使用BAT-1檢測不同pH環境中氧化鐵黃的Zeta電位

Α-FeOOH，呈黃色，被稱為氧化鐵黃（簡稱鐵黃），鐵黃形貌多為針狀結構，具有較好的遮蓋力、耐光性、耐候性、耐酸堿性以及吸收紫外光線等優點，被廣泛的應用于皮革、透明塑料、閃光涂料、油墨、顏料等方面，除此之外在精細陶瓷，催化劑以及生物工程領域也有良好的應用前景。

由于氧化鐵黃在177℃以上時，將會失去結合水并轉化為氧化鐵紅，為了提高氧化鐵黃的耐熱性，通常采用表面改性技術，使氧化鐵黃在高溫下保持良好的穩定性。不同的改性方法，使氧化鐵黃的表面帶電性發生改變。

Zeta電位是顆粒表面化學的體現，依賴于顆粒表面的化學組成和周圍溶液環境，不同的pH下，體現的Zeta電位不同。環境pH對于Zeta電位的影響是多種因素共同作用的結果，首先，pH的改變影響顆粒表面基團的離解平衡；其次，溶液環境中[H]⁺和[OH]^-離子濃度不同，會影響這兩種離子在顆粒表面的吸附效果；最后，滴定過程中加入酸或者堿不但會改變環境的pH還同時改變環境的離子強度。在解釋滴定曲線的時候需要綜合考慮這些影響因素。

圖 | BeNano 180 Zeta Pro與 BAT-1自動滴定儀

樣品制備和測試條件

將氧化鐵黃粉末分散在純凈水中得到母液，水域超聲5分鐘使其分散。檢測其pH為5.8，初始Zeta電位為正值。通過BeNano主機和BAT-1自動滴定儀進行pH滴定操作，向溶液中滴加NaOH水溶液改變體系的pH。終點pH設定為12，pH間隔為1，冗余度0.2pH值。

通過BeNano內置的溫度控制系統開機默認測試溫度控制為25℃±0.1℃，采用毛細管電極進行測試。每一個樣品在放入樣品池后進行一次測試。

測試結果和討論

通過檢測不同pH下樣品的Zeta電位值，我們得到Zeta電位隨pH的變化曲線。

圖 |  Zeta電位（上圖）和電導率（下圖）對于pH的依賴性曲線

從圖中可以看出，氧化鐵黃樣品在低pH范圍時Zeta電位為正值，說明其顆粒物上帶有較多正電，隨著pH升高，Zeta電位逐漸向0趨近，在pH=6.66時達到等電點，此時Zeta電位值為0。隨著pH繼續升高，[OH]^-濃度升高，顆粒開始攜帶負電荷，其Zeta電位隨pH升高絕對值逐漸增大。

相對較高的pH（10~12）范圍（顆粒攜帶較多負電）懸浮液的Zeta電位絕對值比較高，說明體系在此范圍內相對比較穩定，不容易團聚，而在等電點附近Zeta電位較低，體系的穩定性相對較差。

當pH達到11之后，顆粒表面的負電荷基本達到飽和，即使pH繼續升高，顆粒表面也無法攜帶更多負電荷。此時繼續加入NaOH溶液在pH升高的同時，離子強度也逐漸升高。在顆粒表面電荷基本飽和的情況下，Zeta電位絕對值不再變高，而且隨離子強度加大，電導率迅速上升，屏蔽效應逐漸增加，Zeta電位絕對值有緩緩變小的趨勢。

結論

通過BeNano納米粒度及Zeta電位儀和BAT-1自動滴定儀表征了一個氧化鐵黃樣品在不同pH條件下的Zeta電位信息。結果表明，氧化鐵黃在pH=6.66時，為其體系的等電點，在等電點附近Zeta電位絕對值相對較低，體系處于不穩定狀態。而當較高(pH=10~12)時其體系的Zeta電位絕對值較高，處于相對穩定狀態。