Zeta電位分析儀使用方法詳解：從操作步驟到注意事項(xiàng)

Zeta電位分析儀是評估膠體體系穩(wěn)定性的核心工具，通過測量顆粒表面電荷分布（Zeta電位）指導(dǎo)納米材料、制藥、食品等領(lǐng)域的配方優(yōu)化與質(zhì)控。本文以典型電泳光散射（ELS）型儀器為例，系統(tǒng)闡述其使用方法，涵蓋操作流程、關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置及維護(hù)要點(diǎn)。

一、操作前準(zhǔn)備：環(huán)境與樣品要求

1. 環(huán)境條件

溫度：實(shí)驗(yàn)室溫度需控制在儀器規(guī)定范圍內(nèi)（通常5-40℃），避免溫度波動(dòng)影響電導(dǎo)率測量。

濕度：相對濕度建議低于80%，防止樣品池或光學(xué)部件受潮。

防震：儀器需放置在穩(wěn)固實(shí)驗(yàn)臺，避免振動(dòng)干擾激光散射信號。

2. 樣品準(zhǔn)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(diào)節(jié)：若需研究pH對Zeta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(dǎo)致局部濃度不均。

脫氣處理：含氣泡樣品（如蛋白質(zhì)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(jī)到數(shù)據(jù)分析

步驟1：儀器初始化與校準(zhǔn)

開機(jī)自檢：接通電源后，儀器自動(dòng)檢測激光源、光電探測器及電場模塊，確認(rèn)無報(bào)錯(cuò)提示（如“Laser Error”或“Field Stability Fault”）。

電場校準(zhǔn)：使用標(biāo)準(zhǔn)溶液（如1mM KCl溶液，已知電導(dǎo)率）進(jìn)行電場強(qiáng)度校準(zhǔn)，確保實(shí)際電場與設(shè)定值偏差＜2%。

光路校準(zhǔn)：運(yùn)行“Optical Alignment”程序，調(diào)整激光束與檢測器位置，使散射光強(qiáng)達(dá)到最大值。

步驟2：樣品裝載與參數(shù)設(shè)置

選擇樣品池：根據(jù)樣品類型選擇適配池：

常規(guī)水溶液：折疊式毛細(xì)管池（Folded Capillary Cell）。

有機(jī)溶劑：U型石英池（需配備防揮發(fā)蓋）。

在線監(jiān)測：流通池（Flow Cell），連接蠕動(dòng)泵實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)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(chǎn)生氣泡；有機(jī)溶劑樣品需提前浸潤池壁30秒。

參數(shù)設(shè)置：

電場強(qiáng)度：根據(jù)樣品電導(dǎo)率調(diào)整（低電導(dǎo)率樣品用高場強(qiáng)，反之降低場強(qiáng)）。

溫度：設(shè)定測量溫度（如25℃），儀器自動(dòng)啟動(dòng)Peltier溫控系統(tǒng)。

測量次數(shù)：建議重復(fù)3-5次取平均值，提升數(shù)據(jù)可靠性。

步驟3：數(shù)據(jù)采集與處理

啟動(dòng)測量：點(diǎn)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(jì)算電泳速率。

實(shí)時(shí)監(jiān)測：觀察電泳曲線是否穩(wěn)定，若出現(xiàn)波動(dòng)（如曲線抖動(dòng)＞5%），需檢查樣品均勻性或電場穩(wěn)定性。

數(shù)據(jù)分析：

Zeta電位計(jì)算：軟件自動(dòng)根據(jù)Smoluchowski模型（高電導(dǎo)率溶液）或Hückel模型（低電導(dǎo)率溶液）轉(zhuǎn)換電泳速率為Zeta電位值。

分布統(tǒng)計(jì)：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(bào)告導(dǎo)出：支持PDF、CSV格式輸出，包含測量條件、原始數(shù)據(jù)及統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

三、關(guān)鍵注意事項(xiàng)：規(guī)避常見誤差

1. 電場穩(wěn)定性控制

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

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

2. 樣品均勻性保障

磁力攪拌：測量前對樣品進(jìn)行磁力攪拌（轉(zhuǎn)速200-500rpm）5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(dǎo)致數(shù)據(jù)偏差。

3. 光學(xué)干擾排除

環(huán)境光屏蔽：關(guān)閉實(shí)驗(yàn)室燈光，使用儀器自帶遮光罩，避免雜散光進(jìn)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(xué)窗口，防止殘留樣品干擾后續(xù)測量。

四、典型問題與解決方案

問題1：Zeta電位值重復(fù)性差

可能原因：樣品沉降、電場波動(dòng)、溫度不穩(wěn)定。

解決方案：增加攪拌時(shí)間、降低電場強(qiáng)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(shí)）、重新進(jìn)行光路校準(zhǔn)。

問題3：電場無法施加

可能原因：電極接觸不良、樣品電導(dǎo)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(dǎo)率專用電極。

五、維護(hù)與保養(yǎng)：延長儀器壽命

1. 日常清潔

光學(xué)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(jié)晶堵塞池體。

2. 定期校準(zhǔn)

電場校準(zhǔn)：每月使用標(biāo)準(zhǔn)溶液驗(yàn)證電場強(qiáng)度準(zhǔn)確性。

溫度校準(zhǔn)：每季度用高精度溫度計(jì)校準(zhǔn)Peltier模塊。

3. 耗材更換

激光燈：當(dāng)散射光強(qiáng)下降至初始值的70%時(shí)，需更換激光源。

電極：鉑電極表面出現(xiàn)氧化層時(shí)，用細(xì)砂紙打磨或更換新電極。

結(jié)語

Zeta電位分析儀的精準(zhǔn)測量依賴于規(guī)范的操作流程與細(xì)致的環(huán)境控制。通過嚴(yán)格遵循樣品準(zhǔn)備、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集及維護(hù)保養(yǎng)步驟，可有效規(guī)避誤差來源，獲得可靠的Zeta電位數(shù)據(jù)。隨著儀器自動(dòng)化程度的提升（如一鍵式校準(zhǔn)、AI輔助分析），其操作門檻正逐步降低，但理解核心原理與關(guān)鍵注意事項(xiàng)仍是保障數(shù)據(jù)質(zhì)量的基礎(chǔ)。