粒径分析和Zeta电位全解

可以计算出Zeta电位。
我们为什么要应用它？

样品的Zeta电位大小决定液体中的粒子是稳定存在还 是趋向于絮凝（粘连在一起）。因此，Zeta电位应用 于许多工业行业，如： 制陶业 对于浆料颗粒要求较高Zeta电位，来保证陶 瓷粒子可以紧密堆积。 废水处理 废水的絮凝状态与pH，加入的化学絮凝 剂如带电聚合物，加入氯化铝或其它高电荷盐类相 关。在水处理规程的优化和开发过程中，Zeta电位测 量与这些参数结合是十分重要的。 乳液 Zeta电位的研究决定了乳状液在其所应用环境 中是否牢固地吸附，而较远的则
松散结合，形成所谓的扩散层。在扩散层内，有一个
概念性边界；当粒子在液体中运动时，在此边界内的 离子将与粒子一起运动；但此边界外的离子将停留在 原处 — 这个边界称为滑动平面（Slipping plane）。

在粒子表面和分散溶液本体之间存在电位，此电位随 粒子表面的距离而变化 — 在滑动平面上的电位叫做 Zeta电位。

马尔文使用道尔顿（Daltons）表示分子量。结果以千道尔顿 [kiloDaltons （kDa）]为单位表示。
什么是粒径？

DLS仪器中测量的粒径，是和被测量粒子
以相同速度扩散的球体直径。

Zetasizer仪器系统使用动态光散射（DLS）
技术测量样品中粒子的布朗运动，然后使
用已建立的理论拟合实验原始数据从而得
到粒子的粒径和分布。
布朗运动



液体中粒子由于周围的溶剂分子撞击所致的随机热运 动。粒子在液体中做随机布朗运动，它们的运动速度 被用于测量粒径。 小粒子在液体中运动速度较快，而大颗粒运动相对缓 慢。这种运动一直都在进行，所以如果我们取一小段 时间间隔（如100μS），拍摄样品运动“图像”，我 们可以看出粒子移动了多少，并且换算出它有多大。 相同时间内，如果位移比较小，粒子位置接近，则样 品中粒子较大；同样，如果位移较大，粒子位置变化 很大，则样品中粒子较小。运用扩散速度与粒径之间 的关系，可以测定粒子的大小。
粒径分析和Zeta电位测定
(Zetasizer Nano系列粒度分析仪-Nano ZS ZEN3600)
指导老师：赵双琪
Zetasizer Nano系列粒度分析仪
Zetasizer Nano 的功能？

能够提供液体介质中粒子或大分子的三种特性 粒径、Zeta电位和分子量
仪器参数： Zetasizer 型号 Nano ZS 粒径范围 0.6nm - 6μm Zeta 电位粒径范围 5nm - 10μm 分子量粒径范围1000 - 2x107 Daltons 配置激光器 633 nm激光器

应用电泳法和激光多普勒测速法（有时称为激光多普 勒电泳法）相结合的测量技术，可测量Zeta电位。这 种方法测量粒子所施加电场的液体中的运动的速度。

一旦我们知道粒子的电泳速度和所应用的电场强度， 通过使用另外两个已知的样品参数 — 粘度 （Viscosity）和介电常数（Dielectric constant），我们

在应用中，知道聚合物的分子量，将有助于测定 它们的许多物理特性，诸如密度、弹性和强度。
什么是Zeta电位和电泳？

大多数液体含有离子，它们可能是负性或正性电 荷原子，分别称为阴离子和阳离子。当带电粒子 悬浮于液体中时，相反电荷的离子会被吸引到悬 浮粒子表面。即带负电样品从液体中吸引阳离子；
相反，带正电样品从液体中吸引阴离子。
的步骤，显示测量窗口。按要求将样品池插入仪器中，等待温度平
衡。点击Start进行测量，显示结果并保存至打开的测量文件中。

SOP测量 手动测量
标准操作程序 即时设置所有测量参数

SOP测量 标准操作程序

预定义所有测量中的设置，保证在同一类型样品上 进行的测量能以一致的设置进行。用于有规律地测 量相同类型样品。SOP可按要求创建或修正。

进行SOP测量，从菜单条上选择Measure – Start SOP， 并从中选择使用一个SOP。选择一个SOP后，测量 显示窗口（Measurement Display）将显示如下。 按
Zetasizer Nano 仪器
样品池区

样品池区是插入所有样品池进行测量的地方。 样 品池区是封闭的，可以控制样品温度在2 - 90°C范 围（对于具有高温配置的仪器可升温至120°C）。 如果在样品池区温度高于50°C时打开盖子，则仪
器将每隔几秒发出蜂鸣声两次，警告温度较高。
如何进行Zetasizer 测量？
为什么我们需要知道它？

印刷
调色液和液体油墨粒径影响了成像质量、粘
度和聚集趋势及其对磁头油墨喷嘴的堵塞。控制油 墨和调色液产品颗粒大小会直接影响成像性质、油 墨耐久性和粘性。

颜料 在配制颜料的稳定配方中，对粒径的了解非
常重要。颜料颜色和色度与粒径高度相关，这些都
应用于测定颜色特性。
什么是分子量？
测试步骤

关闭盖子，开启仪器，等待30分钟让激光稳定； 启动Zetasizer软件； 按样品制备手册制备样品； 选择样品池：选择适合样品和测量类型的样品池；
将制备的样品注入样品池；
进行测量（以SOP为例）：打开或创建新的测量文件，从Zetasizer软 件中选择Measure - Start SOP，选择所需的SOP，遵循出现在屏幕上
下Start（► ）按钮，测量即开始。
������
手动测量

手动测量是在进行测量之前即时设置所有测量参数。 对于测量多种不同类型的样品，或以实验参数进行实
验非常理想。

要进行手动测量，从菜单条上选择Measure - Manual。 手动测量对话框窗口出现，其中可选择测量设置，必 要时可保存为SOP。在选择设置和参数后，按下 Measurement Display上的Start按钮，即可开始测量。

物质的分子量
是这种物质一个分子中所有原子的
原子质量单位（amu）的重量的和。分子量可从物 质的分子式用数学方法计算而得，它是构成分子的 所有原子的原子量的总和。

以Zetasizer Nano系列仪器，应用静态光散射（SLS）
测量技术我们现在可以测定分子量。
为什么我们需要了解它？

我们需要了解分子量，以便能够测定1 mole（摩尔） 物质中有多少克。摩尔是“一个分子重量”的化 学标准术语，比如说一摩尔水是18.015克。