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Particle-Charge-Analyzer

Partikelladungsdetektor (PCD 03, Fa. Mütek)

Allgemeines / Verwendung

Die Oberflächenladung an der fest/flüssig-Grenzfläche ist im Zusammenhang mit dem Sorptions-vermögen von Stoffen für geladene und ungeladene Teilchen, der Stabilität der Aggregierung von z.B. Tonfraktionen aus Böden und der Löslichkeit von Mineralen eine gesuchte Größe. Mit dem Partikelladungsdetektor kann die Oberflächenladung von feinkörnigen Teilchen wie Tonmineralen, gelöster organischer Substanz und Oxiden des Fe, Al und Mn bei verschiedenen pH-Werten und Lösungszusammensetzungen analysiert werden. Im Unterschied zu der Bestimmung des Zetapotentials erlaubt die hier eingesetzte Untersuchung des Strömungspotentials kombiniert mit Polyelektrolyttitration bis zum Ladungsnullpunkt die Quantifizierung der an den äußeren Oberflächen vorhandenen Ladungen.

 

Funktionsprinzip

Die Oberflächenladung von z.B. der Tonfraktion von Böden, oder allgemein Teilchen in Suspension, wird im Partikelladungsdetektor über einen elektrokinetischen Effekt bestimmt. Ein mit 3 Hz oszillierender PTFE-Kolben versetzt die Probensuspension in Bewegung und verursacht dadurch ein Strömungspotential, das über zwei in die PTFE-Meßzelle eingebaute Au-Elektroden abgegriffen wird. Negative Oberflächenladung wird durch Titration mit einer Standardlösung des kationischen Polyelektrolyten poly-Diallyl-dimethyl-ammoniumchlorid ,,Poly-DADMAC quantitativ bestimmt. Die Ladungstitration der Suspensionen erfolgt durch Zugabe der Titrationslösung über den isoelektrischen Punkt hinaus. Der Titrationsendpunkt wird bei Potential Null festgelegt. Positive Oberflächenladung wird mit Hilfe eines anionischen Polyelektrolyten quantifiziert. Während der Titration werden das Strömungspotential, der pH-Wert und die zutitrierte Menge fortlaufend aufgezeichnet.

Möglichkeiten / Limitationen

In die Messzelle können Suspensionen mit Teilchendurchmessern bis ca. 6 µm eingebracht werden. Der Materialbedarf ist mit ca. 10 mg pro Messung relativ gering. Neben den Verhältnissen an der Oberfläche von festen Partikeln wie Tonmineralen und pedogenen Oxiden sind auch die Ladungseigenschaften von verschiedenen gelösten organischen Substanzen durch das Strömungspotential zu erhalten und durch Polyelektrolyttitration zu quantifizieren. Das Molgewicht der gelösten organischen Substanz darf für die Gewährleistung der Detektierbarkeit nicht zu gering sein.