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三種zeta電位分析儀器表征紙漿材料的對比

三種zeta電位分析儀器表征紙漿材料的對比
麥奇克/Microtrac  2020-06-16  |  閱讀:2073

紙漿是一種纖維材料,來自于化合物分解或者木材或植物纖維的機械分離,。紙漿是造紙行業(yè)最重要的原材料。典型的光學(xué)顯微鏡下的植物纖維見圖1,。

1.jpg

1:紙漿中典型纖維的光學(xué)圖像(Courtesy to TU Graz.Prof.W.Bauer)

 

Zeta電位測試帶電表面間的相互作用

 

在造紙行業(yè),,Zeta電位是了解陽離子保留液,固定劑和帶陰離子電荷的纖維表面相互作用的重要指標(biāo),。被破壞的物質(zhì)比如木質(zhì)素磺酸鹽,,會在造紙機械的水體系中和昂貴的帶陽離子固定或者保留液作用,從而產(chǎn)生沉淀(凝聚),。

 

 Zeta電位的測試可以提供一個有效的分析數(shù)據(jù),,可以更好地洞悉和理解纖維加工完成后復(fù)雜的膠體機理。

 

表征的技術(shù)

2.jpg

2Particle Metrix顆粒表征系統(tǒng)

 

Stabino II ?是流動zeta電勢滴定系統(tǒng),,來自德國膠體公司(Colloild Metrix GmbH),,可以提供快速電信號響應(yīng),用于研究zeta電位變化,。它非常適用于快速滴定,。大部分樣品可以在原始濃度下直接測試,。

 

 Zetaview?是基于在激光散射顯微視頻中單個顆粒的跟蹤,適用的濃度范圍為105109個粒子/ml,。因為它基于微量電泳的基本原理,,所以可以用于校正其他儀器的粒度和zeta電位,此款儀器來自于德國PMX公司(Particle Metrix GmbH),。

 

 Stabino II ?顆粒電位滴定系統(tǒng)和Zetaview?顆粒跟蹤系統(tǒng)(PTA)都是設(shè)計可用于高的樣品處理量,。

 

 為了對比的目的,第三種測量系統(tǒng),,德國某公司的某型號電位儀也被用來測試zeta電位,。該系統(tǒng)的zeta電位測試的是懸浮在水中的固體材料的表面電荷,相應(yīng)的zeta電位測試是基于樣品材料自動柱塞運動所形成的流動電勢,。這些測試由Wolfgang Bauer教授的團隊,,在Graz University of Technology的造紙紙漿和纖維技術(shù)學(xué)院完成。

 

樣品介紹

樣品1:軟木漂白牛皮紙漿(),,primary fines

樣品2:軟木漂白牛皮紙漿(),,primary fines,,陽離子共價改性

樣品3:軟木未漂白牛皮紙漿() primary fines 1

樣品4PGW細的未漂白的

樣品5PGW細的未漂白的,,陽離子共價改性

樣品6:軟木未漂白牛皮紙漿(),,primary fines 2

樣品7Hardwood (Euka)漂白牛皮紙漿()primary + secondary fines

 

備注:硫酸鹽制漿法是一種將木材轉(zhuǎn)化成木質(zhì)紙漿的工藝,,幾乎包含了所有純纖維素纖維,。

 

結(jié)果

使用Stabino II ?測試了7種樣品的zeta電位。樣品都是按1:10稀釋的,。圖3顯示了樣品1和樣品5Zeta電位結(jié)果,。

    3.jpg

3Stabino II ?的測試結(jié)果,樣品1(紅色)和樣品5(藍色),,樣品稀釋110

對于顆粒跟蹤系統(tǒng)(PTA)-Zetaview?PTA-ZP),,樣品都用去離子水稀釋1000倍,用來調(diào)節(jié)樣品的濃度,。一張典型的PTA圖像(圖4左邊)顯示了大小不同顆粒的存在,,這與圖1的顯微鏡結(jié)果一致,說明樣品制備是有代表性的,。Zetaview?測試的zeta電位分辨率很高,。

    4.jpg

4:具有zeta電位功能的顆粒跟蹤系統(tǒng)(PTA-ZPZetaview?所得到的圖像(左邊)和高分辨的zeta電位分布(右邊)

 

 

1和圖5顯示了Stabino II ?Zetaview?和某型號測試的zeta電位,。

 

 

1Stabino II ?,,Zetaview?和某型號的測試結(jié)果總覽

5.jpg

6.jpg

5Stabino II ?Zetaview? 和某型號的測試結(jié)果的對比

 

Stabino II ?Zetaview? 的結(jié)果顯示出較小的差異,??偟膩碚f,結(jié)果都顯示了比較好的一致性,。通過Stabino II ?,,還可以進行聚電解質(zhì),PH和電導(dǎo)率滴定,。

 

 6顯示了樣品15的滴定,。樣品1是帶陰離子的,因此用0.0025N陽離子的P-DADMAC滴定,。滴至電位為0的點(ZPC),。樣品5為帶陽離子材料,因此用PVS滴至ZPC,。


 

 

7.jpg

6Stabino II ?zeta電位滴定,,3g/l6g/l的紙漿,TU-Graz,,滴定劑:固定試劑

 

結(jié)論

三種儀器間的zeta電位測試結(jié)果的對比很好,。Stabino II ?和 某型號都有在原始濃度下測試的可能性。Stabino II ?的突出優(yōu)點也是顯而易見的,。它可以測試很寬的粒度范圍,,而且可以做滴定。它可以測試的樣品粒度范圍極寬,,從大分子和膠體納米顆粒,,到亞毫米級的纖維和大顆粒。此外,,Stabino II ?還可以對不同尺度的顆粒提供聚電解質(zhì),,PH和鹽溶液的自動滴定。

 

 Stabino II ?是通用的多參數(shù)電位滴定系統(tǒng),。如用戶所述,,其操作也非常容易。

 

 

致謝

我們在此感謝TU Graz,,造紙紙漿和纖維技術(shù)學(xué)院的Wolfgang Bauer and Mrs Mayr教授,,為我們提供了樣品以及某型號的測試。


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