確和準確 ――關于zeta電位兩種測量方法的討論

    有個小小說是關于測量學的。故事說的是有個農場主要測量田埂的長度，請來兩位測量能手。一位用的是“土辦法”--麻繩、卷尺加計算器，一位用的是激光測距儀。結果前者測出了“103.2米”的數據，后者測出了“94.563米”的精確數字。最終，農場主采用了激光測距儀測得的精確數字。用“土辦法”的那位測量者臨別前說：“雖然我沒有比他測得精確，但我的結論比他準確。”

    上海中晨數字技術設備有限公司研發生產的微電泳儀（亦稱zeta電位儀、微芯片電泳儀，國家創新基金項目），采用的是視頻測量技術。根據分散體系中帶電顆粒在電場切換作用下的單位時間位移，自動截取并強化帶電顆粒圖像，軟件分析位移像素自動計算出其電泳淌度及zeta電位，并可準確觀測粒徑大小。由于全部分析過程均是“所見即所得”，相當于故事中“土辦法”的升級版，所以數據一定是準確的，想做錯都難，是實測值。

    而國際著名儀器公司生產的zeta電位和粒徑分析儀器基本上都采用激光衍射測量技術，測量快而精確。但是，“當顆粒小到幾百納米時，其衍射光強對于角度幾乎*失去依賴性”，并且，“在ISO13320國際標準中，特別提出如果顆粒粒徑小于幾十微米，需采用米氏理論，輸入正確的樣品折射率和吸收率以便能獲得更為準確的結果”（參見《儀器快訊》2009年10月刊-《激光粒度儀的技術現狀與儀器選用》[馬爾文儀器有限公司·秦和義]）。由此可見該類儀器盡管測量數字精確，但是在一些環境下不見得準確，并且是需要在“正確的”折射率和吸收率等參數支持下才能得出的計算值。

    微電泳儀（zeta電位儀）主要是測量分散體系中帶電顆粒的zeta電位，廣泛應用于現代科研、生產領域。比如在工業廢水、江河飲用水采水處理中，我們希望添加適合的絮凝劑，使水分散體系趨向于極不穩定、水分散體系中的帶電顆粒絮凝成大團并沉降，從而獲得干凈的水體。而相反的例子是在造紙工業中，我們希望調配最佳的漿體環境，使紙漿分散體系趨向于非常穩定、紙漿分散體系中的帶電顆粒以極小微粒*分散，從而獲得光潔平滑的紙張。

    上海中晨數字技術設備有限公司研發生產的微電泳儀（zeta電位儀）由于采用的是視頻測量技術，測量結果準確；目前測量粒徑的下限是100納米，帶電顆粒粒徑只能逐個觀察測量。國際著名儀器公司生產的zeta電位和粒徑分析儀器基本上都采用激光衍射測量技術，測量結果精確但在一些環境下不準確，其優勢在于可以快速測出整個分散體系中粒徑分布直方圖。

    綜上所述我們得到的結論是，視頻測量技術在zeta測量和帶電顆粒單體觀察測量上的可靠性有著明顯的優勢，而激光衍射測量技術在測算整個分散體系中粒徑分布直方圖時優勢顯著，兩者各有長處。