Potencial Zeta

Las partículas coloidales dispersas en una solución están cargadas eléctricamente gracias a sus características iónicas y características de bipolaridad. El desarrollo de una red de carga eléctrica en la superficie de la partícula puede afectar la distribución de iones en una región interfacial vecina, y provocar un aumento de la concentración de iones contados (iones de carga contraria a las partículas) cerca de la superficie. 

Cada partícula dispersa en una solución se rodea de iones cargados con carga opuesta que se denomina capa fija. Fuera de esta capa fija , existen distintas composiciones de iones de polaridad opuesta, formando un área nebulosa. De esta manera se crea una capa doble eléctrica en la región de interfase partícula- liquido.

La capa doble consiste en dos partes: una región interna que incluyen iones unidos fuertemente a la superficie y una externa, o región de difusión donde la distribución de iones se determina por un balance de fuerzas electrostáticas y movimiento termal aleatorio.

De esta forma, el potencial en esta región decae con la distancia desde la superficie, hasta que a cierta distancia se vuelve cero (ver grafico de la derecha).
 

El potencial zeta es una funcion de la superficie cargada de una particula, cualquier capa adsorbida en la interfase y la naturaleza y composición del medio en el que la partícula esta suspendida.
El potencial zeta puede calcularse con la formula siguiente Smoluchowski's:

El principio de determinacion del potencial zeta es muy simple.
Se aplica un campo eléctrico controlado por medio de electrodos inmersos en una muestra en suspension; esto provoca que las partículas cargadas se muevan a través del electrodo de polaridad opuesta. Las fuerzas viscosas que actuan en la partícula en movimiento tienden a oponerse a este movimiento, estableciendose un equilibrio entre ambas fuerzas de atraccion electrostatica y la resistencia de viscosidad.

Source: http://nition.com/en/products/zeecom_s.htm

Potencial Zeta en filtros

La mayoría de los materiales cuando se sumergen en agua presentan un potencial zeta. La mayoría de los contaminantes de agua desmineralizada, incluyendo la mayoría de los coloides, partículas, bacterias, y pirogenos (fragmentos de bacterias), están cargados negativamente. Medio filtrante puede ser modificado químicamente para dar lugar a un potencial zeta positivo.

Los elementos con potencial zeta positivo tienen una ventaja importante: remueven organismos muy pequeños cargados negativamente, muy por debajo del rango de micrones. El mecanismo de eliminación es por medio de atracción electrostática, y es efectiva en el agua teniendo en cuenta agua típica desmineralizada con rangos de PH (pH 5-8).

En los lugares activos que se ocupan por las partículas recogidas, la eficiencia de eliminación por atracción electrostática disminuye. De cualquier manera, la eficiencia actual no decae por debajo del rango de reemplazamiento/eliminación. Debido a la naturaleza altamente porosa de la membrana, el área total de la membrana que contienen lugares de potencial zeta positivo es de algunas veces mayores en magnitud que el área de filtración efectiva. Entonces, la capacidad de absorción electrostática de partículas finas es muy alta.