分散體系、膠體和界面物理化學已經滲透到物理化學、高分子材料、涂料工業、環境保護、新材料、微電子、生命科學、造紙、水處理、日用化工、農業土壤、選礦、制藥等諸多學科和領域,各領域中涉及膠體及各類分散體系的重要理論探討及解決實際問題時,往往都要測定表面(界面)電性,因此表面(界面)電性的測量技術就顯得及其重要。
目前市場上的zeta電位測量儀器分為進口和國產兩大類:進口的zeta電位儀一般采用激光衍射法,主要功能是測量分散體系中粒徑分布直方圖,zeta電位只是其附帶功能,不僅價格高、測量復雜,并且是需要代入正確的樣品折射率、吸收率等參數的計算值。國產的zeta電位儀同出一宗,采用顯微電泳法故稱為微電泳儀,都是陳邦林教授研制的*、第二、第三、第四代產品,優點是所見即所得、想做錯都難,目前型的第四代產品由上海中晨數字技術設備有限公司研發并*生產。
首部《膠體顆粒zeta電位分析 電泳法通則》國家標準發布,標準號:GB/T 32668-2016,該國家標準于2016年11月1日起實施。其顯微電泳法是根據上海中晨數字技術設備有限公司研發并*生產的JS94系列微電泳儀(zeta電位儀)編寫,標準第16頁圖片就是上海中晨JS94系列微電泳儀(zeta電位儀)的軟件界面。
微電泳儀-顯微電泳法zeta電位儀的起步與發展:
1、八十年代初期,經過華東師范大學陳邦林教授及其團隊的努力,華東師范大學化學系和上海標準計量局實驗工廠(現為上海市檢測技術所上立檢測儀器廠)共同生產了DPW-1型雙管屏幕顯示微電泳儀,這是國產微電泳儀*代產品。
2、其后兩家又在原有的基礎上生產了第二代微電泳儀(zeta電位測定儀)。接著,上海市檢測技術所上立檢測儀器廠根據以上兩種型號,生產了BDL-B型表面電位粒徑儀,此型號儀器是DPW-1型和zeta電位測定儀的改進型,沒有大的技術突破,同樣屬于第二代產品。
3、八十年代中期,華東師范大學化學系和華東師范大學科教儀器廠共同開發了WDY-3型微電泳儀,這種型號的儀器采用了計算機控制。
4、九十年代初,在總結了國內外zeta電位測定儀的優缺點基礎上,華東師范大學陳邦林教授提出了新的杯型開放式微電泳儀的設想。上海中晨數字技術設備有限公司根據此設想,研制開發了第四代JS94系列微電泳儀,并于1994年獲得國家。
代表型號 | 電泳槽 | 生產單位 | 優點 | 缺點 | |
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*代 | DPW-1 | 雙管 | 華東師范大學化學系和上海標準計量局實驗工廠(現為上海市檢測技術所上立檢測儀器廠) | 不要校正靜止層,觀察范圍寬 | 觀察和打印系統不完善,測定樣品用量多,清洗樣品槽困難 |
第二代 | Zeta電位測定儀 | 雙管 | 華東師范大學化學系和上海標準計量局實驗工廠(現為上海市檢測技術所上立檢測儀器廠) | 不要校正靜止層,觀察范圍寬 | 觀察和打印系統不完善,測定樣品用量多,清洗樣品槽困難 |
第二代 | BDL-B | 雙管 | 上海市檢測技術所上立檢測儀器廠 | 根據*、第二代的基礎進行了改進,沒有擺脫原有的技術,主要問題仍然存在 | |
第三代 | WDY-3 | 三管 | 華東師范大學化學系和華東師范大學科教儀器廠 | 靜止層更穩定,引入計算機控制和計算 | 觀察和打印系統不完善,測定樣品用量多,清洗樣品槽困難 |
第四代 | JS94系列 | 電泳杯 | 上海中晨數字技術設備有限公司和華東師范大學化學系 | 近場光功率小、樣品用量少、工作狀態穩定、快速計算zeta電位 |
第四代JS94系列微電泳儀主要特點:
