BeNano 90 Zeta 納米粒度及 Zeta 電位儀

——90°散射粒度 + Zeta 電位二合一型

  儀 器 簡 介

  BeNano 90 Zeta 納 米 粒 度 及 Zeta 電 位 儀 是 BeNano 90 +BeNano Zeta 二合一的光學檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)中集成了動態(tài)光散 DLS、電泳光散射 ELS 和靜態(tài)光散射技術(shù) SLS，可以準確的檢測顆粒的粒徑及粒徑分布，Zeta 電位，高分子和蛋白體系的分子量信息等參數(shù)，可廣泛的應(yīng)用于化學、化工、生物、制藥、食品、材料等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和質(zhì)量分析與控制。

指標與性能

粒徑測試

• 粒徑范圍：0.3 nm – 15 μm*

• 樣品量：3 μL – 1 mL*

• 檢測角度：90 ° & 12°

• 分析算法：Cumulants、通用模式、CONTIN

Zeta 電位測試

• 技術(shù)：相位分析光散射

• 檢測角度：12°

• Zeta 范圍：無實際限制

• 電泳遷移率范圍：> ±20 μm.cm/v.s

• 電導率范圍：0 – 260 mS/cm

• 最小樣品量：0.75 mL – 1.0 mL

• Zeta 測試粒徑范圍：2 nm – 110 μm

  分子量測試

• 分子量范圍：342 Da – 2 x 10 7 Da*

  
  

  趨勢測量

• 模式：時間和溫度

  
  

  粘度測試

• 粘度范圍：0.01 cp – 100 cp*

  
  

  系統(tǒng)參數(shù)

• 溫控范圍：-10° C - 110° C，精度 ±0.1° C

• 激光光源：50 mW 高性能固體激光器， 671 nm

• 相關(guān)器：最多 4000 通道，1011 動態(tài)線性范圍

• 檢測器：APD ，高性能雪崩光電二極管

• 光強控制：0.0001% - 100%，手動或自動

  *取決于樣品和選件

原理圖

儀器檢測

檢測參數(shù)

• 顆粒體系的光強、體積、面積和數(shù)量分布

• 顆粒體系的 Zeta 電位及其分布

• 分子量

• 分布系數(shù) PD.I

• 擴散系數(shù) D

• 流體力學直徑 D H

• 顆粒間相互作用力因子 k D

• 溶液粘度

  檢測技術(shù)

• 動態(tài)光散射

• 電泳光散射

• 相位分析光散射
  

• 靜態(tài)光散射

       隨著科技的發(fā)展，人們再也不為吃喝拉撒而犯愁，吃就不必說了，一天三餐一頓都不能少，今天我們來講的就是喝。而我們所喝的飲品也很多，其中一個早已經(jīng)成了生活的必需飲品，它就是牛奶。總覺得自己不喝它，身體就會缺少營養(yǎng)似的；如今，又會糾結(jié)是全脂好，還是脫脂好？

       介紹

       牛奶是乳脂球體在碳水化合物、礦物質(zhì)、脂肪顆粒和酪蛋白膠束的水溶液，酪蛋白膠束是牛奶中Z大的溶解成分。有四種類型的酪蛋白膠束，粒徑在100-200nm之間。這篇研究的目的是使用Litesizer500納米粒度電位儀測試牛奶的顆粒度和zeta電位，包括全脂和脫脂牛奶；而且研究鹽濃度對zeta電位的影響。

       實驗

       全脂（3.5%脂肪）和脫脂（0.5%脂肪）牛奶從本地超市采購。對于顆粒度測試，牛奶和去離子水以1:200（v/v）比例稀釋，然后過濾（Whatman 5μm針孔過濾器）。顆粒度通過動態(tài)光散射測試，在20℃下以背散射模式進行。運行次數(shù)、聚焦位置和光強衰減由儀器自動Z優(yōu)化。

       對于zeta電位測試，制備四種牛奶用NaCl（0,10,20,40mM）溶液以1:200比例稀釋。Zeta電位在25℃下用電泳光散射測試。應(yīng)用電壓和運行次數(shù)都由儀器自動Z優(yōu)化。

       結(jié)果與討論

       脫脂牛奶在光強粒度分布時顯示一個單峰（圖1），對應(yīng)流體力學直徑是175nm、5次重復測試的標準偏差是2.5%。很可能通過5μm針孔過濾器過濾了更大的脂肪顆粒，留下的酪蛋白膠束作為主要顆粒粒徑是100-200nm。

Fig.1 DLS intensity size (radius) distribution of skimmed milk

       全脂牛奶DLS測試觀察到了不同的現(xiàn)象（圖2）。光強粒度分布顯示兩個峰，表明是一個雙峰分布，平均顆粒尺寸是135nm和527nm，標準偏差（5次重復測試）10%左右。小顆粒有可能是酪蛋白膠束，大顆?？赡苁菤埩舻闹械瘸叽缰绢w粒。與脫脂牛奶相比，全脂牛奶不僅有更多的脂肪而且包含的脂肪顆粒有更寬的尺寸范圍。

