹出窗口中设置将要保存的文件名以及电压切换时间。
6.点击“OK”按钮后点击“活动图像”按钮，出现如下界面。
其中“Q”“A”“Z”“X”按钮表示取景框的“上”“下”“左”“右”移动；
“<
”“>
”按钮表示亮度；
“{”“}”按钮表示对比度。
7.调节样品台上的“左右调节螺杆”、“上下调节螺杆”、以及“聚焦调节螺杆”，直至出现如图所示的清晰十字标志。
8.将十字池取出，再放入盛有钛酸钡溶胶的Pt（Ag）极池，将电源线与池极导针相连，然后点击“启动”按钮，输入溶胶的pH值，再调节“电压”和“电压切换时间”，以确保电极不会电解水，同时观察到的颗粒在窗口中稳定的来回运动（一般还伴随下降，如若是上升，则观察到的极有可能是气泡），调整取景框，使颗粒在测试过程中，都在框内，最后按下“存盘”钮。
存盘完后按“分析程序”钮弹出如下窗口
9.点击“开始”按钮，在弹出窗口中输入刚才保存的文件名，然后点击“OK”，弹出如下窗口。
10.点击上下图片中颗粒的位置，然后点击“继续”按钮，弹出如下窗口。
11.继续点击上下图片中颗粒的位置，通过四张图片颗粒位置的变化，就能知道颗粒电泳距离l，而所加电压U和电极距离L是已知的，根据公式（7-1）可以计算出Zeta电位ζ。
而所带电荷正负可以根据颗粒相对电极的移动方向判断。
点击“存盘”得ζ值，然后点击“OK”按钮。
12.换一种测试液，重复步骤8-11，得到不同pH值BTO溶胶的ζ值。
六、数据处理与结果分析
以BTO胶体的pH值为横坐标，以Zeta电位为纵坐标作图，通过曲线连接获得BTO胶体的等电点，同时分析实验误差以及等电点在实际应用中的作用。
注意事项：
（1）样品池池内不测定时，应灌满蒸馏水；
（2）选取粒子速度以取中间为好，太快或太慢都不好；
（3）BTO胶体在测试前，应超声一段时间，以使颗粒均匀分布。
参考文献
1JS94J增强型微电泳仪使用说明书
2WareBR.JColloidInterfSci,1972,39:
670
3王复生，王建军，显微电泳法及建材矿物ζ电位的测定，山东建材学院学报，1995，9
（1），47-51
4张立永，贾树妍，肖光辉等，应用Zeta电位研究液态奶的稳定机制，中国乳品工业，2007，35（12），38-41
附表7-1不同温度下ζ-电位与淌度比值Kt（液相是水或水溶液）
温度℃
4
29.17
23
13.86
5
28.00
24
13.35
6
26.87
25
12.85
7
25.80
26
12.37
8
24.79
27
11.90
9
23.83
28
11.45
10
22.89
29
11.02
11
22.02
30
10.60
12
21.15
31
10.19
13
20.36
32
9.80
14
19.57
33
9.42
15
18.84
34
9.05
16
18.12
35
8.70
17
17.45
36
8.35
18
16.78
37
8.01
19
16.15
38
7.69
2
15.54
39
7.37
21
14.97
40
7.06
22
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