Technologie de mesure du potentiel zêta

Le potentiel zêta représente la charge d'une particule au niveau du plan de cisaillement. La valeur de cette charge de surface permet de comprendre et de prédire les interactions entre particules en suspension. La manipulation du potentiel zêta permet par exemple d'améliorer la stabilité des suspensions en formulation, ou encore d'accélérer la floculation des particules en traitement de l'eau. La diffusion électrophorétique de la lumière se base sur l'influence d'un champ électrique appliqué sur une particule chargée.

Le potentiel zêta représente la charge d'une particule au niveau du plan de cisaillement
Le potentiel zêta représente la charge d'une particule au niveau du plan de cisaillement

Dispositif optique du granulomètre SZ-100

Le mouvement des particules provoqué par le champ électrique appliqué est mesuré par diffusion de la lumière. Les particules sont éclairées par une lumière laser et diffusent donc la lumière. La fréquence de la lumière diffusée dépend de la vitesse des particules du fait du décalage par effet Doppler. Ceci explique que cette technique soit également appelée électrophorèse laser Doppler. Un second faisceau lumineux, le faisceau de référence, est mélangé au faisceau diffusé pour extraire avec une grande sensibilité le décalage de fréquence de la lumière diffusée. La figure ci-après illustre le mélange du faisceau diffusé au faisceau de référence au niveau du détecteur de potentiel zêta, en bas à droite. L'amplitude mesurée du décalage de fréquence permet alors de déterminer la vitesse des particules.

Dispositif optique de mesure du potentiel zêta dans le vidéo-granulomètre SZ-100
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Séminaire en ligne: Zeta Potential Technology in the SZ-100 (vous devez être connecté )


Calcul du potentiel zêta

La mobilité des particules est facilement déterminée à partir du champ électrique appliqué, qui est connu, ainsi que de la vitesse des particules mesurée. Le potentiel zêta est alors calculé à partir de la mobilité en utilisant un modèle, dont le plus courant est celui de Smoluchowski. Les seuls paramètres nécessaires à la détermination du potentiel zêta sont la constante diélectrique du liquide, son indice de réfraction et sa viscosité. La technique est ainsi rapide et fiable.

Le champ électrique, qui est un paramètre connu, et la vitesse des particules mesurée permettent de calculer la mobilité des particules et, en choisissant un modèle mathématique, le potentiel zêta.
Le champ électrique, qui est un paramètre connu, et la vitesse des particules mesurée permettent de calculer la mobilité des particules et, en choisissant un modèle mathématique, le potentiel zêta.

En pratique, les mesures sont effectuées en ajoutant une petite quantité de suspension ou d'émulsion à la cellule de mesure avant d'insérer la cellule dans l'instrument. Le logiciel de l'instrument détermine alors automatiquement l'intensité adaptée du champ électrique. Il ajuste l'intensité du faisceau de référence pour obtenir un rapport signal sur bruit optimal. Enfin, il collecte et analyse les données pour présenter les résultats à l'utilisateur. Souvent, le potentiel zêta est fortement influencé par des ions comme H+. Dans le cas de H+, il est possible de doser le pH. Pour d'autres ions, il est possible de faire varier la concentration en ions (généralement sur une échelle logarithmique). Dans les deux cas, l'appareil peut effectuer une série de mesures de potentiel zêta. L'utilisation d'un dispositif de titration automatisé permet d'ajuster automatiquement le pH de l'échantillon et de réaliser des économies de temps et de travail.

De nombreux facteurs environnementaux affectent le potentiel zêta, y compris le pH. Par dosage manuel ou automatisé du pH, il est possible d'identifier le potentiel isoélectrique ainsi que les bornes supérieures et inférieures du potentiel zêta, et
Cliquez sur l'image pour l'agrandir : De nombreux facteurs environnementaux affectent le potentiel zêta, y compris le pH. Par dosage manuel ou automatisé du pH, il est possible d'identifier le potentiel isoélectrique ainsi que les bornes supérieures et inférieures du potentiel zêta, et par déduction de prédire la stabilité.

Plus d'informations sur le potentiel zêta


Page produit de l'analyseur SZ-100

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