Page 122 - Zur Reinheit funktionaler Oberflächen

6.3 Metrologie der Material-Reinheit 1.1. Was ist das Zeta-Potential?

6.3.1 Zeta-Durchfluss-Potential- Das Zeta-Potential ist eine elektrische Größe, die sich aus dem
Bestimmung elektrischen Ladungs-Potential konkretisiert, das entsteht,
wenn die diffuse Ladungsträger-Wolke D (siehe Abb. 28 und
28a) von einer Oberfläche abgeschert wird. Dies geschieht
beispielsweise, wenn eine Flüssigkeit über eine Festkörper-
Oberfläche hinwegströmt. Die diffuse Ladungsträger-Wolke
Sternschicht S wird dann durch den Flüssigkeits-Strom zerstört, während die
ersten beiden Lagen der Sternschicht erhalten bleiben.
diffuse
+ - Ladungsträger-Wolke D Das Zeta-Potential beschreibt die Wechselwirkung zwischen
+ - + einer Festkörper-Oberfläche und einer diese Oberfläche benet-
+ - - - zenden Flüssigkeit.
Festkörper + - + - + Da die Festkörper-Oberfläche aus Atomen und Molekülen
+ -
+ -
+ -
+ - - besteht, die ihrerseits aus Ladungsträgern bestehen, besitzt
auch die Oberfläche einen bestimmten Ladungszustand.
Kommt nun die Festkörper-Oberfläche mit einer bestimmten
Potenzial Flüssigkeit in Kontakt, so werden sich die affinen Ladungsträ-
Ψ
δ ger der Flüssigkeit unmittelbar an die Oberfläche anlagern,
weil sie in der Flüssigkeit frei beweglich sind. Dies ist die als
Helmholtz’sche Doppelschicht bekannte Formation. Damit der
Abstand
neutrale Zustand der Flüssigkeit erhalten bleibt, bildet sich
Abb. 28 Schema des Stern-Potentials um die erste Doppelschicht (Sternschicht) herum eine diffuse
Wolke weiterer Ladungsträger ohne feste Bindung.
+
S + + - + -
- - - - + D 1.2 Wie wird das Zeta-Potential von Textilien
gemessen?
+ - ++++++++++++++++++++++++++++++++++ +
+ - + - Bei der Zeta-Potentialmessung an textilen Werkstoffen wird
- - + der Prüfling von der Mess-Flüssigkeit durchströmt (Abb. 29).
Infolge der Durchströmung wird die Ladungsträger-Wolke auf
+ - + der Garn-Oberfläche abgeschoren. Dabei entsteht das sog.
- + - + -
+ - - + Zeta-Potential (in mV).

Abb. 28a Stern-Potential an einer Textilfaser Dies bedeutet, dass die Mess-Flüssigkeit durch den Prüfling
hindurch strömt, wozu dieser quer zum Flüssigkeits-Strom
angeordnet wird. Der Flüssigkeits-Strom wird durch einen
ausreichend bemessenen Druckgradienten durch den Prüfling
hindurch aufrechterhalten.

1.3. Die Messung der pH-Abhängigkeit des Zeta-
Potentials

Moleküle haben, abhängig von der Art und Anordnung der
Atome oder der Atomgruppen unterschiedliche Dipolmomente.
Polyester und Polyamid gehören zwar beide zur Gruppe der
Polymere, sind jedoch aus unterschiedlichen Molekülen auf-
gebaut. Auch ihre Zeta-Potentiale sind daher unterschiedlich
Druckgradient hoch. Eine einfache Methode, um weitere Informationen über
Abb. 29 Bestimmung des Zeta-Potentials eines die Chemie im Mess-Aufbau des Festkörpers zu gewinnen,
Textils (Mitte) durch Abscherung von Ladungs- ist daher die Änderung des pH-Wertes der Messlösung. Da
trägern bei der Durchströmung

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