Definitie van Zeta-potentieel

Het zetapotentiaal (ζ-potentiaal) is het potentiaalverschil over fasegrenzen tussen vaste stoffen en vloeistoffen. Het is een maat voor de elektrische lading van deeltjes die in vloeistof zijn gesuspendeerd. Omdat zetapotentiaal niet gelijk is aan de elektrische oppervlaktepotentiaal in een dubbele laag of aan de Stern-potentiaal, is het vaak de enige waarde die kan worden gebruikt om dubbellaagse eigenschappen van een colloïdale dispersie te beschrijven. Zetapotentiaal, ook bekend als elektrokinetisch potentieel, wordt gemeten in millivolt (mV).

In colloïden is zetapotentiaal het elektrische potentiaalverschil over de ionische laag rond een geladen colloïde ion. In andere woorden; het is het potentieel in de dubbele interface-interface op het uitglijdende vlak. Typisch, hoe hoger het zeta-potentieel, hoe stabieler het colloïde. Zetapotentiaal dat minder negatief is dan -15 mV vertegenwoordigt typisch het begin van agglomeratie van deeltjes. Wanneer het zetapotentiaal gelijk is aan nul, zal het colloïde neerslaan in een vaste stof.

Zeta-potentieel meten

Zetapotentiaal kan niet direct worden gemeten. Het wordt berekend op basis van theoretische modellen of experimenteel geschat, vaak gebaseerd op elektroforetische mobiliteit. Kortom, om zetapotentiaal te bepalen, volgt men die snelheid waarmee een geladen deeltje beweegt in reactie op een elektrisch veld. Deeltjes met een zetapotentiaal migreren naar de tegengesteld geladen elektrode. De snelheid van migratie is evenredig met zetapotentieel. Snelheid wordt typisch gemeten met behulp van een laserdoppler-anemometer. De berekening is gebaseerd op een theorie beschreven in 1903 door Marian Smoluchowski. De theorie van Smoluchowski is geldig voor elke concentratie of vorm van verspreide deeltjes. Het neemt echter een voldoende dunne dubbele laag aan en negeert elke bijdrage van oppervlaktegeleiding. Nieuwere theorieën worden gebruikt om onder deze omstandigheden elektro-akoestische en elektrokinetische analyses uit te voeren.

Er is een apparaat dat een zetameter wordt genoemd - het is duur, maar een getrainde operator kan de geschatte waarden interpreteren die het produceert. Zeta-meters vertrouwen meestal op een van de twee elektro-akoestische effecten: elektrische sonische amplitude en colloïde trillingsstroom. Het voordeel van het gebruik van een elektro-akoestische methode om het zetapotentieel te karakteriseren, is dat het monster niet hoeft te worden verdund.

Toepassingen van Zeta Potential

Aangezien de fysische eigenschappen van suspensies en colloïden grotendeels afhankelijk zijn van de eigenschappen van het deeltjes-vloeistof-grensvlak, kent het kennen van het zeta-potentieel praktische toepassingen.

Zeta potentiële metingen zijn gewend

• Bereid colloïdale dispersies voor cosmetica, inkt, kleurstoffen, schuim en andere chemicaliën voor
• Vernietig ongewenste colloïdale dispersies tijdens water- en rioolwaterzuivering, bereiding van bier en wijn en dispergerende aerosolproducten
• Verlaag de kosten van additieven door de minimale hoeveelheid te berekenen die nodig is om het gewenste effect te bereiken, zoals de hoeveelheid vlokmiddel die tijdens de waterbehandeling aan water wordt toegevoegd
• Neem tijdens de productie colloïdale dispersie op, zoals in cement, aardewerk, coatings, enz.
• Gebruik gewenste eigenschappen van colloïden, waaronder capillaire werking en waskracht. Eigenschappen kunnen worden toegepast voor minerale flotatie, onzuiverheidsabsorptie, scheiding van aardolie uit reservoirgesteente, bevochtigingsverschijnselen en elektroforetische afzetting van verven of coatings
• Micro-elektroforese om bloed, bacteriën en andere biologische oppervlakken te karakteriseren
• Karakteriseer de eigenschappen van klei-watersystemen
• Veel andere toepassingen bij de verwerking van mineralen, productie van keramiek, elektronica, farmaceutische productie, enz.

Referenties

American Filtration and Separations Society, "Wat is Zeta potentieel?"

Brookhaven Instruments, "Zeta potentiële toepassingen".

Colloïdale dynamica, elektro-akoestische tutorials, "The Zeta Potential" (1999).

M. von Smoluchowski, Bull. Int. Acad. Sci. Cracovie, 184 (1903).

Dukhin, S.S. en Semenikhin, N.M. Koll. Zhur., 32, 366 (1970).