精确和准确 ――关于zeta电位两种测量方法的讨论

    有个小小说是关于测量学的。故事说的是有个农场主要测量田埂的长度，请来两位测量能手。一位用的是“土办法”－－麻绳、卷尺加计算器，一位用的是激光测距仪。结果前者测出了“103.2米”的数据，后者测出了“94.563米”的精确数字。最终，农场主采用了激光测距仪测得的精确数字。用“土办法”的那位测量者临别前说：“虽然我没有比他测得精确，但我的结论比他准确。”

    上海中晨数字技术设备有限公司研发生产的微电泳仪（zeta电位仪），采用的是视频测量技术。根据分散体系中带电颗粒在电场切换作用下的单位时间位移，自动截取并强化带电颗粒图像，软件分析位移像素自动计算出其电泳淌度及zeta电位，并可准确观测粒径大小。由于全部分析过程均是“所见即所得”，相当于故事中“土办法”的升级版，所以数据一定是准确的，想做错都难。

    而国际知名仪器公司生产的zeta电位和粒径分析仪器基本上都采用激光衍射测量技术，测量快而精确。但是，“当颗粒小到几百纳米时，其衍射光强对于角度几乎完全失去依赖性”，并且，“在ISO13320国际标准中，特别提出如果颗粒粒径小于几十微米，需采用米氏理论，输入正确的样品折射率和吸收率以便能获得更为准确的结果。”（参见《仪器快讯》2009年10月刊）由此可见该类仪器尽管测量数字精确，但是在一些环境下不见得准确。

    微电泳仪（zeta电位仪）主要是测量分散体系中带电颗粒的zeta电位，广泛应用于现代科研、生产领域。比如在工业废水、江河饮用水采水处理中，我们希望添加最适合的絮凝剂，使水分散体系趋向于极不稳定、水分散体系中的带电颗粒絮凝成大团并沉降，从而获得干净的水体。而相反的例子是在造纸工业中，我们希望调配最佳的浆体环境，使纸浆分散体系趋向于非常稳定、纸浆分散体系中的带电颗粒以极小微粒完全分散，从而获得光洁平滑的纸张。

    上海中晨数字技术设备有限公司研发生产的微电泳仪（zeta电位仪）由于采用的是视频测量技术，测量结果准确；目前测量粒径的下限是100纳米，带电颗粒粒径只能逐个观察测量。国际知名仪器公司生产的zeta电位和粒径分析仪器基本上都采用激光衍射测量技术，测量结果精确但在一些环境下不准确，其优势在于可以快速测出整个分散体系中粒径分布直方图。

    综上所述我们得到的结论是，视频测量技术在zeta测量和带电颗粒单体观察测量上的可靠性有着明显的优势，而激光衍射测量技术在测算整个分散体系中粒径分布直方图时优势显著，两者各有长处。