1、新型簡便的電泳池與內置電極經精密的微流場計算,表面處理,組成一套完全與傳統電泳槽不同的電泳裝置,樣品用量極少,每次僅0.5ml,易于清洗,經濟實用。
2、采用經過精心設計的電極支架,與電泳杯緊密配合,形成一個杯型開放式電泳裝置,電極采用銀、鉑和鈦金屬制成,經表面處理后工作狀態穩定。
3、采用半導體發光進場光學系統,功率僅幾十瓦,不會因發熱而影響測量環境和測量精度。
4、pH測量范圍更大,溫度自動連續采集,自動調整參數,快速計算zeta電位。
5、采用計算機多媒體技術自動連續采樣儲存,并能提供雙向共四幅圖像型進行自動分析,測試一個樣品僅數秒鐘。
上海中晨數字技術設備有限公司和華東師范大學化學系通過技術攻關,1993年研制并開發了第四代微電泳儀,并于1994年獲國家,*型號定型為JS94A型。經過24年來的應用實踐和持續開發,目前JS94系列微電泳儀已經形成較完整的產品系列:JS94H型、JS94H2型、JS94J型、JS94J2型、JS94K型、JS94K2型和JN01A型都是zui主要的型號。這些并行的型號的微電泳儀都可以測量zeta電位,用戶往往就不知道如何選取型號了。根據下表,用戶可以很容易選到自己所需要的儀器。
型號 | 適用體系 | 主要粒徑范圍(微米) | 適用PH范圍 |
---|---|---|---|
JS94H | 水性體系 | 0.5~20 | 1.6~13.0 |
JS94H2 | 水性體系和有機體系 | 0.5~20 | 1.6~13.0 |
JS94J | 水性體系 | 0.1~10 | 1.6~13.0 |
JS94J2 | 水性體系和有機體系 | 0.1~10 | 1.6~13.0 |
JS94K | 水性體系 | 0.2~50 | 1.6~13.0 |
JS94K2 | 水性體系和有機體系 | 0.2~50 | 1.6~13.0 |
如何選用JS94系列微電泳儀(zeta電位儀):
1、如果需要測量水分散體系中微米級帶電顆粒的zeta電位,比如自來水廠、污水處理廠、鈦白粉廠、造紙廠、選礦等行業中,水溶液體系中的顆粒粒徑主要分布在微米級的范圍中,那么可以選擇JS94H型微電泳儀。
2、有些客戶需要測量非水溶液中帶電顆粒的zeta電位,例如測量乙醇、苯等溶液中帶電顆粒的zeta電位,這時就需要選擇高電壓、特制電極的JS94H2型微電泳儀。同時該型號儀器兼容測量水溶液體系帶電顆粒的zeta電位。
3、科技日新月異,現在很多客戶需要研究更小的微粒,這時候就要選擇能觀察測量更小顆粒的儀器,JS94J型就是能滿足客戶需要的型號,zui小能觀察到100納米的顆粒。JS94J型微電泳只能測量水溶液體系。
4、如果客戶既需要觀察微小顆粒,又需要測量非水體系中帶電顆粒的zeta電位,就需要選擇高電壓、特制電極的JS94J2型微電泳儀。與JS94H2一樣,JS94J2型也兼容測量水溶液體系帶電顆粒的zeta電位。
5、JS94H型、JS94H2型、JS94J型、JS94J2型可觀察測量的粒徑范圍都是100倍(注意是粒徑上限/下限之間的范圍、不是放大倍數),而有些客戶有著更高的要求。我們在日本定做了*的特制鏡頭,于是就有了JS94K型和JS94K2型,可觀察測量的粒徑范圍都高達250倍。
6、上海中晨數字技術設備有限公司還生產JN01型濃漿電泳儀,濃漿電泳儀可以測量較濃顆粒體系zeta電位的測量,例如測量泥漿、紙漿等的zeta電位。濃漿電泳儀基于質量轉移電泳儀的原理而開發的,測試時濃漿電泳儀所需的濃度較難控制,測量過程較長、測試過程復雜、測量的樣品所需量較多,適合專業人士進行科學研究使用。其實很多樣品經過稀釋后,完全可以使用JS94系列的儀器來測量zeta電位。