Zeta-potentialen (ζ-potential) är möjlig skillnad över fasgränser mellan fasta ämnen och vätskor. Det är ett mått på elektrisk laddning av partiklar som är suspenderade i vätska. Eftersom zetapotentialen inte är lika med den elektriska ytpotentialen i ett dubbellager eller Stern potential, är det ofta det enda värdet som kan användas för att beskriva dubbelskiktsegenskaper hos en kolloidal dispersion. Zeta-potential, även känd som elektrokinetisk potential, mäts i millivolt (mV).
I kolloiderZeta-potential är den elektriska potentialskillnaden över jonskiktet runt en laddad kolloid Jon. 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 motsatt laddade
elektrod. Migrationsgraden är proportionell mot zeta-potentialen. Hastighet vanligtvis mäts med hjälp av 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. Det antar emellertid ett tillräckligt tunt dubbelskikt, och det ignorerar varje bidrag från ytan ledningsförmåga. 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 i stor utsträckning 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
- Karakterisera egenskaperna hos lera-vattensystem
- Många andra användningar inom mineralbearbetning, keramiktillverkning, elektroniktillverkning, läkemedelsproduktion etc.
referenser
American Filtration and Separations Society, "Vad är Zeta-potential?"
Brookhaven Instruments, "Zeta Potential Applications".
Colloidal Dynamics, Electroacoustic Tutorials, "The Zeta Potential" (1999).
M. von Smoluchowski, Bull. Int. Acad. Sci. Cracovie, 184 (1903).
Dukhin, S.S. och Semenikhin, N.M. Koll. Zhur., 32, 366 (1970).