什么是德拜屏蔽？為什么要知道德拜長(cháng)度？

在膠體體系中，顆粒間的運動(dòng)和力通常受相鄰顆粒的電荷影響。當我們測量zeta電位時(shí)，顆粒的有效電荷的測定才是真正要探討的問(wèn)題。換言之：zeta電位是衡量一個(gè)顆粒/分子的電荷是如何影響另一個(gè)顆粒/分子的運動(dòng)的。全電位描述了（探針）顆粒受電荷影響的程度，作為距離的函數，它當然會(huì )隨著(zhù)距離的變化而變化：當一個(gè)帶正電的探針顆粒靠近另一個(gè)帶正電的顆粒時(shí)，它會(huì )非常“注意"另一個(gè)帶正電的顆粒的電荷——然而，當它離另一個(gè)粒子較遠時(shí)，它不會(huì )太“注意"它。物理學(xué)將其描述為靜電勢隨1/r（或探針與顆粒之間距離）的變化而下降。

當樣品通過(guò)在分散液中添加額外的離子而改變時(shí)，如鹽NaCl的存在，會(huì )發(fā)生一個(gè)有趣的效果，鹽的離子（也會(huì )有正的[Na⁺]和負的[Cl^-]離子）會(huì )在帶正電荷的顆粒周?chē)帕?。當存在大量鹽時(shí)，許多離子將傾向于在顆粒周?chē)纬梢粓F離子，這將產(chǎn)生屏蔽或減弱顆粒凈電荷的凈效應。這種效應以德拜命名，這種屏蔽的一個(gè)特征長(cháng)度量度稱(chēng)作德拜長(cháng)度，它是與靜電力顯著(zhù)減?。ǖ?/span>1/e）的顆粒的距離。高濃度鹽的緩沖液或溶液的德拜長(cháng)度很小，只有少量額外離子的溶液的德拜長(cháng)度很長(cháng)。

對于25℃水溶液中的單價(jià)離子，Debye-Hückel德拜長(cháng)度1/ｋ以納米為單位（最終可從DLVO理論推導）。作為水緩沖液中典型德拜長(cháng)度的一個(gè)例子。

100mM的鹽：~1nm德拜長(cháng)度

10mM的鹽：~3nm德拜長(cháng)度

1mM的鹽：~10nm德拜長(cháng)度

德拜屏蔽與zeta電位

因為離子對靜電勢的影響，這種影響在zeta電位的測量中可以觀(guān)察到。Zeta電位測量是一種測量在膠體雙電層滑動(dòng)面上靜電勢影響強度的方法。當向膠體樣品中加入更多的離子時(shí)，有效zeta電位將降低，因為它被Debye-Hückel屏蔽云中的反離子所“屏蔽"。當減少樣品中離子的存在時(shí)，情況正好相反：電荷現在到達更遠的地方，其凈效應更強，從而產(chǎn)生更強的zeta電位。

在不同離子強度的硝酸鋰LiNO₃中制備的氧化鋁顆粒數據中可以觀(guān)察到這種效應：較低的鹽濃度顯示出較強的zeta電位，而較高的鹽濃度抑制了觀(guān)測值，使zeta電位更接近于零。

德拜長(cháng)度和價(jià)態(tài)

離子的價(jià)態(tài)Z對德拜長(cháng)度有影響：價(jià)態(tài)越大，德拜長(cháng)度越小，即離子屏蔽靜電力的效率越高。有趣的是，當進(jìn)行電解質(zhì)聚沉時(shí)，且“目標"zeta電位接近于零時(shí)，具有較大價(jià)態(tài)的離子能夠更早地影響聚沉，即聚沉發(fā)生在較低濃度下。

多價(jià)態(tài)離子尤其重要。它們對表面電荷屏蔽的影響與反離子價(jià)態(tài)有關(guān)。二價(jià)反離子的聚沉濃度平均比一價(jià)離子低100倍左右，三價(jià)離子的聚沉濃度平均比一價(jià)離子低1000倍左右。這被稱(chēng)為Schulze-Hardy法則，是對在水處理廠(chǎng)中使用鋁[Al³⁺]或鐵[Fe³⁺]離子導致具有負zeta電位的顆粒聚沉的解釋。

因此，鹽或其他離子的存在對膠體樣品中的靜電力的到達有很大的影響。

美國分散科技公司（DTI）專(zhuān)注于非均相體系表征的科學(xué)儀器業(yè)務(wù)。 DTI開(kāi)發(fā)的基于超聲法原理的儀器主要應用于在原濃的分散體系中表征粒徑分布、 zeta電位、流變學(xué)、固體含量、孔隙率，包括CMP漿料，納米分散體，陶瓷漿料，電池漿料，水泥家族，藥物乳劑等，并可應用于多孔固體。

除了zeta電位和電導率測定外，還能同時(shí)給出膠體顆粒的德拜長(cháng)度、杜坎數和表面電荷密度等微觀(guān)電學(xué)性質(zhì)信息。