Zeta電位及粒度分析儀是材料科學、生物醫藥、化工及環境工程等領域中用于表征微粒分散體系穩定性的關鍵儀器。它能夠同時測量顆粒的粒徑分布和表面電荷特性(Zeta電位),為評估懸浮液、乳液及膠體的穩定性提供重要數據支持,是研發和質量控制環節的分析手段。
一、主要用途
1.膠體穩定性評估:通過測量Zeta電位判斷分散體系的穩定性。通常Zeta電位絕對值越大(一般大于±30mV),顆粒間靜電斥力越強,體系越不易發生團聚或沉降。
2.粒徑分布分析:精確測定納米至微米級顆粒的粒徑大小及其分布范圍,廣泛應用于藥物遞送系統(如脂質體)、顏料、陶瓷漿料及水處理絮凝劑的研究。
3.配方優化與工藝控制:在產品開發過程中,幫助研究人員篩選最佳的pH值、離子強度或添加劑濃度,以優化產品性能;在生產線上監控批次間的一致性。
4.表面改性效果驗證:評估顆粒表面包覆、修飾或吸附處理后表面電荷的變化,驗證改性工藝是否達到預期目標。

二、工作原理
該儀器主要基于兩種經典的光學物理原理:
1.動態光散射(DLS)測粒度:利用激光照射懸浮顆粒,顆粒在液體中進行布朗運動,導致散射光強隨時間波動。通過分析光強波動的自相關函數,計算出顆粒的擴散系數,再依據斯托克斯-愛因斯坦方程推導出顆粒的流體力學直徑。
2.電泳光散射(ELS)測Zeta電位:在樣品池兩端施加電場,帶電顆粒會在電場作用下發生定向移動(電泳)。儀器利用激光多普勒測速技術測量顆粒的電泳遷移率,結合亨利方程(Henry Equation)及介質的粘度和介電常數,計算出Zeta電位?,F代儀器通常采用相位分析光散射(PALS)技術,以提高低遷移率樣品測量的靈敏度和準確性。
三、使用注意事項
1.樣品制備要求:樣品必須具有良好的分散性,避免大顆粒團聚或沉淀。測試前需根據樣品性質選擇適當的分散介質,并可能需要超聲處理或添加分散劑。樣品濃度需適中,過高會導致多重散射,過低則信號太弱,通常需稀釋至透光率在儀器推薦范圍內。
2.氣泡與雜質干擾:樣品池中嚴禁存在氣泡,氣泡會嚴重干擾光路導致數據異常。注入樣品時應緩慢操作,必要時靜置消泡。同時,需確保樣品無塵,微小灰塵會被誤判為大顆粒,影響粒徑結果。
3.溫度控制:溫度和粘度直接影響布朗運動和電泳遷移率。測試時必須設定準確的溫度,并確保儀器溫控系統已達到平衡狀態。對于溫度敏感的樣品,需特別注意升溫對穩定性的影響。
4.電極維護與清洗:測量Zeta電位使用的折疊毛細管池或平板池含有電極,測試后必須立即用去離子水或適當溶劑徹底清洗,防止樣品殘留腐蝕電極或堵塞流道。長期不用時應保持干燥或按說明書保存。
5.參數設置合理性:根據樣品材質選擇合適的折射率和吸收率參數,這對于粒徑計算的準確性至關重要。對于高鹽濃度樣品,需注意電導率過高可能引起的焦耳熱效應,必要時降低電壓或縮短測量時間。
正確掌握Zeta電位及粒度分析儀的使用技巧,不僅能獲得準確可靠的實驗數據,還能有效延長儀器壽命,為科研和生產提供有力的數據支撐。