原理與技術(shù)

首頁(yè)      原理與技術(shù)      ELS-電泳光散射      電泳光散射技術(shù)原理

電泳光散射技術(shù)原理

發(fā)表時(shí)間:2023-07-25瀏覽量:268

光散射基礎(chǔ):

*光是電磁波,其電場(chǎng)與磁場(chǎng)振動(dòng)方向同傳播方向相互垂直。 

*當(dāng)光穿過質(zhì)點(diǎn)時(shí),在光波電場(chǎng)作用下,質(zhì)點(diǎn)中的電子會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng),并向各個(gè)方向發(fā)射電磁波,就被稱為散射光。 

*散射光方向與入射光方向間的夾角為散射角。

image

*散射因子:

image

*散射光強(qiáng):

image

即:散射光強(qiáng)與顆粒大小六次方成正比,與入射光波長(zhǎng)四次方成反比,同時(shí)與樣品dn/dc、濃度以及散射角有關(guān)。


Zeta電位:

image

由于分散粒子表面帶有電荷而吸引周圍的反號(hào)離子,這些反號(hào)離子在兩相界面呈擴(kuò)散狀態(tài)分布而形成擴(kuò)散雙電層。根據(jù)Stern雙電層理論可將雙電層分為兩部分,即Stern層和擴(kuò)散層。另一部分反離子由于靜電吸引和熱擴(kuò)散兩種相反作用的平衡,分布在顆粒周圍溶液中,與顆粒一起構(gòu)成所謂的擴(kuò)散雙電層。如果對(duì)這種固 - 液分散體系施加一個(gè)直流電場(chǎng),則帶電顆粒將向相反電性的電極方向作定向運(yùn)動(dòng),此即電泳現(xiàn)象。帶電的顆粒表面與溶液內(nèi)部的電位差稱為顆粒的表面電位,它使顆粒做電泳運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)帶著固定吸附層和部分(與顆粒表面緊密結(jié)合的)溶劑分子一起運(yùn)動(dòng),與液體之間形成滑動(dòng)面,此滑動(dòng)面與液體內(nèi)部的電位差被稱為 Zeta 電位。Zeta 電位通常利用電泳方法測(cè)量,即帶電的顆粒在電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)速度(稱電泳速度)與 Zeta 電位呈正比關(guān)系,由 此可以計(jì)算出 Zeta 電位。


電泳光散射:

image

 電泳光散射光路圖:

image

       

電泳光散射基本計(jì)算模型:

image



電滲運(yùn)動(dòng)的影響:

*電滲運(yùn)動(dòng)是由于赤壁帶電所引起的液體(分散相)運(yùn)動(dòng);

*電滲運(yùn)動(dòng)與電泳運(yùn)動(dòng)方向相反;

*測(cè)得的運(yùn)動(dòng)速度=電泳運(yùn)動(dòng)+電滲運(yùn)動(dòng)

image

計(jì)算中,穩(wěn)定層的微小偏差將產(chǎn)生巨大的影響:

A 10 micron error in the stationary level can lead to a 10% error in zeta potential" - Prof. Bob Pelton, University of Toronto


因此,傳統(tǒng)方法測(cè)量Zeta電位需要尋找穩(wěn)定層。

image

Zeta電位測(cè)量中的影響因素及其應(yīng)對(duì)方法:

1、復(fù)雜情況:

        a. 高鹽樣品:鈍化電極(分散相中100cycle) 

        b. 高濃度/色度樣品:物理稀釋方法 

        c. 極小/大顆粒樣品:增大電場(chǎng)強(qiáng)度

2、Zeta電位影響因素

        a. 樣品濃度對(duì)Zeta電位的影響:雙電層疊加 

        b. 分散相離子濃度:壓縮雙電層 

        c. 分散相離子種類:改性 

        d. 電極吸附與交叉污染:清理電極與樣品池


Zeta電位應(yīng)用:

膠體與懸浮液的物理特性與顆粒-液體界面的特點(diǎn)與范圍有著十分密切的關(guān)系:水機(jī)分散體系對(duì)于界面的電荷與離子結(jié)構(gòu)十分敏感,而事實(shí)上,體系的離子環(huán)境也直接決定著顆粒的分散行為。因此,我們認(rèn)為:膠體和懸浮液體系穩(wěn)定性與所謂決定界面電化學(xué)特性的雙電層結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。
        

因此與體系穩(wěn)定有關(guān)的信息是十分重要的。需指出的是:當(dāng)談及膠體分散體系的穩(wěn)定性時(shí),主要是指表征體系的電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化。Zeta 電位的測(cè)量與顆粒-液體界面的雙電層的特征和結(jié)構(gòu)有關(guān)。

        

通常情況下,Zeta 電位的分析在顆粒的表面改性,包覆,分散劑的選擇以及生泡、去泡等方面有著重要的應(yīng)用價(jià)值。具體在以下工業(yè)過程中,Zeta 電位是一個(gè)關(guān)鍵因素:  

        

以膠體分散體系的制備為目的,如在涂料、墨水、制藥、化妝品、食品、鉆井、著 色以及農(nóng)業(yè)化學(xué)中。 

        

膠體分散體系的使用作為生產(chǎn)過程中的一個(gè)步驟,如在陶瓷成型、水泥、灰泥、制 磚、制陶以及造紙、催化劑的生產(chǎn)中。 

        

膠體現(xiàn)象的應(yīng)用,包括:去污劑、在濕潤(rùn)粉末中十分重要的毛細(xì)現(xiàn)象、從水庫(kù)石頭 上去除油脂、保持土壤中的潮濕與營(yíng)養(yǎng)、表面的包覆、礦物的浮選、以及在糖的精煉中去除雜質(zhì)、溶劑的回收、顏料的電泳沉淀等。  破壞不希望產(chǎn)生的體系穩(wěn)定,如:水的純化、酒的精煉、污水處理、油乳破除劑、 軟泥的脫水等。

聯(lián)系我們
  • 地址:北京市海淀區(qū)北三環(huán)西路48號(hào)1號(hào)樓A座6A
  • 電話:010-51627740
  • 手機(jī):18094238319
  • 郵箱:info@cen-sun.com
  • 網(wǎng)址:http://eau309.cn/
官方微信
Copyright ? 2023 北京世紀(jì)朝陽(yáng)科技發(fā)展有限公司    備案號(hào):京ICP備05017992號(hào)-1   sitemap.xml   技術(shù)支持:化工儀器   管理登陸