Definition av Zeta Potential

Zeta-potentialen (ζ-potential) är potentialskillnaden över fasgränserna mellan fasta ämnen och vätskor. Det är ett mått på den elektriska laddningen av partiklar som är upphängda i vätska. Eftersom zeta-potentialen inte är lika med den elektriska ytpotentialen i ett dubbellager eller Stern-potentialen, är det ofta det enda värdet som kan användas för att beskriva dubbelskiktsegenskaper för en kolloidal spridning. Zeta-potential, även känd som elektrokinetisk potential, mäts i millivolt (mV).

I kolloider är zetapotential den elektriska potentialskillnaden över jonskiktet runt en laddad kolloidjon. Uttryckt på ett annat sätt; det är potentialen i gränssnittets dubbla lager i glidplanet. Typiskt är att ju högre zeta-potentialen är, desto stabilare är kolloiden. Zeta-potential som är mindre negativ än -15 mV representerar typiskt början av agglomerering av partiklar. När zeta-potentialen är lika med noll, kommer kolloiden att fälla ut i ett fast ämne.

Mätning av Zeta-potential

Zeta-potentialen kan inte mätas direkt. Det beräknas utifrån teoretiska modeller eller uppskattas experimentellt, ofta baserat på elektroforetisk rörlighet. För att bestämma zeta-potential spårar man i princip den hastighet med vilken en laddad partikel rör sig som svar på ett elektriskt fält. Partiklar som har en zeta-potential kommer att migrera mot den motsatt laddade elektroden. Migrationsgraden är proportionell mot zeta-potentialen. Hastigheten mäts vanligtvis med en laser Doppler-anemometer. Beräkningen är baserad på en teori som beskrevs 1903 av Marian Smoluchowski. Smoluchowskys teori gäller för varje koncentration eller form av spridda partiklar. Den antar emellertid ett tillräckligt tunt dubbelskikt, och det ignorerar alla bidrag av ytledningsförmåga. Nyare teorier används för att utföra elektroakustiska och elektrokinetiska analyser under dessa förhållanden.

Det finns en enhet som kallas en zeta-mätare - den är dyr, men en utbildad operatör kan tolka de uppskattade värdena som den producerar. Zetamätare förlitar sig vanligtvis på en av två elektroakustiska effekter: elektrisk sonisk amplitud och kolloidvibrationsström. Fördelen med att använda en elektroakustisk metod för att karakterisera zeta-potential är att provet inte behöver spädas.

Tillämpningar av Zeta Potential

Eftersom de fysikaliska egenskaperna hos suspensioner och kolloider till stor del beror på egenskaperna hos gränssnittet mellan partiklar och vätskor, har kännedom om zeta-potentialen praktiska tillämpningar.

Zeta Potentiella mätningar är vana vid

• Förbered kolloidala dispersioner för kosmetika, bläck, färgämnen, skum och andra kemikalier
• Förstör oönskade kolloidala spridningar under vatten- och avloppsrening, beredning av öl och vin och spridning av aerosolprodukter
• Sänk kostnaden för tillsatser genom att beräkna den minimimängd som krävs för att uppnå önskad effekt, såsom mängden flockningsmedel som tillsätts till vatten under vattenbehandling
• Inkorporera kolloidal spridning under tillverkning, som i cement, keramik, beläggningar, etc..
• Använd önskvärda egenskaper hos kolloider, som inkluderar kapillärverkan och avskräckning. Egenskaper kan tillämpas för mineralflotation, föroreningsabsorption, separering av petroleum från reservoarberg, vätningsfenomen och elektroforetisk avsättning av färger eller beläggningar
• Mikroelektrofores för att karakterisera blod, bakterier och andra biologiska ytor
• Karaktärisera egenskaperna hos lera-vattensystem
• Många andra användningar inom mineralbearbetning, keramiktillverkning, elektroniktillverkning, läkemedelsproduktion osv.

referenser

American Filtration and Separations Society, "Vad är Zeta-potential?"

Brookhaven Instruments, "Zeta Potential Applications".

Kolloidal dynamik, elektroakustiska tutorials, "Zeta-potentialen" (1999).

M. von Smoluchowski, Bull. Int. Acad. Sci. Cracovie, 184 (1903).

Dukhin, S.S. och Semenikhin, N.M. Koll. Zhur., 32, 366 (1970).