本文摘要

使用Zetasizer納米粒度電位儀進(jìn)行預(yù)制備樣品電位測量時，樣品中產(chǎn)生的氣泡會顯著影響測量結(jié)果。本文將通過實際案例展示如何通過超聲脫氣與馬爾文帕納科專利的擴(kuò)散屏障法[2]結(jié)合使用，來保障預(yù)制備樣品電位結(jié)果的數(shù)據(jù)質(zhì)量和一致性。

01丨前言

  提到氣泡，可能會聯(lián)想到游戲和有趣，但在科學(xué)測量領(lǐng)域，它們往往帶來更多的是辛苦和麻煩。

  使用納米粒度電位儀進(jìn)行電位測量，通常情況下，當(dāng)樣品制備好后立即進(jìn)行電位測量時，氣泡很少會有影響。然而，當(dāng)我們分析大批量樣品，需要高通量的方法，使用一些自動進(jìn)樣的模塊，如Zetasizer的智能進(jìn)樣助手[1]，需要提前制備樣品時，溶解在溶液中的氣體自然脫氣形成氣泡，帶來困擾。隨著時間的推移，氣泡形成的風(fēng)險增加。測量zeta 電位時，如果樣品中存在氣泡，會顯著影響測量結(jié)果。

  氣泡以多種不同的方式影響電位測量結(jié)果，具體取決于它們出現(xiàn)的位置。

  1.氣泡在毛細(xì)管樣品池中：這時會影響樣品在毛細(xì)管樣品池內(nèi)的流動。樣品流動性受影響，會改變用于電位計算的電動力學(xué)結(jié)果，導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)。

  2.樣品池的測量窗口存在氣泡：會影響樣品的散射光信號，這主要是用于計算電位的。這將造成數(shù)據(jù)質(zhì)量下降和電位結(jié)果不準(zhǔn)確。

  3.氣泡與樣品池電極接觸：可能會造成電導(dǎo)率的變化，從而增加測量誤差。

  在本文的應(yīng)用案例中，我們將展示如何通過超聲脫氣與馬爾文帕納科公司專利的擴(kuò)散屏障法[2]結(jié)合使用，來保障預(yù)制備樣品的電位結(jié)果的數(shù)據(jù)質(zhì)量和一致性。通過這個簡單、有效且高效的過程，在樣品前處理過程中去除氣泡，在您使用自動進(jìn)樣助手時，可將與氣泡相關(guān)的風(fēng)險降到最低。

02丨實驗內(nèi)容

  本實驗旨在模擬使用智能進(jìn)樣助手時的樣品條件。樣品是Zeta電位標(biāo)準(zhǔn)品(貨號：ZTS1240)-由硼酸鹽緩沖液中的乳膠構(gòu)成。具體的樣品情況如下表1所示。采用擴(kuò)散屏障法[2]上樣，單獨(dú)對緩沖液進(jìn)行超聲處理，防止破壞或干擾樣品。

表1：觀察不同類型樣品中的氣泡形成

氣泡測量方法

  毛細(xì)管樣品池先用乙醇，再用水沖洗，這是標(biāo)準(zhǔn)的清潔程序。然后將表1中的樣品分別加入樣品池中。超聲處理的樣品，將硼酸鹽緩沖液置于超聲水浴中10分鐘，脫氣處理。

  樣品在室溫下靜置24小時，在0-10小時之間，每小時記錄每個樣品中的氣泡數(shù)量，并在第24小時進(jìn)行最后一次測量。

電位測量方法

用于電位測量的樣品包括：

  裝滿樣品池的ZT1240標(biāo)品

  擴(kuò)散屏障法上樣的超聲脫氣的緩沖液加ZTS1240標(biāo)品

  清洗毛細(xì)管樣品池，上樣后，在0時記錄電位值。靜置24小時，再記錄電位值和氣泡數(shù)量。

03丨結(jié)果與討論

  圖1顯示了樣品中存在氣泡時，電位結(jié)果的準(zhǔn)確性降低。放置24小時后的樣品（平均有21.5個氣泡）的電位結(jié)果分布比0時（平均0個氣泡）時大得多。

  測量結(jié)果跨度大，接近ZTS1240標(biāo)品的可接受測量范圍邊緣，說明了控制氣泡形成的必要性。

圖1：ZTS1240標(biāo)品在第0時和靜置24小時后的電位測量結(jié)果。

  在圖2中，我們展示了由于擴(kuò)散屏障的作用，24小時內(nèi)樣品中產(chǎn)生的氣泡數(shù)量顯著減少。對緩沖液進(jìn)行超聲脫氣進(jìn)一步減少了氣泡，驗證了這是一種有效減少氣泡形成的方法。

圖2：不同樣品在電位樣品池內(nèi)，靜置24小時的過程中產(chǎn)生的氣泡數(shù)量

  圖3展示了緩沖液經(jīng)脫氣處理、采用擴(kuò)散屏障法的ZTS1240標(biāo)品的電位結(jié)果。結(jié)果顯示，由于有效抑制了氣泡在樣品中的形成，靜置24小時后樣品的電位值準(zhǔn)確性沒有降低。數(shù)據(jù)結(jié)果分布穩(wěn)定，所有測量值都在電位標(biāo)準(zhǔn)品的預(yù)期值范圍內(nèi)。

圖3：緩沖液經(jīng)超聲脫氣、采用擴(kuò)散屏障法的ZTS1240在第0時和第24小時的電位測量結(jié)果，與未經(jīng)上述處理的ZTS1240靜置24小時后的電位值對比。

Zetasizer 納米粒度電位儀

結(jié)論

  本次實驗中我們展示了氣泡對電位測量結(jié)果的影響，以及如何通過對緩沖液的超聲脫氣和擴(kuò)散屏障法有效抑制氣泡的形成。

  如果您實驗中需要處理大批量的樣品，使用了自動進(jìn)樣助手，需要預(yù)制備樣品，應(yīng)采用上述方法，以避免電位結(jié)果的準(zhǔn)確性受氣泡影響。

  本次實驗中，我們使用了超聲處理來減少緩沖液中的溶解氣體，但同樣可以采用其他脫氣技術(shù)，如真空脫氣或用惰性氣體沖洗。