船舶对海洋环境造成的污染中,油类污染占有较大的比重。油类污染产生的乳化油滴尺寸较小,能稳定地悬浮在水中,是油水分离处理的难点。研究发现,乳化油滴之所以能稳定地悬浮在水中,是由其表面带有负电（Zeta电势）的特性决定的。因此,测量并研究油滴在水溶液中的表面带电特征,是处理乳化油污染问题的重要基础。而当前测量油滴Zeta电势时,需在油滴周围产生一定的流动,而流动会影响表面电荷的分布,进而影响测量结果。本文基于原子力显微镜（AFM）胶体探针技术,通过在水溶液中直接测量胶体探针与油滴间的微弱静电作用力,进而利用DLVO理论拟合得到油滴Zeta电势,为油滴Zeta电势测量提供了新方法。本文的主要研究内容如下:首先,介绍了基于AFM胶体探针技术的油滴Zeta电势测量的原理。建立了水溶液中胶体探针逼近油滴过程中的受力模型,阐明了DLVO理论及其适用条件,设计了“两步法”的油滴Zeta电势测量方法,即先采用对称结构测量胶体探针自身的Zeta电势,再采用非对称结构测量油滴的Zeta电势。其次,搭建了基于AFM胶体探针技术的油滴Zeta电势测量系统。在传统胶体探针的基础上,优化设计了胶滴制备方式,并直接利用AFM操控系统制备了胶体探针。在优化了AFM液相激光调节方法后,校准了制备的胶体探针的偏转灵敏度和弹性系数,其值分别为130nm/V和0.04N/m。在此基础上,通过研究胶体探针以不同速度逼近样品时的相互作用力,确定了Zeta电势测量过程的逼近速度应不高于0.4μm/s,才能消除水动力的影响。最后,利用“两步法”测量了油滴在不同浓度Na Cl溶液中的Zeta电势。先选用和胶体探针同材质的硼硅酸玻璃作基底,测量不同浓度Na Cl溶液中胶体探针与基底间的静电相互作用力,通过实验数据与理论模型拟合,从而得到不同浓度Na Cl溶液中胶体探针自身的Zeta电势。再以微油滴作待测样品,测量不同浓度Na Cl溶液中油滴与胶体探针间的静电相互作用力,并通过拟合得到油滴的Zeta电势。研究结果表明,当Na Cl溶液浓度从0.01m M增加至10m M时,油滴的Zeta电势从-66.9m V增加至-21.7m V。油滴Zeta电势绝对值的降低,为乳化油滴间聚集提供了条件,为油水分离提供了新思路。相比于传统Zeta电势测量方法,本文采用的是一种更直接的测量Zeta电势新方法。