Zeta电位分析仪是评估胶体体系稳定性的核心工具，通过测量颗粒表面电荷分布（Zeta电位）指导纳米材料、制药、食品等领域的配方优化与质控。本文以典型电泳光散射（ELS）型仪器为例，系统阐述其使用方法，涵盖操作流程、关键参数设置及维护要点。

一、操作前准备：环境与样品要求

1. 环境条件

温度：实验室温度需控制在仪器规定范围内（通常5-40℃），避免温度波动影响电导率测量。

湿度：相对湿度建议低于80%，防止样品池或光学部件受潮。

防震：仪器需放置在稳固实验台，避免振动干扰激光散射信号。

2. 样品准备

稀释与过滤：高浓度样品需稀释至适宜范围（如胶体颗粒浓度0.01-1% w/v），避免多重散射干扰；浑浊样品需通过0.22μm滤膜过滤。

pH调节：若需研究pH对Zeta电位的影响，需使用缓冲液（如磷酸盐缓冲液）控制pH值，避免直接添加酸碱导致局部浓度不均。

脱气处理：含气泡样品（如蛋白质溶液）需超声脱气5-10分钟，防止气泡干扰电场分布。

二、操作步骤：从开机到数据分析

步骤1：仪器初始化与校准

开机自检：接通电源后，仪器自动检测激光源、光电探测器及电场模块，确认无报错提示（如“Laser Error”或“Field Stability Fault”）。

电场校准：使用标准溶液（如1mM KCl溶液，已知电导率）进行电场强度校准，确保实际电场与设定值偏差＜2%。

光路校准：运行“Optical Alignment”程序，调整激光束与检测器位置，使散射光强达到最大值。

步骤2：样品装载与参数设置

选择样品池：根据样品类型选择适配池：

常规水溶液：折叠式毛细管池（Folded Capillary Cell）。

有机溶剂：U型石英池（需配备防挥发盖）。

在线监测：流通池（Flow Cell），连接蠕动泵实现连续进样。

装载样品：使用移液器缓慢注入样品至池体2/3高度，避免产生气泡；有机溶剂样品需提前浸润池壁30秒。

参数设置：

电场强度：根据样品电导率调整（低电导率样品用高场强，反之降低场强）。

温度：设定测量温度（如25℃），仪器自动启动Peltier温控系统。

测量次数：建议重复3-5次取平均值，提升数据可靠性。

步骤3：数据采集与处理

启动测量：点击“Start”按钮，仪器施加电场并记录散射光频率变化，通过多普勒频移计算电泳速率。

实时监测：观察电泳曲线是否稳定，若出现波动（如曲线抖动＞5%），需检查样品均匀性或电场稳定性。

数据分析：

Zeta电位计算：软件自动根据Smoluchowski模型（高电导率溶液）或Hückel模型（低电导率溶液）转换电泳速率为Zeta电位值。

分布统计：生成Zeta电位分布图，评估样品均一性（如多峰分布提示颗粒聚集或表面改性不均）。

报告导出：支持PDF、CSV格式输出，包含测量条件、原始数据及统计结果。

三、关键注意事项：规避常见误差

1. 电场稳定性控制

高电导率溶液（如盐水）：电场强度需≤100V/cm，避免焦耳热导致局部温度升高，影响电泳速率测量。

低电导率溶液（如有机溶剂）：需使用铂电极并定期清洁，防止电极极化产生气泡。

2. 样品均匀性保障

磁力搅拌：测量前对样品进行磁力搅拌（转速200-500rpm）5分钟，确保颗粒分散均匀。

避免沉降：高密度颗粒样品（如金属氧化物）需在测量前超声处理1分钟，防止沉降导致数据偏差。

3. 光学干扰排除

环境光屏蔽：关闭实验室灯光，使用仪器自带遮光罩，避免杂散光进入检测器。

样品池清洁：每次测量后用超纯水冲洗样品池，异丙醇擦拭光学窗口，防止残留样品干扰后续测量。

四、典型问题与解决方案

问题1：Zeta电位值重复性差

可能原因：样品沉降、电场波动、温度不稳定。

解决方案：增加搅拌时间、降低电场强度、检查温控模块。

问题2：散射光信号弱

可能原因：样品浓度过低、激光衰减、光路偏移。

解决方案：提高样品浓度、更换激光灯（寿命通常20000小时）、重新进行光路校准。

问题3：电场无法施加

可能原因：电极接触不良、样品电导率超出范围。

解决方案：检查电极连接、稀释样品或更换高电导率专用电极。

五、维护与保养：延长仪器寿命

1. 日常清洁

光学部件：每周用无尘布蘸取异丙醇擦拭激光窗口与检测器透镜。

样品池：每次使用后立即清洗，避免样品结晶堵塞池体。

2. 定期校准

电场校准：每月使用标准溶液验证电场强度准确性。

温度校准：每季度用高精度温度计校准Peltier模块。

3. 耗材更换

激光灯：当散射光强下降至初始值的70%时，需更换激光源。

电极：铂电极表面出现氧化层时，用细砂纸打磨或更换新电极。

结语

Zeta电位分析仪的精准测量依赖于规范的操作流程与细致的环境控制。通过严格遵循样品准备、参数设置、数据采集及维护保养步骤，可有效规避误差来源，获得可靠的Zeta电位数据。随着仪器自动化程度的提升（如一键式校准、AI辅助分析），其操作门槛正逐步降低，但理解核心原理与关键注意事项仍是保障数据质量的基础。