DE4345152A1 - Zeta-Potential-Meßzelle - Google Patents
Zeta-Potential-MeßzelleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft das Gebiet der physikalischen Chemie und
des Gerätebaus und bezieht sich auf eine Zeta-Potential-Meßzelle,
wie sie z. B. bei der Ermittlung des Zeta-Potentials von Kontakt
linsenmaterial zur Anwendung kommen könnte.
Bisher sind Zeta-Potential-Meßzellen bekannt, mit deren Hilfe das
Zeta-Potential von z. B. Folien oder planparallelen Platten ermit
telt werden kann (DD 2 13 513). Dazu ist es notwendig, daß von dem
entsprechenden Material eine Probe angefertigt wird. Diese Probe
ist im Verhältnis zur gesamten Meßzelle relativ großflächig.
Es gibt jedoch immer wieder Fälle, in denen von dem zu untersu
chenden Material nur relativ kleinflächige Proben entnehmbar
sind.
Außerdem gehen die Bestrebungen generell dahin, möglichst klein
flächige Proben zu untersuchen, da so Inhomogenitäten des zu
untersuchenden Materials besser ermittelt werden können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Zeta-Potential-
Meßzelle anzugeben, durch die die Zeta-Potential-Bestimmung an
möglichst kleinflächigen Proben, im Verhältnis zur gesamten
Meßzelle, durchführbar wird.
Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 bis 3 angegebene
Erfindung gelöst.
Die erfindungsgemäße Zeta-Potential-Meßzelle zur Ermittlung des
Zeta-Potentials an äußeren und/oder quellenden Oberflächen strö
mungsstabiler Materialien enthält einen Körper, der mit minde
stens zwei in einem Winkel von 90° zueinander stehenden und sich
schneidenden Durchbohrungen versehen ist.
In der einen Durchbohrung sind von jeder Öffnung der Durchbohrung
im Körper her ein dreh- und verschiebbarer Stempel, der gegen den
Körper abgedichtet ist, bis auf Meßspaltweite eingeschoben. Die
Stirnflächen der Stempel im Körper sind eben und parallel zuein
ander und zwischen ihnen befindet sich ein Meßspalt.
Die andere Durchbohrung ist als Zu- und Abführungskanal einer
elektrolytischen Flüssigkeit ausgebildet und es befindet sich im
Zu- und im Abführungskanal je eine Elektrode. Die Oberfläche des
Zu- und Abführungskanals und der Stempel im Körper verhindern
eine direkte elektrische Verbindung zwischen den beiden Elektro
den.
Als Strömungsbedingung gilt, daß der Strömungswiderstand im
Meßspalt zwischen den beiden Stirnflächen der Stempel im Körper
groß gegenüber dem Strömungswiderstand im übrigen durchströmten
System ist.
Weiterhin enthält die erfindungsgemäße Zeta-Potential-Meßzelle
zwei Proben, die entweder fest auf den Stirnseiten der Stempel im
Körper angebracht sind, oder die Stempel selbst bestehen aus dem
Probenmaterial, außer bei quellenden Oberflächen.
Vorteilhafterweise beträgt bei der erfindungsgemäßen Zeta-Poten
tial-Meßzelle der Differenzdruck zwischen der Ein- und Ausström
seite im Zu- und Abführungskanal bei laminarer Strömung im Meß
spalt 2,5 bis 50 kPa.
Weiterhin ist bei der erfindungsgemäßen Zeta-Potential-Meßzelle
der Meßspalt zwischen den Stempeln kontinuierlich veränderbar.
Die Funktionsweise der Zeta-Potential-Meßzelle ist folgender
maßen.
Auf die Stirnseiten der Stempel wird je eine Probe des zu unter
suchenden Materials befestigt. Anschließend werden die Stempel
mit der Stirnseite auf der sich die Proben befinden in die eine
Durchbohrung des Körpers soweit eingeschoben, daß zwischen den
Probenoberflächen sich der Meßspalt von einigen Hundertstel
Millimetern befindet. Die Größe des Meßspaltes kann in Abhängig
keit von dem jeweilig zu untersuchenden Material eingestellt
werden. Anschließend wird durch die um 90° zu dieser Durchboh
rung versetzte und diese schneidende Durchbohrung, in der sich
auf der Ein- und Ausströmseite jeweils eine Elektrode befinden,
eine elektrolytische Flüssigkeit gepumpt. Nunmehr kann mit Hilfe
der Meßwerte der beiden Elektroden und der Druckdifferenz zwi
schen der Ein- und Ausströmseite der Meßzelle das Zeta-Potential
des Probenmaterials ermittelt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, daß der Meßspalt auch während der
Messung kontinuierlich verändert, daß heißt, vergrößert oder ver
kleinert werden kann. Dies ist günstig vor allem bei quellenden
Probematerialien.
Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Proben als kleine, kreis
förmige Scheiben mit einem einfachen Locheisen hergestellt werden
können.
Im weiteren ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Zeta-Poten
tial-Meßzelle.
Fig. 2 zeigt eine technische Ausführung der erfindungsgemäßen
Zeta-Potential-Meßzelle.
In einem Körper 1 aus Piacryl befinden sich zwei um 90° zueinan
der stehende und sich schneidende Durchbohrungen 5, 7, die eine
horizontal 7, die andere vertikal 5 angeordnet.
