Zeta电位分析仪在胶体表征中的应用

　　Zeta电位是胶体分散体系稳定性的核心评价指标，其数值直接反映胶体颗粒表面带电特性及颗粒间相互作用。Zeta 电位分析仪通过电泳光散射原理精准测定该参数，已成为胶体化学、材料科学、生物医药等领域重要的表征工具。以下是其在胶体表征中的核心应用场景、测试方法及实践价值。
 

　　一、 胶体分散体系稳定性评价
 

　　这是 Zeta 电位分析仪最基础、最核心的应用，依据DLVO 理论，Zeta 电位绝对值越大，胶体稳定性越强。
 

　　判定标准
 

　　当 |Zeta 电位 | ≥ 30mV 时：颗粒间静电斥力主导，不易团聚，胶体体系稳定；
 

　　当 |Zeta 电位 | < 20mV 时：颗粒间范德华引力占优，易发生絮凝或沉降，体系不稳定。
 

　　应用场景
 

　　纳米材料悬浮液：如二氧化硅、石墨烯、金属纳米颗粒分散液，通过测定 Zeta 电位优化分散剂种类与添加量，提升悬浮液稳定性。
 

　　涂料 / 油墨行业：表征颜料颗粒在溶剂中的分散状态，指导配方调整，避免涂料分层、结块。
 

　　水处理领域：评估絮凝剂投加效果，通过监测水体中胶体颗粒 Zeta 电位变化，确定最佳絮凝剂用量(通常控制 Zeta 电位接近 0mV，实现快速沉降)。
 

　　测试要点
 

　　保持测试温度恒定(如 25℃)，温度变化会影响介质黏度和颗粒电泳迁移速率；
 

　　平行测试 3~5 次取平均值，降低数据波动。
 

　　二、 胶体颗粒表面性质分析
 

　　Zeta 电位的正负和数值大小，可直接反映胶体颗粒表面的带电特性，辅助判断表面改性效果。
 

　　表面电荷类型判定
 

　　Zeta 电位为正值：颗粒表面带正电(如阳离子型聚合物微球、金属氧化物颗粒在酸性条件下)；
 

　　Zeta 电位为负值：颗粒表面带负电(如二氧化硅、石墨烯、阴离子型表面活性剂修饰的颗粒)。
 

　　表面改性效果验证
 

　　如对碳酸钙颗粒进行表面有机改性，改性前颗粒在水中 Zeta 电位为负值，改性后因表面接枝疏水基团，电位数值会发生显著变化(如绝对值降低或电荷反转)，通过对比改性前后 Zeta 电位，可快速判断改性是否成功。
 

　　在生物医药领域，对脂质体、纳米载药颗粒进行表面修饰(如 PEG 化)，Zeta 电位绝对值降低，说明颗粒表面亲水性提升，可减少体内蛋白吸附。
 

　　三、 pH 值及电解质对胶体体系的影响研究
 

　　胶体颗粒的 Zeta 电位对环境 pH 值和电解质浓度极为敏感，通过 Zeta 电位分析仪可系统研究二者的影响规律。
 

　　pH 值的影响
 

　　对于两性胶体颗粒(如蛋白质、金属氢氧化物)，存在一个等电点(pI)，当溶液 pH = pI 时，颗粒表面净电荷为零，Zeta 电位 = 0mV，此时胶体稳定性最差。
 

　　应用：测定不同 pH 值下的 Zeta 电位曲线，确定胶体的等电点，为选择合适的分散 pH 区间提供依据。例如，氧化铝颗粒在酸性条件下带正电，碱性条件下带负电，等电点附近易团聚。
 

　　电解质浓度的影响
 

　　随着电解质浓度升高，溶液中反离子会压缩颗粒表面的双电层，导致 Zeta 电位绝对值降低，胶体稳定性下降。
 

　　应用：评估胶体体系的抗盐能力，如油田采油用的聚合物胶体，需测试不同矿化度下的 Zeta 电位，确保在高盐环境中仍能保持稳定。
 

　　四、 生物医药领域的胶体表征
 

　　在生物胶体体系中，Zeta 电位分析仪可用于蛋白质溶液、细胞悬液、疫苗等样品的表征。
 

　　蛋白质溶液稳定性监测
 

　　蛋白质分子表面带电基团(如羧基、氨基)会随 pH 值变化电离，Zeta 电位可反映蛋白质分子的带电状态。当溶液 pH 远离蛋白质等电点时，|Zeta 电位 | 较高，蛋白质分子不易聚集；接近等电点时易发生变性沉淀。
 

　　细胞表面特性分析
 

　　测定红细胞、干细胞等细胞悬液的 Zeta 电位，评估细胞表面电荷分布，为细胞培养介质优化、细胞分离技术开发提供参考。
 

　　纳米载药系统表征
 

　　脂质体、聚合物胶束等载药胶体颗粒，其 Zeta 电位直接影响体内分布和生物相容性。例如，略带负电的颗粒可减少与带负电的血管内皮细胞吸附，延长体内循环时间。
 

　　五、 乳液体系的稳定性评价
 

　　乳液属于液 - 液胶体分散体系(如油水乳液)，Zeta 电位分析仪可用于表征乳液液滴的带电特性，判断乳液稳定性。
 

　　乳液液滴的 |Zeta 电位 | ≥ 30mV时，液滴间静电斥力可阻止聚结，乳液分层速率慢；
 

　　向乳液中添加乳化剂，可通过测定 Zeta 电位变化筛选最佳乳化剂类型，如阴离子型乳化剂可使油滴带负电，提升乳液稳定性。
 

　　应用场景：化妆品(如面霜、乳液)、食品(如牛奶、饮料)、农药乳油等产品的配方研发与质量控制。
 

　　六、 应用注意事项
 

　　Zeta电位分析仪样品浓度需适配：浓度过高易导致颗粒间相互作用干扰测试，过低则信号弱，建议浓度控制在 0.001%~0.1%(质量体积比)。
 

　　分散介质需匹配实际应用场景：如测试生物样品需用生理盐水或缓冲液，避免使用高离子强度介质导致双电层压缩。
 

　　避免样品污染：所用器皿需用分散介质润洗 3 次以上，防止杂质颗粒影响测试结果。