Comparison of three electrokinetic methods to determine the zeta potential of solid surfaces

¹ École nationale supérieure des industries agricoles et alimentaires, microbiologie industrielle, 1, av des Olympiades, 91305 Massy, France.
² Institut national de la recherche agronomique, laboratoire de génie de l'hygiène et des procédés alimentaires, 25, av de la République, 91300 Massy, France.
³ Unité de chimie des interfaces, université catholique de Louvain, place Croix-du-Sud 2/18, B 1348, Louvain-la-Neuve, Belgique.

Abstract

The aim of this work was to compare informations obtained on surface electric charge of solids using three different methods based on electrokinetic phenomena study. These methods were microelectrophoresis, which only applies to particles, electro-osmosis, useful on flat plate specimens, and streaming potential, which applies either to particles and macroscopic samples. Two model materials were used, glass and poly (methylmethacrylate), in contact with 10^-2 mol.l^-1 potassium nitrate, from pH 2 to 9. For each material, under the form of particles or plates, the three methods gave similar profiles of the pH-dependant zeta potential curves and very close isoelectric points, so that global informations obtained were the same. However, numerical values of zeta potential differed from one method to another. Results suggest that these deviations are related to the location of the shearing plane within the electrical double-layer.

Résumé

Les informations obtenues par trois méthodes électrocinétiques différentes sur la charge électrique de surfaces solides modèles ont été comparées. Les méthodes étudiées ont été la microélectrophorèse, uniquement appliquable à des matériaux sous forme de particules, l'électro-osmose, appliquable à des matériaux sous forme de plaques planes, et le potentiel d'écoulement, qui peut être utilisé sur des particules comme sur des plaques planes. Deux matériaux modèles, du verre et du poly(methylmethacrylate,) ont été utilisés. Leur potentiel zeta a été déterminé dans une solution de nitrate de potassium 10^-2 mol.1^-1, de pH 2 à pH 9. Les trois méthodes électrocinétiques donnent pour chacun des matériaux des profils de courbes de potentiel zeta en fonction du pH similaires et des points isoelectriques voisins. Cependant, les valeurs numériques de ce potentiel zeta différent d'une méthode à l'autre. Les résultats obtenus suggèrent que ces différences sont liées à la localisation du plan de cisaillement à l'intérieur de la double couche électrique.