Zeta电位测试的影响因素

在上一期的推送《Zeta电位的前世今生二：Zeta电位测量技术的进展》中，我们知道了Zeta电位是反映悬液中颗粒表面带电的重要参数，那么颗粒的悬浮环境必然会对电位产生较大的影响，比如悬液中的pH值、电导率以及小分子组份的浓度等，都会对悬浮颗粒表面产生影响，从而直接影响到体系的Zeta电位和稳定性。为了能够系统的对不同的影响因素考察，我们采用丹东百特的BeNano纳米粒度及Zeta电位分析仪分别对不同体系进行了研究。

一、pH值对电位数据的影响

将10mg聚丙烯酰胺乳胶球样品分散在10mL纯净水中得到母液，通过添加盐酸和氢氧化钠调节样品pH值，并在不同pH值下检测其Zeta电位，结果如下：

图1. 不同pH值下样品的Zeta电位曲线

通过曲线可以看到，在pH 2-9范围内，随着pH降低，样品Zeta电位从较高的负值向0趋近。这是由于溶液环境中的[H+]浓度随pH降低逐渐增高，样品表面的负电逐渐被中和，趋向于携带更多的正电荷造成的。

二、电导率对电位数据的影响

采用Duke的聚苯乙烯乳胶球作为研究对象，通过加入不同浓度的氯化钠水溶液来配置一系列不同电导率的乳液，测试其Zeta电位，结果如下：

图2. 不同电导率下样品的Zeta电位曲线

从上图中可以看到随着电导率的变大，Zeta电位绝对值呈变小的趋势。这是因为在溶液中离子强度与盐的价态和浓度相关。盐的价态越高，浓度越高，离子强度越高，对于颗粒表面电势屏蔽作用越强，颗粒的Zeta电位相应的越低。

三、组成成分浓度变化对电位数据的影响

采用一款纳米金刚石粉末作为原料，然后将该粉末分别悬浮在含有不同浓度的乙醇胺的水溶液中，在相同条件下分别测试该金刚石颗粒的Zeta电位，数据如下：

通过上表可以看出在加入不同量的乙醇胺的环境中，样品的Zeta电位有明显差别。3个样品的Zeta电位均为负值，说明纳米金刚石在这三个环境中均携带负电荷。分散在水中的1#样品的电导率较低，其Zeta电位在-20 mV以上相对较高，而分散在醇胺溶液中的2#和3#样品电导率高于水，Zeta电位明显降低。说明乙醇胺的存在明显对金刚石表面电荷有抑制作用，浓度越高，其体系也越不稳定。