Fig.2 DLS intensity size (radius) distribution of whole milk

       Zeta電位測試結(jié)果如圖3所示。脫脂和全脂牛奶樣品在四種鹽濃度（0,10,20,40mM）測試。脫脂牛奶zeta電位結(jié)果分別是-42.0、-37.2、-32.7、-27.6mV，全脂牛奶zeta電位結(jié)果分別是-38.9、-35.9、-31.9、-27.0mV。所有數(shù)據(jù)點（每個數(shù)據(jù)點重復5次測試）的標準偏差在1.5%以內(nèi)。兩種牛奶隨著鹽濃度增加zeta電位數(shù)值減小。結(jié)果是可以預見的，因為鹽濃度越高會減弱顆粒的德拜雙電層也就是zeta電位。而且在每個濃度脫脂牛奶比全脂牛奶有更高的zeta電位，然而隨著鹽濃度增加差距在變小。

Fig.3 Zeta potential VS salt concentration for skimmed milk (blue) and whole milk (red)

       結(jié)論

       我們成功地用Litesizer? 500測試了脫脂牛奶和全脂牛奶的顆粒度和zeta電位。

      分散體系、膠體和界面物理化學已經(jīng)滲透到物理化學、高分子材料、涂料工業(yè)、環(huán)境保護、新材料、微電子、生命科學、造紙、水處理、日用化工、農(nóng)業(yè)土壤。選礦。制藥等學科和領(lǐng)域，各領(lǐng)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(shù)就顯得及其重要。

       如今市場上有多種型號的測量zeta電位的測量儀器，進口和國產(chǎn)的兩類。進口的儀器，價格高，測量復雜，售后服務(wù)不及時，往往不太適合國內(nèi)用戶。國產(chǎn)zeta電位測量儀器，同出一宗，都是華東師范大學化學系研制的diyi、第二、第三、第四代產(chǎn)品。diyi、第二、第三代產(chǎn)品國內(nèi)還有其他廠商生產(chǎn)。新型的第四代產(chǎn)品，只有上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司生產(chǎn)。

八十年代初期，經(jīng)過華東師范大學陳邦林等教授和專家的努力，華東師范大學化學系和上海標準計量局實驗工廠（現(xiàn)為上海市檢測技術(shù)所上立檢測儀器廠）共同生產(chǎn)了DPW－1型雙管屏幕顯示微電泳儀。

稍后兩家又在原有的基礎(chǔ)上生產(chǎn)了第二代微電泳儀（zeta電位測定儀）。

上海市檢測技術(shù)所上立檢測儀器廠根據(jù)以上兩種型號，生產(chǎn)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(shù)突破。屬于第二代產(chǎn)品。

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(fā)了WDY－3型微電泳儀，這種型號的儀器首次使用計算機控制。

九十年代初，在總結(jié)了國內(nèi)外zeta電位測定儀的優(yōu)缺點基礎(chǔ)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(shè)想。上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司根據(jù)此設(shè)想，研制開發(fā)了第四代JS94型微電泳儀，并獲得國家ZL。

JS94系列微電泳儀主要特點：

1．新型簡便的電泳池與內(nèi)置電極經(jīng)精密的微流場計算，表面處理，組成一套完全與傳統(tǒng)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(jīng)濟實用。

2．采用經(jīng)過精心設(shè)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(jīng)表面處理后工作狀態(tài)穩(wěn)定。

3．采用半導體發(fā)光進場光學系統(tǒng)，功率僅幾十瓦，不會因發(fā)熱而影響測量環(huán)境和測量精度。

4．pH測量范圍更大，溫度自動連續(xù)采集，自動調(diào)整參數(shù)，快速計算zeta電位。

5．采用計算機多媒體技術(shù)自動連續(xù)采樣儲存，并能提供雙向共四幅圖像型進行分析計算，測試一個樣品僅數(shù)秒鐘。

上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司和華東師范大學化學系，通過技術(shù)攻關(guān)，研制了第四代微電泳儀。經(jīng)過多年的實踐和開發(fā)，已經(jīng)形成多種型號，JS94H、JS94H2、JS94J和JS94J2是Z主要的型號。這些型號的微電泳儀都可以測量zeta電位，客戶往往就不知道如何選取型號了。根據(jù)下表，客戶可以很容易選擇自己所需要的儀器。

注意：

1．如果需要測量微米級的顆粒，像水處理、造紙、選礦等行業(yè)中，水溶液體系中的顆粒在微米級的范圍中，那么可以選擇JS94H型微電泳儀。JS94H型微電泳Z小只能測量到0.5μm顆粒的zeta電位。

2．有些客戶需要測量非水溶液中的顆粒的zeta電位，例如測量乙醇、苯等溶液中的顆粒的zeta電位，這時就需要選擇高電壓的JS94H2型微電泳儀。同時本儀器兼容測量水溶液體系顆粒的zeta電位。

