DLVO理论:粒子在溶液中的稳定性取决于它的总位能VT,它包括由于溶剂产生的位能VS,以及范德华吸引位能VA和双电层引起的静电排斥位能VR。在DLVO理论中,VT=VS+VA+VR,其中,A表示Hamaker常数,其数值A=π2q2β2,其中q为单位体积物质内的分子数,β为组成该物质的分子间范德华作用常数;D表示粒子间距离;至于
,a表示粒子半径;π表示溶剂的渗透性;κ称为德拜长度,是长度的倒数,κ-1通常取双电层厚度的测量值;ζ表示ζ电势;D表示颗粒间距离。
DVLO理论表明胶体系统的稳定性由范德华吸引和粒子间双电层的排斥力之和决定。这个理论提出两个粒子彼此靠近需要克服一个势垒,如果粒子有足够多的能量克服这个势垒,吸引力就会使它们产生紧密而不可逆的聚集。
Zeta电位测量理论:在电解质溶液上加一个电场,带电粒子会朝电荷相反的方向移动。黏滞力阻止带电粒子的运动,当这两种相反的力平衡时,带电粒子做匀速运动。运动速率取决于电场强度,介质的介电常数,介质粘度(均为已知参数)和ζ电势(未知参数)。
根据亨利方程(Henry equation),ζ电势与电泳迁移率相关:,UE表示电泳迁移率,z表示ζ电势,ε表示介电常数,η表示粘度,f(κa)表示Henry函数,其中κ称为德拜长度,是长度的倒数,κ-1通常取双电层厚度的测量值。a表示粒子的半径,因此κa表示离子半径和双电层厚度的比值。根据ka的值来确定不同的ζ电势计算模型,当采用Smoluchowski近似时,f(κa)=1.5;当采用Huckel近似时,即f(κa)=1.0。只要测得粒子的淌度(单位电场下的电泳速度称为淌度),查到介质的粘度、介电常数等参数,就可以求 得Zeta电位。测电迁移率的技术为激光多普勒速度测量和相分析光散射相结合的技术,称为M3-PALS。Ζ电势测量过程中首先是照射粒子的激光,入射光通过样品池的中央,在13°处检测散射光。当在样品池上加一个电场时,在测量体积中移动的粒子引起散射光强度的涨落,其频率与粒子速度成正比。
淌度测量方法:多普勒效应测量法和直接观测法
直接观察法:在早期,测量粒子淌度时,是在分 散体系两端加上电压,用显微装置观测。
多普勒效应测量法:当测量一个速度为C,频率为f1 的波时,假如波源与探测器之间有一相对运动(速度ν), 所测到的波频 率将会有一多普勒位移。 在电场作用下运动的粒子,当激光打到粒子上时, 散射光频率会有变化。散射光与参考光叠加后频率 变化表现得更为直观,更容易观测。将光信号的频 率变化与粒子运动速度联系起来,即可测得粒子的淌度,(如下图)。
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