Henry函数的选择对Zeta电位影响的研究
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摘 要：电泳光散射法测量颗粒Zeta电位是一种常用的方法，采用电泳法测量Zeta过程中，需要对Henry函数f（ka）进行选择，为此，针对颗粒半径与双电层厚度之比进行分类讨论，在选择Henry函数过程中进一步进行优化，使之得到更加精确的Zeta电位值。从而获得更加准确的颗粒信息。
关键词：Zeta电位；Henry函数；双电层厚度
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.195
1 引言
Zeta电位是衡量胶体稳定性的重要参数，胶体分散体中颗粒越小，Zeta电位越大，胶体就越稳定；胶体分散体中颗粒越大，Zeta电位越小，颗粒之间吸引力大于排斥力，将会导致絮凝或沉聚[1]。因此准确测量胶体中带电颗粒的Zeta电位非常重要。分散在介质中的带电颗粒周围吸附了一层与颗粒极性相反的离子（反离子），其中一部分反离子与颗粒表面紧密吸附，形成紧密层，又称为Stern层，另一部分反离子由于静电力和扩散作用，分布在颗粒周围，形成扩散层。颗粒在做电泳运动期间，带着Stern层和部分溶剂分子一起移动，与溶剂之间形成滑移面，滑移面与液体内部的电位差就称作Zeta电位，用符号表示。但是，滑移面仅仅是一个假想面，因此，Zeta电位的测量只能用间接方法进行[2]。当带电颗粒分散在适当的介质中，在外电场的作用下，将会进行电泳运动加速到一个均匀的速度。速度的大小取决于作用于颗粒的电场强度和粘滞度，速度与电场的关系可表述为
外加电场的应用使得颗粒周围的电场失真并减缓了电泳速度的出现，这种现象叫弛豫效应。随着颗粒的移动，其周围的离子氛将通过双电层离子的运动进行重组，因此弛豫程度将取决于迁移率及反离子电荷。当电场应用到分散体中，颗粒将会定向移动，而双电层中反离子就会朝着相反方向移动，导致电泳速度进一步降低，这种现象称为电泳阻滞。在区域内，由于电场力，液体的摩擦阻力，以及电泳阻滞力和弛豫效应大约都相等。因此，公式（2）中和的相对误差大约为100%，故针对这些因素作出如下假设[4]：
（1）颗粒为刚性球形颗粒，表面电位为，表面电荷均与分布；（2）颗粒浸没在弱电介质中；（3）颗粒周围为Gouy-Chapman扩散双电层。
为离子摩擦系数。
3 电动现象
电位的测量依靠四个电动现象的利用：电渗、电泳、流动电位、沉降电位[2]。（1）电渗：在外电场作用下，液体相对于固定带电颗粒表面的流动；（2）电泳：在外电场作用下，带电颗粒及表面吸附电荷相对于静止液体的运动；（3）流动电位：液体在固定带电颗粒表面流动所产生的电位，相当于电渗过程的逆过程；（4）沉降电位：带电颗粒相对于静止液体运动所产生的电位，相当于电泳过程的逆过程。这四大电动现象可简单描述为电渗和电泳因电而动，流动电位和沉降电位因动而电，其对电位的测量有着重要影响。
4 Henry函数的优化
上述计算Henry函数的公式繁杂冗长，对数据的处理有很大困难。在水溶液或适当浓度的电解质溶液中，颗粒半径一般都会远远大于双电层厚度，即ka>>1，。此时可认为颗粒静止，溶剂在外加电场的作用下相对于颗粒运动，这符合电渗原理。Henry函数与Smoluchowski公式[6]近似，故电泳迁移率与Zeta的关系可用电渗公式来描述
5 结论
电泳法测量颗粒Zeta电位过程中，对于选取Henry函数f（ka）是必不可少的一个环节，优化后的f（ka）不仅可以使计算过程得以简化，而且计算得到的Zeta电位误差都可以控制在可容许范围内。
参考文献：
[1]Gerald Prazak，杨联璧.Zeta电位测定―检验分散体的实用技术[J].染料与染色，1985（02）.
[2]Bergmann E，Vo?nov M.Extension of the Gouy-Chapman double-layer theory to the interface between a liquid and a solid electrolyte[J].Journal of Electroanalytical Chemistry，1976， 67（02）：145-154.
[3]Williams D J A，Williams K P.Electrophoresis and zeta potential of kaolinite[J].Journal of Colloid & Interface Science，1978，65（01）：79-87.
[4] Miller，J.F.； Schatzel，K.； Vincent， B.J.Colloid Interface Sci.1991，143，532.
[5]S.S.Dukhin and B.V.Deryaguin，“Electrokinetic Phenomena” in “Surface and Colloid Science”， E. Matijevic ed.， Vol.7， Wiley Interscience，New York，1974.
[6]Smoluchowski Equation[M].Encyclopedia of Microfluidics and Nanofluidics. Springer New York，2015：3037-3038.
作者简介：秦福元（1992-），男，山东沂源人，研究生，研究方向：动态光散射纳米颗粒测量技术。
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