3．科技日新月異，現(xiàn)在很多客戶需要研究更小的微粒，這時候就要選擇能觀察的更小的顆粒的儀器，JS94J型就是能滿足客戶需要的型號，Z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的顆粒的zeta電位，就需要選擇高電壓的JS94J2型微電泳儀。與JS94H2一樣，JS94J2型也能測量水溶液體系中顆粒的zeta電位。 我公司還生產(chǎn)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(zhì)量轉(zhuǎn)移電泳儀的原理而開發(fā)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(yè)人士進行科學研究使用。其實很多樣品經(jīng)過稀釋后，完全可以使用JS94系列的儀器來測量zeta電位。

（來源：上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司）

    納米粒度和zeta電位的測試方法有很多種，粒度可以采用動態(tài)光散射原理、超聲波衰減法、電鏡等來做測試，zeta電位測試方法主要有相位分析光散射（PALS）法、電聲法、流動電位法、顯微電泳法等。每種方法都有其各自的優(yōu)劣勢。今天就動態(tài)光散射測試納米粒度和相位分析光散射（PALS）法測試zeta電位做個介紹。

一、納米粒度及zeta電位分析儀的應(yīng)用領(lǐng)域：

隨著科技的發(fā)展納米粒度及zeta電位分析儀的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，比如：醫(yī)藥、材料、鋰電、涂料、化妝品、航天、環(huán)保等。在制造過程中的質(zhì)量控制，可以采用在線納米粒度儀，藥物輸送系統(tǒng)優(yōu)化等；zeta電位的測試可以用來評價樣品狀態(tài)穩(wěn)定性，化妝品和工業(yè)乳液穩(wěn)定性研究；納米顆粒制備和合成工藝優(yōu)化，先進的膠體穩(wěn)定性分析和優(yōu)化，聚合物的表征。

今天小編以蔗糖鐵溶液為案例，給大家簡單介紹下動態(tài)光散射測試納米粒度及相位分析光散射法測試zeta電位。

檢測前準備

（1）樣品展示：

蔗糖鐵溶液主要為呈現(xiàn)深褐色，顏色比較深，對于zeta電位的測試是很有挑戰(zhàn)的。粒度測試也有難度。這對于儀器的精度和技術(shù)有比較高的要求。

（2）分析儀器：動態(tài)光散射DLS納米粒度及zeta電位分析儀 

型號：ZS 920

二、檢測步驟：

通過之前的文章我們知道有流動電位法，流動電流法，顯微電泳法，電泳光散射法等測量方法，其中流動電位法，流動電流法可以測量幾乎所有尺寸的宏觀固體表面上的zeta電位，特別適合于測量膜等大尺寸平面樣品的zeta電位；顯微電泳法，電泳光散射法適于測量膠體顆粒的zeta電位，我們的蔗糖鐵溶液就是通過電泳光散射法來測量的。下面就是具體的檢測步驟。

1）打開儀器后面的開關(guān)及電腦顯示器。

2）打開操作軟件，選擇所要保存數(shù)據(jù)的文件夾

3）將待測溶液加入粒度樣品池比色皿（水相用塑料，有機相用玻璃）中，插入樣品槽，蓋上儀器外蓋。

4）設(shè)定測試參數(shù)

5）開始測量

6）數(shù)據(jù)分析

三、測試數(shù)據(jù)：

1）粒度測試結(jié)果展示

2. zeta電位測試結(jié)果展示

四、我們的優(yōu)勢：

梓夢科技的納米粒度及zeta電位分析儀具有以下幾點優(yōu)勢：

（1）高效的信噪比和抗干擾能力，它是利用光纖技術(shù)集成發(fā)射光路和接收光路，從而有效地提高了信噪比和抗干擾能力。

（2）先對散射光信號進行頻譜預分析，獲取需要細化分析的頻譜范圍，然后在窄帶范圍內(nèi)進行高分辨率的頻譜細化分析，從而獲得準確的散射光頻移。

（3）基于雙電層理論模型，求解顆粒的雙電層厚度，獲得準確的顆粒半徑與雙電層厚度的比值，再利用最小二乘擬合算法獲得精確的Henry函數(shù)表達式，進而有效提高了納米粒度及zeta電位分析儀的測量精度。

（4）Henry函數(shù)的取值：使用最小二乘曲線擬合算法對Wiersema計算的精確Henry函數(shù)值進行擬合， 得到優(yōu)化Henry函數(shù)表達式.

（5）強大易用的控制軟件；ZS-920系列納米粒度及zeta電位分析儀的控制軟件具有納米顆粒粒度和zeta電位測量功能，一鍵式測量，具有符合21CFR Part11要求的軟件，滿足制藥企業(yè)用戶對數(shù)據(jù)管理的要求。

   如對動態(tài)光散射納米粒度和zeta電位分析儀有更多疑問隨時歡迎來電咨詢。