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.

Pomiar potencjału zeta metodą elektroakustyczną
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’agęstość 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.

Dowiedz się więcej!