Кіріспе

Нөлдік зарядтық нүкте (pzc) – бұл коллоидтық қатты дене бетінің ешқандай жалқы электр заряды тасымайтын pH мәні. Нөлдік зарядтық нүкте (pzc) жалпы алғанда, барлық бөлшектердің бетінің (яғни адсорбент бетінің) жалқы заряды нөлге тең болатын pH ретінде сипатталады, және бұл түсінік коллоидтық флокуляцияны зерттеуде pH-тың осы құбылысқа қатысуын түсіндіру үшін енгізілген. Электрохимиядағы осыған байланысты түсінік – нөлдік зарядтық нүктесіндегі электрод потенциалы. Электрохимияда pzc – бұл көлемдік сұйықтықтағы потенциалды анықтайтын ионның белсенділігінің теріс ондық логарифмі. ПЗК беттік ғылымда маңызды роль атқарады. Мысалы, экологиялық ғылым саласында ол субстраттың зиянды иондарды қаншалықты оңай сіңіре алатынын анықтайды. Ол сондай-ақ коллоидтар технологиясында, мысалы, минералдарды флотациялау сияқты көптеген қолдануларға ие. Сондықтан pzc мәні адсорбцияның экологиялық ғылымдағы көптеген қолдануларында зерттелді. Pzc мәні әдетте титрлеу арқылы анықталады және бірнеше титрлеу әдісі әзірленді. Топырақ сипаттамаларымен байланысты pzc мәнімен қатар, нөлдік заряд нүктесі (zpc), нөлдік таза заряд нүктесі (pznc) және т.б. сияқты шамалар да бар.

Нөлдік зарядтау нүктесінің терминдік анықтамасы

Нөлдік зарядтың нүктесі – адсорбенттің беткі зарядының жалпы алғанда нөлге тең болатын pH мәні. Бұл түсінік адсорбция кезінде ерітіндінің pH-ына қызығушылықтың артуымен енгізілді. Бұл жағдай таза ("өңделмеген бет") оксидтері суда жиі кездеседі. Егер белгілі бір адсорбция болса, нөлдік зарядтың нүктесі (pzc) және изоэлектрлік нүкте әдетте әртүрлі мәндерге ие болады.

Эксперименттік анықтау әдісі

Pzc әдетте коллоидты дисперсиялардың қышқылдық-негіздік титрлеуі арқылы алынады, бұл кезде бөлшектердің электрофоретикалық қозғалыс қабілеті мен суспензияның pH деңгейі бақыланады. Pzc-ны ИЭП-ден ажырату үшін әртүрлі электролиттерді (электролиттің иондық күшін өзгертуді қоса) қолдана отырып, бірнеше титрлеу қажет. Қанағаттанарлық графиктер (қышқыл/негіз мөлшері – pH және pH – зета потенциалы) алынғаннан кейін, pzc сызықтардың ортақ қиылысу нүктесі (cip) ретінде анықталады. Сондықтан pzc кейде cip деп те аталады.

Қатынасты қысқартулар

Pzc, iep және cip-тен басқа, әдебиетте тағы да көптеген терминдер қолданылады, көбінесе олар аббревиатура түрінде беріледі, мағыналары бірдей немесе (шатастыратын) өте ұқсас: зарядтың нөлдік нүктесі (zpc), жалғыз зарядтың нөлдік нүктесі (pznc), протонның жалғыз зарядтың нөлдік нүктесі (pznpc), бастапқы зарядтың нөлдік нүктесі (ppzc), тұздың әсерінің нөлдік нүктесі (pzse), коллоидты дисперсияның титрлеудің нөлдік нүктесі (zpt), қатты дененің изоэлектрлік нүктесі (ieps) және нөлдік беттік кернеу нүктесі (pzst немесе pzs).

Қоршаған орта геохимиясында қолдану

Қоршаған орта ғылымы саласында адсорбция ластаушы заттарды жоюға және топырақ және/немесе атмосферадағы химиялық заттардың концентрациясын бақылауға мүмкіндік беретін технологиялардың көптеген бөліктеріне қатысады. Ластаушы заттардың ыдырауын немесе геохимиялық процестерді зерттегенде, адсорбциямен байланысты pzc мәні зерттелді. Мысалы, ағаш күлі, ара ұнтағы сияқты табиғи және органикалық субстраттар, ластанған бейтарап дренажда (CND) арсеник, кобальт, сынап иондары сияқты зиянды ауыр металдарды жою арқылы адсорбент ретінде қолданылады. Бұл төмен құнмен металл адсорбциясын жүзеге асыруға мүмкіндік беретін пассивті реактор. Сондықтан, CND-де қолданылатын материалдарды оңтайландыру үшін органикалық субстраттардың pzc мәндері бағаланды. Тағы бір мысал – атмосфераның тотығу қабілетін анықтайтын азот қышқылының шығарылуы. Топырақтың әртүрлі pH деңгейі минералдардың беткі зарядын өзгертеді, сондықтан азот қышқылының шығарылуы да өзгереді, бұл азот қышқылы түрлеріне қатысты биологиялық циклге әсер етеді.