摘要

用于测量粒径和 zeta电位的常规设备通常需要将样品进行高度稀释。而稀释会改变 zeta 电位，除非用户能保持离子浓度不改变。然而，对于某些胶体，即使是最仔细的稀释也会改变 zeta电位。本文描述了一种这样的胶体，碳酸钙。碳酸钙颗粒在低pH值下溶解，这会改变离子浓度。在不改变 zeta 电位的情况下稀释这种胶体根本不可能。测量这些体系中的 zeta电位 的方法是使用 ZetaProbe 或 AcoustoSizer IIx，它们可以在高浓度下进行测量，无需稀释。

介绍

碳酸钙胶体在工业上应用广泛。水中 CaCO3 浆料的 pH 值约为 9，并显示出略正的 Zeta 电位。降低 pH 值会增加 Zeta 电位，但可达到的最低pH 值约为 7。较低的pH值导致固体开始溶解，再加上HCO₃⁻ 离子的缓冲作用增加，使得测量pH值远低于7时的性质变得很难。

随着 pH 值的降低，钙离子的释放会导致 Zeta 电位随 pH 值的变化变得迟滞，但在pH值7~10的范围内，粒径大小变化不大。

1. 碳酸钙的检测

碳酸钙在工业上被广泛用作填料和改性剂，在造纸等工业中用作涂层剂。它是一种白色结晶固体，水溶性低。它会轻微水解导致pH值高于 7。在正常条件下，由于钙离子占优势，晶体表面电荷为正。表面电荷的大小由钙离子浓度和pH值决定。它在 pH 10左右，表面电荷为零，10以上为负值。

我们检测了碳酸钙样品（10%体积浓度）的电声特性，在此函数关系中的pH值，从正常约9.5升到10，然后下降到6.8左右。此时将样品稀释至5%，并回滴到pH值约10。

2. 研究结果

图1显示了10%碳酸钙的滴定结果。初始 pH 值为 9.25 时，Zeta 电位略为正，但调节至 pH10.1 会使体系Zeta电位跃过等电点 （IEP）。

随着 pH 值的降低，Zeta 电位变得更正。当 pH 值低于 7 时，体系开始消耗酸，而 pH 值没有变化，因为固体溶解产生HCO₃⁻，缓冲盐使得体系保持稳定的 pH 值。

然后用去离子水将悬浮液稀释至5%，这时pH值略有增加，Zeta电位也增大。

进一步加酸pH值仅略微降低，Zeta电位略微升高至高于11 mV。然后，pH 值升高时，Zeta电位 略有下降，但体系存在非常大的滞后，因为随着 pH 值的升高，Zeta 仍然保持着更高的正值。

Zeta电位在回滴曲线上为更大的正值，因为体系中含有大量的钙离子，钙离子优先吸附在固体表面并使该表面带更多的正电荷。因此需要更多的氢氧根离子才能将表面转化为负值，它使得IEP的pH值变得更高。

图1. 碳酸钙的滴定

因此，该体系的 Zeta 电位取决于滴定的程度，显然它对任何稀释都很敏感。这种材料 必须在实际使用浓度下进行测量，以确定其真正的 Zeta 电位。