ICS 17.140.50 N 04
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T32671.1—2016/ISO13099-1:2012
胶体体系 zeta电位测量方法第1部分：电声和电动现象
Colloidal systemsMethods for zeta-potential determination-
Part 1:Electroacoustic and electrokinetic phenomena
(ISO13099-1:2012,IDT)
2016-11-01实施
2016-04-25发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
发布 GB/T32671.1—2016/ISO13099-1:2012
目 次
前言引言范围
1 2
术语和定义 2.1 双电层 2.2 电动现象 2.3 电声现象符号
3 4 理论概述
电动学中的斯莫路科夫斯基极限基础理论 5.1 概述 5.2 电泳 5.3 电渗 5.4 流动电流或电位 5.5 沉降电位或电流 6电声学中的斯莫路科夫斯基极限基础理论
6.1 概述 6.2 O'Brien动态电泳迁移率理论 6.3针对动态电泳迁移率的斯莫路科夫斯基极限理论 7高等理论平衡稀释和其他样品处理方式
8 附录A（资料性附录） 双电层模型
11
附录B（资料性附录） 表面电导率附录C（资料性附录） 德拜长度附录D（资料性附录） 高等电泳理论附录E（资料性附录） 高等电声理论参考文献
15
17 18 20
21 GB/T 32671.1—2016/IS0 13099-1:2012
前言
GB/T32671《胶体体系 系zeta电位测量方法》分为以下几部分：一第1部分：电声和电动现象一第2部分：光学法一第3部分：声学法本部分为GB/T32671的第1部分本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本部分使用翻译法等同采用ISO13099-1：2012《胶体体系 zeta电位测量方法 第1部分：电声和
电动现象》。
本部分由中国科学院提出。 本部分由全国纳米技术标准化技术委员会（SAC/TC279)和全国颗粒表征与分检及筛网标准化技
术委员会（SAC/TC168)联合归口。
本部分起草单位：国家纳米科学中心、北京市理化分析测试中心、中机生产力促进中心本部分主要起草人：葛广路、朱晓阳、周素红、余方、张涛、刘忍肖、高原、高洁。
I GB/T32671.1—2016/ISO13099-1:2012
引言
本部分介绍了悬浮液、乳状液或多孔体系内电动和电声现象的基本理论从生活污水或工业污水的处理到稳定的药物悬浮液的制备等过程，均得益于人们对颗粒表面荷电
现象的理解。此外，矿物浮选的机理也是基于使目标矿物颗粒对气泡具有亲和性。从技术角度来看，电动和电声测量在很多情况下都提供了极其有用而明确的信息，以下列举几种最重要的应用情况：
用电位决定离子的电动滴定法确定等电点； b) 用其他试剂如表面活性剂或聚电解质的滴定法确定等电点；
a)
确定吸附饱和平台，指示分散剂的最佳用量； d) 各种体系表面电性质的相对比较 zeta电位是在滑移面处和体相液体之间形成的电势差，zeta电位可以用来解释并确定一些悬浮液
c)
体系的稳定区间。通过确定等电点，可以获得过滤或沉淀前颗粒絮凝的最佳条件，从而便于污水处理。 但是zeta电位并不是一个可直接测量的量，它需要通过建立一些适当的理论间接获得。
本部分参考国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC)关于电动现象测量和解释的技术报告以及 一些概括性的参考文献[1～5]。
II GB/T32671.1—2016/ISO13099-1:2012
胶体体系zeta电位测量方法第1部分：电声和电动现象
1范围
GB/T32671的本部分规定了利用电学和声学方法在分散体系、乳状液、含有液体分散介质的多孔材料等非匀相体系中测定zeta电位的方法
这种方法并不限定zeta电位值和分散相的质量分数，适用于稀释和浓缩体系；颗粒尺寸和孔隙尺
寸限制在微米量级或更小，而对颗粒和孔隙的几何形状不做限定。本部分不包括平面上的zeta电位测量方法。
液体分散介质可以是水相，也可以是具有任意的液体电导率、介电常数或化学成分的非水相；颗粒自身可以导电也可以不导电；双电层可以分离也可以互相重叠，双电层的厚度或其他性质均没有限制。
本部分适用于电场中的线性效应，并假定表面电荷沿着界面均匀分布。 本部分不适用于与含有空间电荷分布的软表面层相关的效应，
术语和定义
2
下列术语和定义适用于本文件。
2.1
双电层 electricdoublelayer 注：双电层是指当一个物体与液体接触时，电荷在其表面及表面附近的空间分布。
2.1.1
德拜-休克尔近似Debye-Hickelapproximation 双电层存在较小的电势差时的模型。
2.1.2
德拜长度 Debyelength K-1 电解质溶液中双电层的特征长度。 注：单位是纳米（nm）。
2.1.3
扩散系数 diffusion coefficient D 单位时间内颗粒运动的均方位移。
2.1.4
Dukhin数 Dukhin number Du 无量纲的数，反映表面电导率对电动、电声现象及多相体系电导率和介电常数的贡献。
2.1.5
动力黏度 dynamic viscosity
1 GB/T32671.1—2016/ISO13099-1:2012
