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TECHNICAL ARTICLES表面活性劑檢測儀
什么是表面張力
*,我們可以根據(jù)分子間的互相吸引力來解釋液體的性質。這種分子間的吸引力就被稱之為分子內聚力或稱范德華力。而表面張力、界面張力以及相類似的現(xiàn)象就是用來解釋分子內聚力的基本物理現(xiàn)象。
具體來說,構成液體的分子在表面上所受的力與本體內的會不相同。在本體內的分子所受的力是對稱的、平衡的。而在表面上的分子,受本體內分子吸引而無反向的平衡力。這就是說,它受到的是拉入本體內的力。也就是說,力圖將表面積縮小,使這種不平衡的狀態(tài)趨向平衡狀態(tài)。
熱力學的說法是:要將這體系的表面能降至小,這個力就稱為“表面張力”,也說是單位面積上的自由能(J/m2),也就是形成或擴張單位面積的界面所需的能量。它的數(shù)值和表面張力(N/m)一致。由于習慣,常用表面張力表示表面自由能,它對液體表面的物理化學現(xiàn)象起著作用。在日常生活中,早晨荷葉上的露珠、杯子中的弧形水面等均為表面張力現(xiàn)象。
什么是表面張力.
表面張力儀的工作原理
表面張力儀根據(jù)所使用的技術不同,按測試原理可分為如下幾類:
1.氣泡壓力法
這也是測定液體表面張力的一種的方法,測定時將一根毛細管插入待測液體內部,從管中緩慢地通入惰性氣體對其內的液體施以壓力,使它能在管端形成氣泡逸出。當所用的毛細管管徑較小時,可以假定所產生的氣泡都是球面的一部分,但是氣泡在生成及發(fā)展過程中,氣泡的曲率半徑將隨惰性氣體的壓力變化而改變,當氣泡的形狀恰為半球形時,氣泡的曲率半徑為小,正好等于毛細管半徑。
如果此時繼續(xù)通入惰性氣體,氣泡便會猛然脹大,并且迅速地脫離管端逸出或突然破裂。如果在毛細管上連一個U型壓力計,U型壓力計所用的液體密度為P.兩液柱的高度差為△l,那么氣泡壓力△Pmax就能通過實驗測定。
特點
此方法與接觸角無關,裝置簡單,測定快速;經過適當?shù)脑O計可以用于熔融金屬和熔鹽的表面張力測量。由于氣泡法表面張力儀能夠模擬表面活性劑的隨時間的變化情況,并且可以繪制完整的表面張力變化曲線,在工業(yè)生產中應用十分廣泛。
2.吊環(huán)法
吊環(huán)法的基本原理是將浸在液面上的金屬環(huán)(鉑絲制成)脫離液面,其所需的拉力,等于吊環(huán)自身重量加上表面張力與被脫離液面周長的乘積。Timberg和Sondhauss首先使用此法,但DuNouy次應用扭力天平來測定此拉力。Harkins和Jordan引進了校正因子,可以用來測定純液體表面張力,測定時必須注意其表面張力有時間效應。此外,將吊環(huán)拉離液面時要特別小心,以免液面發(fā)生擾動。
特點
由于液膜有一定的厚度,同時由于上拉環(huán)也將帶起由于液膜有一定的厚度,同時由于上拉環(huán)也將帶起若干液體,并且環(huán)的半徑和被拉起的液膜的半徑稍有不同,所以吊環(huán)法的精度稍低。
3.白金板法
當感測白金板浸入到被測液體后,白金板周圍就會受到表面張力的作用,液體的表面張力會將白金板盡量地往下拉。當液體表面張力及其他相關的力與平衡力達到均衡時,感測白金板就會停止向液體內部浸入。這時候,儀器的平衡感應器就會測量浸入深度,并將它轉化為液體的表面張力值。
具體測試過程中,白金板法的測試步驟為:
(1)將白金板浸入液體內;
(2)在浸入狀態(tài)下,由感應器感測平衡值;
(3)將感應到的平衡值轉化為表面張力值,并顯示出來。
4.懸滴法
懸滴法實質上是滴外形法的一種。滴外形法是根據(jù)液滴的外形來測定表面張力和接觸角的方法,既有懸滴法又有躺滴法。
5.旋滴法
在樣品管中裝入高密度的液體,再加入少量低密度液體,密閉后,將其置于旋滴儀中使其以X角速度旋轉。在離心力、重力及表面張力作用下,低密度液體在高密度液體中形成圓柱形液滴。
表面張力儀的應用
表面張力儀適用于油水的界面測試和油墨配方研制。應用于油漆、涂料行業(yè);農藥,電鍍行業(yè);化妝品,食品行業(yè);水處理,電力行業(yè);生物工程,各大專院校等行業(yè)。
表面張力儀的應用,主要用于以下方面:
(1)在線表面張力測試,用于過程分柝與控制,可達致產品均質優(yōu)化及減低損耗,整體來說是降低生產成本、質量監(jiān)控。
(2)臨界膠速表面活性劑濃度相對表面張力,可以很快由測繪標圖而確定。
(3)一些常用的清潔劑的表面活性劑非?;钴S,表面張力測試可研究清潔劑的方子,從而功能。
(4)很多墨水、涂料都含有活躍的表面活性劑,當在應用過程中,會直接影響質量。通過高速的公式、化學方子預測比較,可更準確的加強應用性能。
(5)可用于測試氣霧劑的噴霧方子、化學公式的比較,主要是衡量表面活性分子的擴散時間。
(6)儀器的模擬輸出包括微分壓力傳感器訊息,會收集得表面活性分子由環(huán)繞的流體至空氣/液體界面的表面擴散準確的測量值及它的移動訊息。
(7)測量半導體工業(yè)的電鍍液槽里電鍍液的表面張力,可以準確決定電鍍液的濃度及添加劑的應用份量。
表面張力的應用領域:
1. 電力行業(yè)
分析絕緣油的純凈程度和運行油的污染狀況。
2. 墨水、油墨行業(yè)
分析印刷、涂布傾向性、潤濕性,進行質量控制。
3. 清洗劑行業(yè)
分析表面活性劑的吸收速度、性質,研究適合的濃度,研究臨界膠束濃度。
4. 助化劑行業(yè):
研究聚集與擴散的行為能力。
5. 化妝品行業(yè)
分析乳劑或懸浮劑的分散性、穩(wěn)定性及潤濕性。
6. 電鍍行業(yè)
分析電鍍液潤濕性,進行質量控制。
7. 農藥行業(yè)
分析吸收、分散、穩(wěn)定的能力。
8. 油漆、涂布行業(yè)
分析涂布傾向性、成膜性及分散、穩(wěn)定、潤濕的能力。
9. 水處理行業(yè)
污水的處理,各類水的水質分析
10. 石油采油行業(yè)
三次采油時,石油助排劑的分析。
11. 消防行業(yè)
分析泡沫滅火劑瞬間鋪展、潤濕的能力。
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