Pomiar potencjału zeta metodą elektroakustyczną
Zeta potencjał to potencjał elektrokinetyczny występujący na powierzchni ciała stałego lub cząstek rozproszonych (np. emulsja, zawiesina) tworzący się na granicy między ciałem stałym a elektrolitem (cieczą). W pewnym uproszczeniu można przyjąć, że jony unieruchomione na powierzchni ciała stałego oraz w jego pobliżu mogą oddziaływać z jonami ośrodka ciekłego. To oddziaływanie może prowadzić do niestabilności zawiesiny/emulsji co w konsekwencji powoduje np. sedymentację lub inne formy zmian stabilności w czasie. Określenie potencjału zeta pozwala zatem przewidzieć to, czy badana zawiesina lub emulsja będzie stabilna oraz jakiego rodzaju niestabilności mogą wystąpić dla danego układu ciało stałe-ciecz.
Aktualnie jest dostępnych kilka metod pomiaru potencjału zeta.
Najpowszechniej stosowaną metodą jest metoda dynamicznego rozpraszania światła
(DLS– Dynamic Light Scattering). Urządzenia wykorzystujące tą technologię zwykle pozwalają także określić wielkość cząstek i z powodzeniem nadają się do charakteryzacji takich materiałów jak mikroemulsje, nanocząstki, białka, liposomy, koloidy itp. Urządzeniom tym poświęcona jest odrębna sekcja na naszej stronie internetowej.
Zeta potencjał – metoda elektroakustyczna
W naszej ofercie dostępne są także urządzenia do pomiaru wielkości cząstek oraz zeta potencjału metodą elektroakustyczną.
W metodzie tej aby obliczyć rozkład wielkości cząstek analizator mierzy prędkość dźwięku i tłumienie krótkich impulsów ultradźwiękowych dla zestawu częstotliwości f, zwykle od 1 do 100 MHz („technika impulsu transmisji” lub „metoda impulsów tonowych”).
Sygnał I jest rejestrowany przy różnych odległościach L między nadajnikiem ultradźwięków a detektorem, aby poprawić dokładność detekcji sygnału. Ze względu na szeroki zakres częstotliwości tej wyjątkowej techniki, bardzo małe (<100 nm) oraz duże (>> 10 µm) cząstki mogą być mierzone z wysoką precyzją. Zmienna odległość L między nadajnikiem a detektorem umożliwia charakteryzowanie rozcieńczonych (<1% obj.) oraz stężonych (do 50% obj.) dyspersji. Oprogramowanie uwzględnia różne interakcje cząstek z falami ultradźwiękowymi, takie jak rozpraszanie, straty lepkości i efekty termodynamiczne.
W pomiarach potencjału zeta impuls ultradźwiękowy jest bezpośrednio przekazywany do zawiesiny lub emulsji, która ma być analizowana. Cząstki koloidu przemieszczają się względem siebie z powodu ich bezwładności, dzięki czemu poruszają się względem dyfuzyjnej warstwy podwójnej. Efekt ten powoduje tworzenie fluktuujących dipoli i generowanie elektrycznego prądu zmiennego (CVI), który można zmierzyć jako potencjał między dwiema elektrodami. Wartość potencjału zeta jest ostatecznie obliczany w oparciu o ten parametr.
Równocześnie w czasie pomiarów potencjału zeta i wielkości cząstek metodą elektroakustyczną można także określić inne parametry takie jak długość Debye’a, stała κ, liczba Dukhin’a i gęstość ładunku powierzchniowego w przypadku silnych, niepolarnych rozpuszczalników. Dzięki unikalnej konstrukcji sondy (metoda echa pulsacyjnego) urządzenie może być z łatwością stosowane zarówno do eksperymentów laboratoryjnych, jak i w pomiarach procesów technologicznych.
Zalety i zastosowanie
Główną zaletą metody elektroakustycznej jest możliwość pomiaru potencjału zeta w dyspersjach wysoko i nisko stężonych (0,1 – 50% obj.). Zatem rozcieńczenie, które normalnie prowadzi do modyfikacji potencjału zeta, nie jest w tym przypadku konieczne. Przyrządy z linii DT mogą być wyposażone w kilka przydatnych opcji, takich jak sondy przewodności elektrycznej dla dyspersji wodnych i organicznych, specjalnie zaprojektowane układy pomiarowe dla stężonych zawiesin, cementów i wiele innych.
Urządzenia
DT300– wyznaczanie potencjału zeta
DT310 – wyznaczanie potencjału zeta z możliwością dołączenia modułu miareczkującego (regulacja pH)
DT-1202 – pomiar wielkości cząstek w zakresie 5 nm do 1000 um, pomiar bez rozcieńczania, wyznaczanie potencjału zeta.