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碳酸钙的电声特性

来源：大昌洋行（上海）有限公司（大昌华嘉科学仪器部）分类：操作使用 2024-05-28 10:00:10 52阅读次数

摘要

用于测量粒径和 zeta电位的常规设备通常需要将样品进行高度稀释。而稀释会改变 zeta 电位，除非用户能保持离子浓度不改变。然而，对于某些胶体，即使是最仔细的稀释也会改变 zeta电位。本文描述了一种这样的胶体，碳酸钙。碳酸钙颗粒在低pH值下溶解，这会改变离子浓度。在不改变 zeta 电位的情况下稀释这种胶体根本不可能。测量这些体系中的 zeta电位的唯一方法是使用 ZetaProbe 或 AcoustoSizer IIx，它们可以在高浓度下进行测量，无需稀释。

介绍

碳酸钙胶体在工业上应用广泛。水中 CaCO₃ 浆料的 pH 值约为 9，并显示出略正的 Zeta 电位。降低 pH 值会增加 Zeta 电位，但可达到的最低pH 值约为 7。较低的pH值导致固体开始溶解，再加上HCO?? 离子的缓冲作用增加，使得测量pH值远低于7时的性质变得很难。

随着 pH 值的降低，钙离子的释放会导致 Zeta 电位随 pH 值的变化变得迟滞，但在pH值7~10的范围内，粒径大小变化不大。

1. 碳酸钙的检测

碳酸钙在工业上被广泛用作填料和改性剂，在造纸等工业中用作涂层剂。它是一种白色结晶固体，水溶性低。它会轻微水解导致pH值高于 7。在正常条件下，由于钙离子占优势，晶体表面电荷为正。表面电荷的大小由钙离子浓度和pH值决定。它在 pH 10左右，表面电荷为零，10以上为负值。

我们检测了碳酸钙样品（10%体积浓度）的电声特性，在此函数关系中的pH值，从正常约9.5升到10，然后下降到6.8左右。此时将样品稀释至5%，并回滴到pH值约10。

2. 研究结果

图1显示了10%碳酸钙的滴定结果。初始 pH 值为 9.25 时，Zeta 电位略为正，但调节至 pH10.1 会使体系Zeta电位跃过等电点（IEP）。

随着 pH 值的降低，Zeta 电位变得更正。当 pH 值低于 7 时，体系开始消耗酸，而 pH 值没有变化，因为固体溶解产生HCO??，缓冲盐使得体系保持稳定的 pH 值。

然后用去离子水将悬浮液稀释至5%，这时pH值略有增加，Zeta电位也增大。

进一步加酸pH值仅略微降低，Zeta电位略微升高至高于11 mV。然后，pH 值升高时，Zeta电位略有下降，但体系存在非常大的滞后，因为随着 pH 值的升高，Zeta 仍然保持着更高的正值。

Zeta电位在回滴曲线上为更大的正值，因为体系中含有大量的钙离子，钙离子优先吸附在固体表面并使该表面带更多的正电荷。因此需要更多的氢氧根离子才能将表面转化为负值，它使得IEP的pH值变得更高。

图1. 碳酸钙的滴定

因此，该体系的 Zeta 电位取决于滴定的程度，显然它对任何稀释都很敏感。这种材料必须在实际使用浓度下进行测量，以确定其真正的 Zeta 电位。

关于Colloidal Dynamics

CD公司开发了世界上台商用电声法和声衰减法测量粒径和Zeta电位的分析仪器。其旗下的产品纳米粒度及Zeta电位分析仪AcoustoSizer II和Zeta电位分析仪ZetaProbe应用于世界各地的科研和工业研究实验室以及过程控制设施中使用。CD公司在电声测量仪器和胶体系统电声行为理论的发展方面始终处于领先地位，为全球的客户提供了优选的服务方案。

电声法Zeta电位分析仪

ZetaProbe是一款易上手，操作简单，测量准确的Zeta 电位分析仪。对于高达60%v/v浓度的样品。也无需稀释或样品前处理即可直接测量，甚至对于浆糊、凝胶、水泥以及用其它仪器很难测量的材料都可用ZetaProbe直接进行测量。

测量参数

- Zeta电位

- 动态迁移率

- 电导率

- pH 值

- 温度

- 等电点（IEP)

超声法纳米粒度及Zeta电位仪

提供了浓缩胶体分散液的彻底和完整表征。AcoustoSizer IIx具有无需稀释，在一台仪器中直接测量颗粒粒径，Zeta 电位，pH，电导率以及温度，它提供了全面的分析。传统的表征技术需要稀释或样品前处理，而且样品前处理即耗时又容易出错，AcoustoSizer IIx专利的多频电声频谱技术消除了这两个问题，AcoustoSizer IIx 在样品的原始状态下直接测量粒径和Zeta 电位，所测样品浓度可高达40%V/V。

测量参数

- 粒径分布

- Zeta电位

- 动态迁移率谱

- 超声衰减谱

- pH 值

- 电导率

- 温度

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