JIS Z 8836:2017 コロイド分散系―ゼータ電位の光学的測定法

                                                                  Z 8836 : 2017 (ISO 13099-2 : 2012)

pdf 目 次

ページ

•  序文・・・・[1]
•  1 適用範囲・・・・[1]
•  2 引用規格・・・・[1]
•  3 用語,定義及び記号・・・・[1]
•  3.1 用語及び定義・・・・[1]
•  3.2 記号・・・・[3]
•  4 原理・・・・[3]
•  5 顕微鏡法・・・・[4]
•  6 電気泳動光散乱(ELS)法・・・・[5]
•  6.1 概要・・・・[5]
•  6.2 セル・・・・[5]
•  6.3 参照光光学配置・・・・[6]
•  6.4 クロスビーム光学系・・・・[7]
•  6.5 信号処理・・・・[7]
•  6.6 電気泳動移動度の決定・・・・[9]
•  7 ゼータ電位の計算・・・・[10]
•  8 操作手順・・・・[11]
•  8.1 必要条件・・・・[11]
•  8.2 検証・・・・[12]
•  8.3 測定誤差の要因・・・・[14]
•  8.4 測定の報告・・・・[15]
•  附属書A(参考)細管セル内での電気浸透流・・・・[17]
•  附属書JA(参考)ゼータ電位の理論モデルの概要・・・・[20]
•  参考文献・・・・[24]

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Z 8836 : 2017 (ISO 13099-2 : 2012)

まえがき

  この規格は,工業標準化法第12条第1項の規定に基づき,一般社団法人日本粉体工業技術協会(APPIE)
及び一般財団法人日本規格協会(JSA)から,工業標準原案を具して日本工業規格(日本産業規格)を制定すべきとの申出
があり,日本工業標準調査会の審議を経て,経済産業大臣が制定した日本工業規格(日本産業規格)である。
  この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。
  この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願又は実用新案権に抵触する可能性があることに注意
を喚起する。経済産業大臣及び日本工業標準調査会は,このような特許権,出願公開後の特許出願及び実
用新案権に関わる確認について,責任はもたない。

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――――― [JIS Z 8836 pdf 2] ―――――

                                       日本工業規格(日本産業規格)                             JIS
                                                                              Z 8836 : 2017
                                                                         (ISO 13099-2 : 2012)

コロイド分散系−ゼータ電位の光学的測定法

Colloidal systems-Methods for zeta-potential determination- Optical methods

序文

  この規格は,2012年に第1版として発行されたISO 13099-2を基に,技術的内容及び構成を変更するこ
となく作成した日本工業規格(日本産業規格)である。
  なお,この規格で点線の下線を施してある参考事項及び附属書JAは,対応国際規格にはない事項であ
る。

1 適用範囲

  この規格は,顕微鏡法及び電気泳動光散乱法を用いて,液中に分散した粒子の電気泳動移動度を測定す
る方法について規定する。測定した電気泳動移動度及び適切な理論モデルによって,表面電荷の推定及び
ゼータ電位の決定が可能になる。
    注記1 ISO 13099-1に対応する日本工業規格(日本産業規格)はないため,これを翻訳し,その概念を附属書JAに示
            す。
    注記2 この規格の対応国際規格及びその対応の程度を表す記号を次に示す。
            ISO 13099-2:2012,Colloidal systems−Methods for zeta-potential determination−Part 2: Optical
                methods(IDT)
              なお,対応の程度を表す記号“IDT”は,ISO/IEC Guide 21-1に基づき,“一致している”
            ことを示す。

2 引用規格

  次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成する。これらの
引用規格は,その最新版(追補を含む。)を適用する。
    JIS Q 0030 標準物質に関連して用いられる用語及び定義
      注記 対応国際規格 : ISO Guide 30,Terms and definitions used in connection with reference materials
    ISO 13099-1,Colloidal systems−Methods for zeta-potential determination−Part 1: Electroacoustic and
        electrokinetic phenomena

