BeNano 180 Zeta Max檢測聚苯乙烯微球濃度

關鍵詞：聚苯乙烯球、粒徑、濃度

顆粒物的粒徑檢測和濃度檢測需求一直存在，且與研究物質的物理化學性質、反應動力學等基礎科學問題密切相關，在環境檢測保護、工業和醫藥生產質控、醫療衛生系統的疾病診斷以及食品行業都有廣泛的應用。

檢測顆粒物濃度可以通過多種手段進行，例如散射法、光阻法、電阻法等。百特最新推出的BeNano 180 Zeta Max納米粒度及Zeta電位分析儀通過一種結合消光法、米理論和動態光散射的方法LEDLS，可以檢測一個寬泛的粒徑范圍內的顆粒物的體積分數和數量濃度信息。LEDLS作為百特的專利濃度測試技術，不需要甲苯進行出廠前的校正，使用簡便，支持單角度檢測濃度能力，不受光源衰減的限制。

在這篇應用報告中，使用丹東百特儀器公司的BeNano 180 Zeta Max納米粒度及Zeta電位分析儀檢測了分散在水中的多個不同粒徑的聚苯乙烯微球的粒徑和濃度信息。

樣品制備和測試條件

該報告中檢測了粒徑為20nm、50nm、100nm、300nm、500nm的窄分布聚苯乙烯球，在濃度范圍0.00025% - 2.5%內，稀釋過程采用稱量法進行，最大程度地保證稀釋的準確性。驗證過程中聚苯乙烯球折射率1.59，吸收率0.001。每個樣品測試三次，取三次結果的平均值。此外，我們還配置了濃度為0.1%的60nmPS球和濃度為0.01%的200nmPS球的混合液用于濃度測試。 

測試過程中需要輸入樣品的折射率和吸收率。

測試結果和討論

圖1. 0.01%濃度200nm PS球的數量濃度分布（上圖）、粒徑分布（中圖）和結果列表（下圖）

圖1為一個窄分布的濃度為0.01%的200nmPS球的檢測結果，其理論數量濃度為2.39E10個/mL。通過圖1的檢測結果可以看出，樣品為單峰，峰值粒徑202nm，測試得到其體積分數為0.0091%，數量濃度為2.6E10，這與理論值一致性較好。

圖2. 不同粒徑不同濃度PS球的濃度結果與理論濃度對比曲線

圖2為不同濃度下，20-500nmPS球通過測試得到的濃度值與理論濃度值對比曲線。其中橫坐標為每個測試點的理論濃度值，縱坐標為BeNano 180 Zeta Max得到的數量濃度值，直線為y=x坐標線。通過對比可以看出在濃度范圍1E+7個/mL至1E+16個/mL范圍內測試結果與理論濃度值一致性較好。

適合顆粒物濃度測試的粒徑和濃度范圍依賴于樣品粒徑以及其對光的散射和吸收能力。通常來說，小粒徑、弱散射樣品（幾十納米范圍）在較高濃度下會具有較好的測試效果；適中粒徑樣品（100-400nm）具有較寬泛的適合濃度測試的濃度范圍；較大粒徑樣品（500nm）僅僅在較窄的濃度范圍內適合進行濃度測試，這是因為大顆粒濃度過高會有較強的多重光散射行為，濃度過低又會產生較強的數量波動行為，這對于測試的準確性都會造成較大的影響。

圖3. 0.1%60nm和0.01%200nmPS球混合樣品濃度（上圖）、粒徑分布曲線（中圖）和結果列表（下圖）

      我們對一個混合樣品進行了濃度測試，通過圖3可以看出，得到兩個樣品的粒徑峰，峰值分別是64nm和198nm，其中粒徑分布采用高分辨率算法，因此峰的分布看起來較窄。60nm和200nm樣品的配置體積分數為0.1%和0.01%，數量濃度為8.84E+12和 2.39E+10。從檢測結果可以看出，對應60nm和200nmPS球的的體積分數分別為0.101%和0.0034%，數量濃度分別為9.62E+12和1.10E+10，其中200nm的濃度與理論值有一定偏離，這是由于200nm的PS球在混合物中含量很低造成的。

結論

在這個應用報告中，我們展示了BeNano 180 Zeta Max利用LEDLS方法對顆粒物濃度的檢測。通過檢測結果可以看出，在粒徑范圍20 – 500nm范圍內，適合的濃度范圍下，對于顆粒物濃度檢測結果與標稱值一致性較好。我們對一個雙組分樣品的濃度進行了檢測，結果顯示濃度較高的組分的濃度結果與理論值一致性較好，濃度較低的組分在數量級上與理論值一致。