In der horizontalen Durchbohrung 7 befinden sich auf jeder Seite
des Körpers 1 je eine Silber/Silberchlorid-Stabelektrode 2 und
jeweils eine Anschlußbohrung zur Zu- und Ableitung der
Elektrolytflüssigkeit.
Auf den Stirnseiten der Stempel 3 ist jeweils eine runde Probe 4
aus Polyethylenterephthalatfolie mit einem Durchmesser von 12,5 mm
aufgeklebt worden, die die gesamte Stirnfläche des Stempels 3
bedeckt.
Nun werden in die vertikalen Durchbohrung 5 von oben und unten
jeweils ein Stempel 3 mit der Probe 4 eingeschoben, die gegen den
Körper 1 durch eine Dichtung 6 abgedichtet sind. Ein Stempel 3
wird fixiert und der andere ist durch eine Mikrometerschraube am
Spannrahmen der Meßzelle und eine Rückführungsfeder in seiner
Position veränderbar.
Zunächst werden die Stirnflächen soweit gegeneinander verschoben,
bis sie Kontakt miteinander haben und damit die Meßspaltweite = 0
ist. Dadurch wird der größtmögliche Strömungswiderstand reali
siert.
Danach wird die Meßspaltweite in 25-µm-Schritten, beginnend bei
25 µm bis 250 µm über die Mikrometerschraube verändert.
Zur Strömungspotentialmessung wird nun die Elektrolytflüssigkeit
durch die vertikale Durchbohrung 5 über eine programmgesteuerte
Pumpe gepumpt. Dabei wird eine Druckdifferenz zwischen Ein- und
Ausströmseite der Meßzelle von 2 kPa aufgebaut.
Mit Hilfe der Meßwerte der beiden Elektroden 2 und der Druckdif
ferenz zwischen der Ein- und Ausströmseite der Meßzelle wird das
Zeta-Potential der Polyethylenterephthalatfolie bestimmt.
Gleichzeitig wurden an der Polyethylenterephthalatfolie Referenz
messungen in einer Plattenzelle nach dem Stand der Technik durch
geführt.
Es ergab sich eine gute Übereinstimmung zwischen den ermittelten
Werten nach dem Stand der Technik und mit der erfindungsgemäßen
Meßzelle.
Claims (3)
1. Zeta-Potential-Meßzelle zur Ermittlung des Zeta-Potentials an
äußeren und/oder quellenden Oberflächen strömungsstabiler Mate
rialien, enthaltend einen Körper (1), der mit mindestens zwei in
einem Winkel von 90° zueinander stehenden und sich schneidenden
Durchbohrungen (5, 7) versehen ist, wobei in der einen Durchboh
rung (5) von jeder Öffnung der Durchbohrung (5) im Körper (1) her
ein dreh- und verschiebbarer Stempel (3), der gegen den Körper
(1) abgedichtet ist, bis auf Meßspaltweite eingeschoben ist und
die Stirnflächen der Stempel (3) im Körper (1) eben und parallel
sind und zwischen sich einen Meßspalt aufweisen, und wobei die
andere Durchbohrung (7) als Zu- und Abführungskanal einer elek
trolytischen Flüssigkeit dient und sich im Zu- und im Abführungs
kanal (7) je eine Elektrode (2) befindet, und wobei die Oberflä
che des Zu- und Abführungskanals (7) und der Stempel (3) im
Körper (1) keine direkte elektrische Verbindung zwischen den
beiden Elektroden (2) ermöglichen, und wobei der Strömungswider
stand im Meßspalt zwischen den beiden Stirnflächen der Stempel
(3) im Körper (1) groß gegenüber dem Strömungswiderstand im übri
gen durchströmten System ist, und enthaltend zwei Proben (4), die
entweder fest auf den Stirnseiten der Stempel (3) im Körper (1)
angebracht sind, oder daß die Stempel (3) selbst aus dem Proben
material (4), außer bei quellenden Oberflächen bestehen.
2. Zeta-Potential-Meßzelle nach Anspruch 1, bei der der Diffe
renzdruck zwischen der Ein- und Ausströmseite im Zu- und Abfüh
rungskanal (7) bei laminarer Strömung im Meßspalt 2,5 bis 50 kPa
beträgt.
3. Zeta-Potential-Meßzelle nach Anspruch 1, bei der der Meßspalt
zwischen den Stempeln (3) kontinuierlich veränderbar ausgeführt
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4345152A DE4345152C2 (de) | 1993-09-10 | 1993-12-23 | Zeta-Potential-Meßzelle |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4331210 | 1993-09-10 | ||
DE4345152A DE4345152C2 (de) | 1993-09-10 | 1993-12-23 | Zeta-Potential-Meßzelle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4345152A1 true DE4345152A1 (de) | 1995-03-16 |
DE4345152C2 DE4345152C2 (de) | 1999-07-15 |
Family
ID=6497706
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4345152A Expired - Lifetime DE4345152C2 (de) | 1993-09-10 | 1993-12-23 | Zeta-Potential-Meßzelle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4345152C2 (de) |
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- 1993-12-23 DE DE4345152A patent/DE4345152C2/de not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE4345152C2 (de) | 1999-07-15 |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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Ipc: G01N 27/26 |
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Owner name: LEIBNIZ-INSTITUT FUER POLYMERFORSCHUNG DRESDEN E.V. |
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