液体表面张力测试方法[内容相关]

式中R1, R2 为液滴的主曲率半径; z 为以液滴顶 点O为原点, 液滴表面上P 的垂直坐标; P0 为顶 点O处的静压力。
定义S= ds/de式中de为悬滴的最大直径, ds为
离顶点距离为de处悬滴截面的直径再定义
H=β(de/b)2 则得γ=专业(倾ρ力 l-ρg)gde2/H
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• 式中b为液滴顶点O处的曲率半径。若相对 应与悬滴的S值得到的1/H为已知, 即可求出表 (界) 面张力。即可算出作为S的函数的1/H值。 因为可采用定期摄影或测量ds/de 数值随时间 的变化, 悬滴法可方便地用于测定表(界)面张力。
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• 1.1.3 缺点
• (1) 不易选得内径均匀的毛细管和准确测定内 径值;
• (2) 液体与管壁的接触角不易测量;
• (3) 溶液的纯度会对表面张力的测量造成不同 程度的影响。
• (4) 需要较多液体才能获得水平基准面( 一般认 为直径在10 cm 以上液面才能看作平面)，所 以基准液面的确定可能产生误差。
• 1.3.3 缺点
• (1) 设备复杂, 操作麻烦;
• (2) 数据处理也复杂;
• (3) 待测物质的性质需专业要倾力事先准确知道。 11
• 1.4 滴体积法
• 1.4.1 测定原理
• 当一滴液体从毛细管滴头滴下时, 液滴的重 力与液滴的表面张力以及滴头的大小有关。表示 液滴重力(mg) 的简单关系式:mg=2πrγ 实验结 果表明, 实际体积小得多。因此就引入了校正因 子f(r/V1/3), 则更精确的表面张力可以表示 为:γ= mg/{2πrf(r/v1/3)}其中m为液滴的质量, V 为液滴体积, f 为校正因子。只要测出数滴液 体的体积, 就可计算出该液体的表面张力。
液体表面张力的测试方法
纺织化学与染整工程
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• 液体表面区的分前子由于言受力不平衡产生的向
内收缩的单位长度的力, 即表面张力。它分为静 态表面张力和动态表面张力。通常液体的表面张 力, 自其液体表面形成之后, 随着时间的推移而有 所变化。在新的液体表面形成的瞬间, 经过约1 s 以上时的表面张力, 称作静态表面张力;在1 s 以 下的表面张力称作动态表面张力。表面张力是多 相系统的重要界面性质, 对于泡沫分离、蒸馏、 萃取、乳化、吸附、润湿等过程存在重要影响。 在实际生产过程中, 动态表面张力更有意义, 因为 它反映出传质过程以及吸附、粘附、铺展等过程 的有关信息, 这对于化工过程的设计与研究是非 常有意义的。现有的表面张力测定95%都是常压 或沸点条件下进行的,专现业倾在力 越来越需要考察不同2
• (2) 需要标准物质校正浮力;
• (3) 测定容器需要足够大;
• (4) 不适合高温高压和深颜色液体的测定;
• (5) 清洁程序复杂;
• (6) 测定时稳定慢, 不专适业倾力合及时测量。
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• 1.3 悬滴法
• 1.3.1 测定原理
• 悬滴法是根据在水平面上自然形成的液滴形状 计算表面张力。在一定平面上, 液滴形状与液体 表面张力和密度有直接关系。由Laplace 公式, 描述在任意的一点P 曲面内外压差为
• 液体表面张力的测定方法分静力学法和动力 学法。静力学法有毛细管上升法、du Noüy 环 法、Wilhelmy 盘法、旋滴法、悬滴法、滴体积 法、最大气泡压力法; 动力学法有震荡射流法、 毛细管波法。其中毛细管上升法和最大气泡压力 法不能用来测液- 液界面张力。Wilhelmy 盘法, 最大气泡压力法, 震荡射流法, 毛细管波法可以用 来测定动态表面张力。由于动力学法本身较复杂, 测试精度不高, 而先前的数据采集与处理手段都 不够先进, 致使此类测定方法成功应用的实例很 少。因此, 迄今为止, 实际生产中多采用静力学测 定方法。
细 为管气中体液的面密上度升( 空的气高和度蒸,ρ气l为) 测, g量为液当体地的的密重度力,ρ加g
速度, θ为液体与管壁的接触角。若毛细管管径
很小, 而且θ=0 时, 则上式(1)可简化为
γ=1/2ρghr (2）
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• 1.1.2 优点
本法是用来直接测定液体表面张力的最为准确 的绝对方法之一, 也是应用最多的方法之一。由 于它不仅理论完整, 而且实验条件可以严格控制, 是一种重要的测定方法。随着技术的发展, 毛细 管上升技术也可以用来测定动态表面张力。此方 法还曾被用于高温高压条件下表面张力的测定， 但温度一般不超过100℃, 压强不超过13.8 MPa
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• 1.2 Wilhelmy 盘法
• 1.2.1 测定原理
• 用铂片、云母片或显微镜盖玻片挂在扭力天平 或链式天平上, 测定当片的底边平行面刚好接触 液面时的压力, 由此得表面张力, 公式为:
W总-W片=2γlcosφ 式中,W总为薄片与液面拉脱时的最大拉力,W片为 薄片的重力, l为薄片的宽度, 薄片与液体的接触 的周长近似为2l, φ为薄片与液体的接触角。
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• 1.3.2 优点
除了它对样品的湿润性无严格要求, 不受接触 角影响外, 还有测定范围广(不仅可测定液体的静 态, 还可测定液体的动态表面张力) 的特点。这 是一种液体用量少而且应用广泛的方法, 也比较 适用于高温高压条件下液体表面张力和低表面张 力的测定, 可以用来测定200℃和81.7MPa 条件 下的液体表面张力。
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• 1.2.2 方法特点
它具有完全平衡的特点。这是常用的实验方法 之一, 且简单, 操作方便, 不需要密度数据, 直观 可靠, 不仅可用于测定气- 液表面张力, 也可用于 测定液-液界面张力。精确度可达到0.11 mN·m-1。但存在的缺点是:
• (1) 要求是液体必须很好地湿润薄片,保持接触角 为零;
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1 典型的静力学法
• 1.1 毛细管上升法
• 1.1.1 测定原理
将一支毛细管插入液体中, 液体将沿毛细管上升,
升到一定高度后, 毛细管内外液体将达到平衡状
态, 液体就不再上升了。此时, 液面对液体所施加
的向上的拉力与液体总向下的力相等。则γ=1
/2(ρl-ρg)ghrcosθ (1)
(1)式中γ为表面张力, r为毛Biblioteka Baidu管的半径, h为毛