3 用語,定義及び記号

  この規格で用いる主な用語,定義及び記号は,次による。

3.1 用語及び定義

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Z 8836 : 2017 (ISO 13099-2 : 2012)
3.1.1
ブラウン運動(Brownian motion)
  媒体分子の熱運動によって引き起こされる液体中の懸濁粒子のランダムな運動。
3.1.2
ドップラーシフト(Doppler shift)
  波の発生源に対して相対運動する観測者が観測する波の周波数及び波長の変化。
3.1.3
表面電位(electric surface potential)
  表面から十分離れた液体部分を基準にした表面との電位差。
    注記 単位はボルト(V)。
3.1.4
ゼータ電位,ζ(zeta-potential)
ζ電位(ζ-potential)
界面動電位(electrokinetic potential)
  すべり面上と表面から十分離れた液体部分との電位差。
    注記 単位はボルト(V)。
3.1.5
電気浸透(electroosmosis)
  液体中の対イオンが,印加電場下で液体とともに荷電固体表面に対して移動する現象。この現象によっ
て液体は,粒子充層,多孔体,毛細管又は膜を通過する。
3.1.6
電気浸透速度,veo(electroosmotic velocity)
  電気浸透において荷電固体表面から十分離れた点での均一な液体の速度。
    注記 単位はメートル毎秒(m/s)。
3.1.7
電気泳動移動度,μ(electrophoretic mobility)
  単位電場当たりの電気泳動速度。
    注記1 電気泳動移動度は,粒子が低電位(負電極)の方向に移動するなら正であり,逆の場合は負
            である。
    注記2 単位は平方メートル毎ボルト毎秒[m2/(V・s)]。
3.1.8
電気泳動速度,ve(electrophoretic velocity)
  電気泳動による粒子の速度。
    注記 単位はメートル毎秒(m/s)。
3.1.9
すべり面(slipping plane)
せん断面(shear plane)
  せん断応力の影響によって,液体が固体表面に対して滑ることによって生じる概念的な面。

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                                                                  Z 8836 : 2017 (ISO 13099-2 : 2012)

3.2 記号

  a         粒子半径
  D         拡散係数
  E         電場強度
  kB        ボルツマン定数
  I         光強度
  NA        アボガドロ数
  n         媒体の屈折率
  Rcap      細管の半径
  S(ω)     散乱光の周波数パワースペクトル
  Г        ローレンツ半値幅
  ε        媒体の誘電率
  ζ        ゼータ電位(界面動電位)
  η0       媒体の粘性率
  θ        入射光と散乱光とのなす角度
  θ'       交差する2本の光線のなす角度
  κ        デバイ長の逆数
  λ        波長
  μ        電気泳動移動度
  μeo      液体の電気浸透移動度
  ν        周波数
  ξ        散乱光と電場方向とのなす角度
  τ        自己相関関数における相関時間
  φ        体積分率
  ω        角周波数(=2πν)

4 原理

  荷電粒子の懸濁溶液が,一定間隔の一対の電極をもつセル中に存在するとする(図1参照)。このセルは,
内壁に電極をもつ容器,又は両端に電極をもち,断面が円筒形又は角形の細管である。この電極間に電場
を印加すると,荷電粒子は,反対符号の電極に,電気泳動によって,引き寄せられる。細管壁が荷電して
いる場合,電気浸透効果によって,管壁に沿った媒体流れが生じるが,この流れの方向及び速度は,壁面
電荷の正負及び電荷量に依存する。したがって,セルに対する粒子の相対速度は,電気泳動速度及び電気
浸透速度を合算したものとなる。ここで注意を要することは,電場印加後,粒子が終末電気泳動速度に到
達する時間は,セル中の全溶液の電気浸透速度が十分に発達する時間と比べると,極めて短いことである。
この時間の違いを理解しないと,正しく測定できない場合がある。ある位置で測定される粒子速度は,ビ
デオ顕微鏡法又は電気泳動光散乱を利用するレーザドップラー法によって決定される。すなわち,泳動粒
子のセルに対する相対的な速度及び方向が決定される。電極間距離及び印加電圧が既知である場合には,
粒子の電気泳動移動度が決定され,その値から,理論計算によってゼータ電位が算出される。
  電場中の粒子運動の観察には,二つの手法がある。歴史上,最初の手法は,顕微鏡下で粒子像を観察す
るもので,“顕微鏡法”又は“ミクロ電気泳動法”と呼ばれる。第二の手法は,粒子の散乱光を測定し,そ

――――― [JIS Z 8836 pdf 5] ―――――

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