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    Zeta電位分析儀使用方法詳解:從操作步驟到注意事項

    來源:上海倍藍光電科技有限公司   2025年07月08日 09:58  

    Zeta電位分析儀是評估膠體體系穩定性的核心工具,通過測量顆粒表面電荷分布(Zeta電位)指導納米材料、制藥、食品等領域的配方優化與質控。本文以典型電泳光散射(ELS)型儀器為例,系統闡述其使用方法,涵蓋操作流程、關鍵參數設置及維護要點。

    一、操作前準備:環境與樣品要求

    1. 環境條件

    溫度:實驗室溫度需控制在儀器規定范圍內(通常5-40℃),避免溫度波動影響電導率測量。

    濕度:相對濕度建議低于80%,防止樣品池或光學部件受潮。

    防震:儀器需放置在穩固實驗臺,避免振動干擾激光散射信號。

    2. 樣品準備

    稀釋與過濾:高濃度樣品需稀釋至適宜范圍(如膠體顆粒濃度0.01-1% w/v),避免多重散射干擾;渾濁樣品需通過0.22μm濾膜過濾。

    pH調節:若需研究pHZeta電位的影響,需使用緩沖液(如磷酸鹽緩沖液)控制pH值,避免直接添加酸堿導致局部濃度不均。

    脫氣處理:含氣泡樣品(如蛋白質溶液)需超聲脫氣5-10分鐘,防止氣泡干擾電場分布。

    二、操作步驟:從開機到數據分析

    步驟1:儀器初始化與校準

    開機自檢:接通電源后,儀器自動檢測激光源、光電探測器及電場模塊,確認無報錯提示(如“Laser Error”“Field Stability Fault”)。

    電場校準:使用標準溶液(如1mM KCl溶液,已知電導率)進行電場強度校準,確保實際電場與設定值偏差<2%

    光路校準:運行“Optical Alignment”程序,調整激光束與檢測器位置,使散射光強達到最大值。

    步驟2:樣品裝載與參數設置

    選擇樣品池:根據樣品類型選擇適配池:

    常規水溶液:折疊式毛細管池(Folded Capillary Cell)。

    有機溶劑:U型石英池(需配備防揮發蓋)。

    在線監測:流通池(Flow Cell),連接蠕動泵實現連續進樣。

    裝載樣品:使用移液器緩慢注入樣品至池體2/3高度,避免產生氣泡;有機溶劑樣品需提前浸潤池壁30秒。

    參數設置:

    電場強度:根據樣品電導率調整(低電導率樣品用高場強,反之降低場強)。

    溫度:設定測量溫度(如25℃),儀器自動啟動Peltier溫控系統。

    測量次數:建議重復3-5次取平均值,提升數據可靠性。

    步驟3:數據采集與處理

    啟動測量:點擊“Start”按鈕,儀器施加電場并記錄散射光頻率變化,通過多普勒頻移計算電泳速率。

    實時監測:觀察電泳曲線是否穩定,若出現波動(如曲線抖動>5%),需檢查樣品均勻性或電場穩定性。

    數據分析:

    Zeta電位計算:軟件自動根據Smoluchowski模型(高電導率溶液)或Hückel模型(低電導率溶液)轉換電泳速率為Zeta電位值。

    分布統計:生成Zeta電位分布圖,評估樣品均一性(如多峰分布提示顆粒聚集或表面改性不均)。

    報告導出:支持PDFCSV格式輸出,包含測量條件、原始數據及統計結果。

    三、關鍵注意事項:規避常見誤差

    1. 電場穩定性控制

    高電導率溶液(如鹽水):電場強度需≤100V/cm,避免焦耳熱導致局部溫度升高,影響電泳速率測量。

    低電導率溶液(如有機溶劑):需使用鉑電極并定期清潔,防止電極極化產生氣泡。

    2. 樣品均勻性保障

    磁力攪拌:測量前對樣品進行磁力攪拌(轉速200-500rpm5分鐘,確保顆粒分散均勻。

    避免沉降:高密度顆粒樣品(如金屬氧化物)需在測量前超聲處理1分鐘,防止沉降導致數據偏差。

    3. 光學干擾排除

    環境光屏蔽:關閉實驗室燈光,使用儀器自帶遮光罩,避免雜散光進入檢測器。

    樣品池清潔:每次測量后用超純水沖洗樣品池,異丙醇擦拭光學窗口,防止殘留樣品干擾后續測量。

    四、典型問題與解決方案

    問題1Zeta電位值重復性差

    可能原因:樣品沉降、電場波動、溫度不穩定。

    解決方案:增加攪拌時間、降低電場強度、檢查溫控模塊。

    問題2:散射光信號弱

    可能原因:樣品濃度過低、激光衰減、光路偏移。

    解決方案:提高樣品濃度、更換激光燈(壽命通常20000小時)、重新進行光路校準。

    問題3:電場無法施加

    可能原因:電極接觸不良、樣品電導率超出范圍。

    解決方案:檢查電極連接、稀釋樣品或更換高電導率專用電極。

    五、維護與保養:延長儀器壽命

    1. 日常清潔

    光學部件:每周用無塵布蘸取異丙醇擦拭激光窗口與檢測器透鏡。

    樣品池:每次使用后立即清洗,避免樣品結晶堵塞池體。

    2. 定期校準

    電場校準:每月使用標準溶液驗證電場強度準確性。

    溫度校準:每季度用高精度溫度計校準Peltier模塊。

    3. 耗材更換

    激光燈:當散射光強下降至初始值的70%時,需更換激光源。

    電極:鉑電極表面出現氧化層時,用細砂紙打磨或更換新電極。

    結語

    Zeta電位分析儀的精準測量依賴于規范的操作流程與細致的環境控制。通過嚴格遵循樣品準備、參數設置、數據采集及維護保養步驟,可有效規避誤差來源,獲得可靠的Zeta電位數據。隨著儀器自動化程度的提升(如一鍵式校準、AI輔助分析),其操作門檻正逐步降低,但理解核心原理與關鍵注意事項仍是保障數據質量的基礎。

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