Parçacık Boyutu ve Zeta Potansiyel Ölçüm Laboratuvarı (PZL)

Geniş açı dedektörleri
Geri yansıma
dedektörleri
Parçacık Boyutu ve Zeta Potansiyel
Ölçüm Laboratuvarı (PZL)
Kullandığımız malzemelerin bir çoğu küçük tanelerinin bir
araya getirilmesi ve bir işlemden geçirilmesi ile oluşturulur.
Örneğin; beton, sıva, boya gibi inşaat malzemeleri,
kullandığımız seramik banyo ve mutfak ürünleri, ilaçlar, gıda
ürünleri vb. küçük tanecikli bir yapıdadırlar. Malzemelerdeki
sağlamlık, kimyasal reaktiflik, opaklık, akışkanlık gibi
özellikler ve malzeme mukavemeti, malzemelerin içindeki
tanecik boyutu karakteristiklerine bağlıdır.
Merkez Labaratuvarda Parçacık Boyut Dağılımı Malvern
Mastersizer 2000 cihazı ve Malvern Nano ZS90 cihazı ile
yapılabilmektedir. Malvern Nano ZS90 cihazı ile aynı
zamanda Zeta Potansiyel ölçümü yapmak mümkündür.
Cihazlar (Bkz. Şekil 1-a ve 1-b).
a)Malvern Mastersizer 2000
Lazer
Kaynağı
Odak düzlemi
dedektörü
Numune
hücresi
Şekil 2: Lazer saçınım boyut analiz cihazının çalışma
teorisi
Parçacık içerisinden geçen lazer ışığının saçılma açısı
parçacık boyutuna bağlıdır. Parçacık boyutu düşdükçe
saçılma açısı logaritmik olarak artar. Büyük parçacıkların
saçılma açıları düşük, saçılan lazer ışığının şiddeti yüksektir.
Küçük parçacıklarda ise saçılma açısı yüksek, saçılan lazer
ışığının şiddeti düşüktür.
Zeta Potansiyel Ölçme Deneyi: Zeta Potansiyel parçacık ile
içinde bulunduğu sıvı arasında oluşur (Şekil 3). Parçacıklar
arasında itme ve çekme kuvvetleri oluşmasına neden olur.
Bir sıvı içerisindeki aynı yükteki parçacıklar birbirlerini iter,
farklı yükteki parçacıklar ise çeker. Bu çekme ve itme
kuvveti parçacığın zeta potansiyel değerine bağlıdır. Zeta
potansiyel parçacığın içinde bulunduğu sıvının pH değeri ile
değişir. Değişimin sıfır eksenini kestiği pH değeri izoelektrik
nokta olarak adlandırılır (Bkz. Şekil 6).
Stern tabakası
Kayma Düzlemi
Şekil 1. Ölçüm Cihazları
TEMEL PRENSİPLER
Potensiyel (mV)
b) Malvern Nano ZS90
-80
Zeta Potensiyeli
0
Parçacık Boyutu Dağılımı Ölçme Deneyi: Merkez
Laboratuvarda bulunan Parçacık Boyutu ölçme cihazı, örnek
üzerine kırmızı ve mavi lazer ışığı gönderir. Örnekden
yansıyan ve kırılan lazer ışığı dedektörler ile incelenir.
Saçılan ışığın açısı ve şiddeti örneğin parçacık boyut
dağılımını belirler (Şekil 2).
Yüzey Potensiyeli
Parçacık yüzeyine olan uzaklık
Şekil 3: Sıvı içinde bulunan parçacığın şematik gösterimi
PZL LABORATUVARINDAKİ CİHAZLARIN ÖZELLİKLERİ
PZL laboratuvarında bulunan cihazların özellikleri aşağıdaki
tabloda özetlenmiştir.
Özellikler
Ölçme Aralığı
Ölçme Tekniği
Ölçme için gerekli
minimum örnek
miktarı
Yapılan Testler
Mastersizer 2000
20 nm – 2 mm
Kırmızı ve mavi
Lazer saçınımı
Suda ölçme için
200 mg.
Kuru ölçme için
10 g.
Boyut Dağılımı
Ölçümü
Nano ZS90
2 nm -2 µm
90° kırmızı lazer
saçınımı
% 2’den az katı
3
içeren, 2 cm sıvı
örnek
Boyut ve Zeta
Potansiyel
Ölçümü
ÖRNEK ÇALIŞMALAR
Örnek olarak oksit bir malzemenin parçacık boyut dağılımı
ölçüm sonucu Şekil 5’te verilmiştir.
7,5
80
6,0
60
4,5
40
3,0
20
1,5
0
Hacim (%)
Birikimsel sıklık eğrisi (%)
100
0,0
0,1
1
10
100
Parçacık Boyutu (mm)
Şekil (5) Magnetit parçacıklarının boyut dağılımı
Zeta Potensiyel (mV)
60
İsoelektrik
Nokta
40
20
0
-20
40
-60
2
4
6
pH
8
Şekil (6) pH’ya karşı Zeta Potansiyel Grafiği
10
12
İLETİŞİM BİLGİLERİ
Laboratuvar Sorumlusu: Dr. İbrahim Çam
Deney sorumlusu: Dr. Aysel Kızıltay
Laboratuvar Tel: +90 312 210 6429, 210 6449
Laboratuvar e-posta: [email protected]
İnternet Sayfası: http://merlab.metu.edu.tr/