n 剪切力与液体剪切速率的比值。 注1：对本部分，动力黏度用来衡量液体抵抗剪切形变的程度。 注2：动力黏度决定不可压缩牛顿流体的动力学。 注3：单位是帕[斯卡］秒(Pa·s)。
2.1.6
表面电荷密度 electric surface charge density 6 单位面积界面上的电荷数，由液相中离子的选择性吸附，或表面基团解离所致注：单位是库[仑]每平方米（C/m）。
2.1.7
表面电势 electric surface potential ys 表面和体相液体之间的电势差。 注：单位是伏[特](V)。
2.1.8
电动电位 electrokinetic potential zeta电位 zeta-potential 电位 potential
在滑移面处和体相液体之间形成的电势差注：单位是伏[特](V)。
2.1.9
古埃-查普曼-斯特恩模型 Gouy-Chapman-Stern model 描述双电层的模型。
2.1.10
等电点 isoelectricpoint 分散体系zeta电位值为零时对应的状态，通常用液体的pH值来表示。
2.1.11
滑移面 slippingplane 剪切面shearplane 由于剪切应力的影响，在液/固界面附近，液体相对固体表面滑动的面。
2.1.12
斯特恩电位 Stern potential r 选择性吸附离子层外边界处的电位。 注：单位是伏[特](V)。
2.2
电动现象 electrokinetic phenomena 注：电动现象与邻近带电表面的液体的切向运动相关。
2.2.1
电渗 electroosmosis 在电场的影响下，带电荷的液体对带相反电荷的固体介质产生相对运动的现象。带电固体可以为
2 GB/T32671.1—2016/ISO13099-1:2012
颗粒、多孔塞子、毛细管或膜。它是外加电场对溶液中带相反电荷离子的作用力的结果 2.2.2
电渗反压 electroosmotic counter-pressure Ape 用于终止电渗流的压力差。 注1：当高压力处于高电位一侧时，电渗反压的值为正。 注2：单位是帕[斯卡](Pa)。
2.2.3
电渗速度 electroosmotic velocity Veo 远离带电界面的液体运动的均匀速度。 注：单位是米每秒（m/s)。
2.2.4
电泳 electrophoresis 液体介质中带电的胶体颗粒或聚电解质在外电场作用下相对液体的迁移现象。
2.2.5
电泳迁移率 electrophoretic mobility μ 单位电场下带电颗粒的电泳移动速度。 注1：当颗粒朝着低电位（负极)方向运动时该值为正，反之该值为负，注2：单位是平方米每伏[特］秒[m"/（V·s)]。
2.2.6
电泳速度 electrophoretic velocity Ve 电泳过程中颗粒运动的速度。 注：单位是米每秒(m/s)。
2.2.7
沉降电位 sedimentation potential U sed 悬浮液中的颗粒在重力作用下发生沉降，导致垂直距离分开的两电极之间的电位差。 注1：当沉降是由离心场引起时称为离心电位。 注2：单位是伏[特](V)。
2.2.8
流动电流 streaming current I str 在压力梯度下，液体运动流过多孔介质时产生的电流。 注：单位是安[培]（A。
2.2.9
流动电流密度 streaming current density J str 单位面积上的流动电流，注：单位是库[仑］每平方米（C/m"）。
3 GB/T32671.1—2016/ISO13099-1:2012
2.2.10
流动电位 streaming-potential Ustr 在零电流时的电位差，通常由于在压力梯度作用下液体流过毛细管、塞子、隔膜或膜而产生。 注1：流动电位是由于毛细管或孔隙内带相反电荷离子的流动导致电荷累积而产生的。 注2：单位是伏[特](V)。
2.2.11
表面电导率 surface conductivity K° 带电表面切向的过剩电荷传导率。 注：单位是西[门子](S)。
2.3
电声现象 electroacousticphenomena 注：该现象是在含有离子的液体中由于声场和电场之间的耦合产生的。两者中任何一个都可以是主要的推动力，
其中液体可以是简单的牛顿流体或者复杂的多相分散液、乳状液、甚至是多孔介质。根据液体的性质和驱动力的类型，可以有几种不同的电声效应。
2.3.1
胶体振动电流 colloid vibration current CVI Icvi 放置在分散体系中的两个电极，当分散液受到一超声场的影响时，两电极之间所产生的交流电流。 注：胶体振动电流的单位是安[培]（A)
2.3.2
胶体振动电势 colloid vibration potential CVU 放置在分散液中的两个电极，当分散液受到一超声场的影响时，两电极之间所产生的交流电势差。 注：单位是伏[特（V)
2.3.3
电动声振幅 electrokinetic sonic amplitude ESA AESA 在交流电场下分散液产生的声波振幅，与胶体振动电势方法对应6]。 注：单位是帕[斯卡](Pa)。
2.3.4
离子振动电流 ionvibration current IVI 由于有效质量或摩擦系数的差异导致正负离子在同一声波下产生不同的位移振幅值，由此而产生
的交流电流[7.8]。
注：单位是安[培]（A。 2.3.5
流动振动电流 streamingvibration current SVI 当声波在多孔体内传播时产生的振动电流[9、10]。 注1：类似的效果在声音成一定倾斜角在无孔体表面上反弹时也可以观察到，详细可参考文献[11] 4