194998. lajstromszámú szabadalom • Vizsgáló eljárás folyékony közegben szuszpendált anyag zéta-poteciáljának meghatározására
194998 2 1 A találmány tárgya új vizsgáló eljárás a folyékony közegbe szuszpendált anyag felületén kialakuló zéta-potenciál meghatározására. A meghatározás vizuálisan ellenőrzött, két elektródás méröcsöben, egyidejűleg szabályozható áramlási sebesség és feszültség értékek mellett történik. Smoluchowszki, M. tapasztalata szerint (Handbuch der Elektrizität und Magnetismus, Ed. L. Grätz /Barth Verl. Leipzig 1921/ II. kötet 366. oldal) ha folyadékba szuszpendált anyagot egyenfeszültségű erőhatásnak tesszük ki, akkor a részecskék mozgásba jönnek. Az így kialakuló elektroforetikus vándorlási sebesség (vfe=cm.s~l) és az alkalmazott villamos feszültségsűrüség (E = V. cm-1, ahol V == volt, cm = az elektródák távolsága) alapján meghatározható az anyagra jellemző zéta-potenciál (ZP), amelynek + vagy — előjele attól függ, hogy a részecske a kátéd vagy az anód irányába vándorol. A zéta-potenciál az alábbi képlettel számítható ki: ±ZP = ~~A és ahol n = a folyékony közeg viszkozitása, e = permittivitása, 9-104 az elektrosztatikus egység átszámítási faktora volt értékre. Víz esetében A = 150,20 °C hőmérsékleten (Martin, A. N., Swarbrick, J., Cammarata, A.: Physical Pharmacy /Lea and Febiger, Philadelphia, 1969/ 458. old.). A ZP meghatározása az elektroforetikus vándorlási sebesség alapján egy speciális kolliod mikroszkópra helyezett, molibdén vagy platina elektródákkal felszerelt mérőcellában történik. A szemcsék vándorlási sebessége stopper órával okulár mikrométer segítségével a cellába táplált, ismert nagyságú stabilis egyenfeszültség hatására, bizonyos várakozási idő után stacionárius állapotban meghatározható, és a ZP érték a leírt képlettel kiszámítható. Ennek a legáltalánosabban elterjedt módszernek elháríthatatlan hibaforrása, hogy elektroforézis közben, különösen elektrolitokat is tartalmazó közegben a rendszer hőmérséklete folyamatosan változik. A termikus áramlás nagymértékben zavarja az elektroforetikus vándorlást. Ezen kívül az elektródokon gázfejlődés, elektrokémiai folyamatok, a mérőcellában ionvándorlás történik, amely ugyancsak zavarólag hat. Különösen nehézkessé teszi a mérést az a körülmény, hogy az elektroendozmozis miatt a mérőcellafal mentén a folyékony közeg, a részecskék ellentétes irányban vándorolnak. A mérőcella 2 mélységében a szemcsék egy parabola alakú sebességprofil szerint változó ütemben haladnak. A sebességprofil szerint a mérőcella tengelyében legnagyobb a sebesség, majd az endozmózis határán nullává válik, ezen határ és a mérőcella fala között pedig ellentétes irányban haladnak a szemcsék. Mindezekből belátható, hogy a ZP mérése az elektroforetikus vándorlási sebesség alapján rendkívül nehézkes, nagy körültekintést, bonyolult eszközöket kíván, és a mérés gyakran több mint 10%-os hibával jár. A technika jelenlegi állása mellett számos egyéb mérőmódszert ismerünk. így az elektromos erőtér hatására kialakuló elektroozmozis nyomás mérése elvén alapuló módszer (Biefer, G. J., Mason, S. G.: J. Colloid Sei. 9 20 /1954/) mellett az áramlási potenciál (többek között Martin, W. McK., Gortner, R. A.: J. Phys. Chem. 34 1509 /1930/) vagy a térfogatáram, szedimentációs potenciál mérése alapján a ZP érték meghatározása ugyancsak lehetséges. Ezeken belül mikrokapilláris, kétcsöves elektroforézis cellás, zóna-elektroforézises, mozgó fázishatár-, tömegáram módszereket, elektroforetikus fényszórásos lézer méréstechnikát is kidolgoztak a ZP érték meghatározására (Robert J. Huntér: Zeta Potential in Colloid Science /Acad. Press London, New York, Toronto, Sydney, San Francisco 1981/ 125—175. oldal). Ilyen, az irodalomból ismert méréstechnikai berendezések azonban a kereskedelemben vagy nem kaphatók, vagy pedig rendkívül költségesek. Ezenkívül ezekkel a módszerekkel igen nagy munkát és hosszú időt igényel a ZP érték meghatározása, továbbá a mérés pontossága sem jobb a ± 5 % variációs koefficiensnél. Számos szakterületen, többek között a gyógyszeriparban, a növényvédőszer gyártásban, a kozmetikai és háztartási vegyiparban, a vegyipari és egyéb környezetvédelemmel, szennyvízkezeléssel, ivóvíz előállítással kapcsolatos szűrési műveletek optimálásához ma már nélkülözhetetlen a szuszpenziók, kolloidok ZP értékének ismerete. A szuszpenziók stabilizálása, a szuszpendált szemcsék aggregációjának megakadályozása a ZP érték szabályozásával, az adalékanyagok ZP mérésékre alapozott okszerű megválasztásával lehetséges. Általánosan elfogadott az irodalomban, hogy a —100 mV ZP értékű szuszpenziók rendkívül stabilisak. A szűrési műveletek hatékonyságának növelése érdekében pedig a szemcsék aggregációja, tehát a ZP érték csökkentése a cél, itt az adalékanyagok vagy a körülmények helyes megválasztásához ugyancsak ZP mérések szükségesek. Minthogy az ilyen gyakorlati feladatok megoldásához kevés munkát igénylő, egyszerűen kezelhető és pontos mérésre alkalmas berendezést kell kialakítani, ezért foglalkoz-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
