22Feb.2022
物性分析

【界達電位粒徑分析儀】你在量測的是zeta potential的真值嗎-什麼是電氣滲透流?

概要
在量測界達電位時的概念是,在溶液中施加一定方向的電場使溶液中粒子移動。
假設粒子帶負電荷在電場中會往正極移動,帶正電荷則往負極移動。
再加上粒子跑動的程度(帶負電越強,向正極跑動越多),配合粒子移動的方向,可以求得粒子所代電荷正負以及大小。
電滲流1
 
什麼是電氣滲透流

理想狀態下,我們可以直接量測粒子運動軌跡,直接求得zeta potential,實際上卻有一些技術需要克服。
在水或是溶劑中,除了我們要量測的粒子本身外,以水為例還有H+及OH-等離子存在。
因為管壁是帶負電材質的關係,H+等正離子會往管壁聚集。
電滲流2
施加電場後,正離子就會一起往負極移動,產生電氣滲透流,也稱為電滲流。
電滲流3
樣品槽內就有兩種運動。
1.粒子本身運動
2.離子所造成的電滲流
我們觀察到的移動,就是由兩種運動相加後的結果。
電滲流4
電滲流影響了我們想要看到的粒子移動,為得到正確的值,我們使用下面公式解析內部的電滲流。
 
解析電氣滲透流:森岡本公式
電滲流10

森岡本公式為了放便閱讀,也為了不要讓讀者看到公式就胃痛按上一頁,我們將詳細公式展開放在文章最後面,有興趣可以先到文章最下方閱讀。
公式中Uobs及是我們觀察到的電泳,Up是粒子本身的移動度,Uosm則是電滲流。
我們藉由森岡本公式,實際解析電滲流後,求得靜止面。(靜止面:電滲流正負流動抵銷的水平面) 在靜止面上粒子的移動就不受到電滲流的影響,也就是Up,我們可以得到粒子移動的真值,在換算後求得界達電位。
電滲流6
 
解析的好處
值得一提的是,靜止面不會永遠保持在同一個水平。
會隨著樣品沉降性,或是容器表面髒污等等因素造成靜止面改變。
電滲流7
ELS系列實際量測垂直所有水平面後,若靜止面因為沉降或髒汙等情況改變時,靜止面也會一起做修正
在量測有沉降性樣品時,也能得到高再現性真值。
受惠於日本細膩的高精確工藝,實現量測點位在小流道中的高精度位移,才能實現的界達電位真值量測。
 
同場加映:固體表面電位量測
藉由解析電氣滲透流,除了液態樣品還能繼續推廣到固體板狀樣品的電位,其介紹我們日後再為各位說明。
電滲流8
 
森岡本公式
電滲流5

 

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