Colloidal Dispersions and How to Measure Their Stability

A colloidal dispersion is composed of solid, liquid, or gas particles dispersed in a continuous phase (solid, liquid, or gas). “Colloidal” refers to particles with at least one dimension ranging from 1nm to 1µm. The most encountered colloidal dispersions are solid-liquid (suspensions), liquid-liquid (emulsions), gas-liquid (foams), and solid-gas (aerosols) dispersions.

Colloidal dispersions are inherently thermodynamically unstable systems because they tend to minimize surface energy. Hence, the stability of a colloidal system is inevitably linked to a notion of time, defined by the process, use, and application involved.

Analiza Wielkości Cząstek - Przegląd produktu

Microtrac offers products for all particle size analysis technologies.

Przegląd produktu Skontaktuj się z nami!

Stability of colloidal dispersions

Two stability categories can be distinguished: colloidal stability and gravitational stability.

1. Colloidal stability relates to particle size change (e.g., aggregation or agglomeration). If particles are not subject to size variation, the dispersion is considered colloidally stable. Hence, colloidal stability depends on several types of interactions such as:

Van der Walls and electrostatic interactions (classical Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) theory)
Steric interactions (e.g., polymer adsorption)
Hydrophobic effect

2. Gravitational stability refers to the ability of particles to resist particle migration (e.g., sedimentation or creaming) and mainly depends on the rheological properties of the colloidal dispersion such as viscosity and density of the continuous phase, size, and density of the particle. For diluted colloidal particles in a Newtonian fluid, this migration phenomenon can be described by Stokes' law.

Sedimentation is sometimes confusingly considered as colloidal instability.

For example, a particle dispersion in a solvent can be colloidally stable (there is no change in particle size) while it is gravitationally unstable (particles settle due to unmatched density with the solvent).

It is worth noting that destabilizing colloidal dispersion can lead to gravitational instability (larger particles start to settle quickly).

How to measure colloidal dispersion stability?

Elektroforetyczne rozpraszanie światła (ELS) jest powszechną techniką stosowaną do oceny potencjału dyspersji do zachowania stabilności. ELS umożliwia pomiar potencjału zeta dyspersji, który dostarcza informacji na temat oddziaływań elektrostatycznych i, poprzez ekstrapolację, ich tendencji do aglomeracji. Potencjał zeta jest wiarygodnym wskaźnikiem stabilności dyspersji, ale kilka parametrów, takich jak efekty steryczne, sedymentacja lub efekty hydrofobowe, również będzie miało silny wpływ. W związku z tym poleganie na wartościach potencjału zeta może prowadzić jedynie do fałszywych interpretacji stabilności, na przykład w przypadku nanocząstek metali w złożonych mediach, wodnego zolu krzemionkowego i oleju w emulsjach wodnych. Technika SMLS oferuje solidne zalety w charakteryzowaniu zjawisk destabilizujących. Zarówno grawitacyjna, jak i koloidalna stabilność dyspersji może być oceniana przy minimalnej obsłudze próbki. Co ważniejsze, wyniki uzyskuje się analizując preparaty w ich stanach natywnych, zapewniając w ten sposób reprezentatywność wyników. W Microtrac proponujemy szereg urządzeń opartych na SMLS, Turbiscan , które zapewniają ilościową analizę stabilności do 1000 razy szybciej niż konwencjonalne testy. Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji, skontaktuj się z nami.

Zakres produktów "Statyczne wielokrotne rozpraszanie światła (SMLS)"

Skontaktuj się z nami w celu uzyskania bezpłatnej konsultacji

Ostatecznie wybór, czy użyć prostego rozwiązania przesiewania, czy też zainwestować w dyfrakcję laserową lub dynamiczną analizę obrazu, będzie zależał od ilości badań, dostępnego budżetu i personelu oraz wszelkich szczególnych norm międzynarodowych lub wymagań klienta, z którymi się Państwo stykają. Zachęcamy do kontaktu z Microtrac w celu bezpłatnej konsultacji, która pozwoli ustalić, jakie rozwiązanie zapewni optymalny wynik i zwrot z inwestycji.

Skontaktuj się z nami!