界面张力的测定
油品界面张力
实验油品界面张力的测定
一、目的与要求
学习吊片法测量液体表面张力的原理和方法。
二、原理
三、测定步骤
(a)将干净滤纸剪成边长约2.0 cm的长方形小条，测量底边长l后，固定在与天平相连的挂钩上，调整纸片，使下底边保持在水平状态（为什么）；
(b) 称出洁净烧杯重量m杯，然后加入约30 ml的油，用天平称出油和烧杯总量为
m油+杯, 则m油= m0-m杯, 取下烧杯后置天平为“0”
(c)调节升降台，待纸片为液体润湿后，将纸片脱离液面，将天平读数置“0”；
(d)接触法：调节升降台，使液面缓缓上升，直至吊片底边刚好和液面接触，记录下天平的读数m，则拉力ΔW=m· g；
(e)脱离法：升高液面，使部分吊片浸入液面以下，然后调节升降台，使液面缓缓下降，直到吊片即将脱离液面，记录下此时的读数m’，ΔW’=m’· g； (f)重复操作步骤（d）、（e），共测量6次；。
界面张力仪的概念和测量方法 张力仪如何操作
界面张力仪的概念和测量方法张力仪如何操作界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，如其中一相为气体，这种界面通常称作为表面。
严格说表面应是液体和固体与其饱和蒸汽之间的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面。
常见的界面有：气—液界面，气—固界面，液—液界面，液—固界面，固—固界面。
与表面张力不同，处在界面层的分子，一方面受到体相内相同物质分子的作用，另一方面受到性质不同的另一相中物质分子的作用，其作用力未必能相互抵消。
因此界面张力通常要比表面张力小得多。
界面张力仪一般测试的是液—液的界面张力或液—气的表面张力。
界面张力仪依据测试原理的不同可分为二种：铂金环法和铂金板法（请参见右图）。
铂金环法是一种传统的测试方法，从制造到现在有约70年左右的时间。
它是用直径0.37mm的铂金丝做成周长为60mm的环。
测试时先将铂金环浸入二种不相混合液体的界面（或液面）下2—3mm，然后再渐渐将铂金环向上提，环与液面会形成一个膜。
膜对铂金环会有一个向下拉的力，测量整个铂金环上提过程中膜对环所作用的最大力值，再换算成真正的界面（表面）张力值。
由于这种方法测试起来比较麻烦，测试误差也比较大，已快速被铂金板法所取代。
铂金板法应用的历史在国外也不到20年，进入国内就更晚了。
基于铂金板法的表面/界面张力仪技术要求高、制造难度大，真正被国内用户广泛使用的还是近几年随着国产铂金板法的全自动表面/界面张力仪的研发成功并投入市场。
铂金板法是用24mm10mm0.1mm的铂金板，表面进行喷砂粗化处理，为的是更好地与被测液体润湿。
测试时将铂金板轻轻地接触到界面（或表面），由于液体表面张力的作用会将铂金板往下拉，当液体的表面张力及其他相关的力与仪器测试的反向的力达到平衡时，测试值就稳定不变，假如是蒸馏水、乙醇等纯物质，整个测试过程较快只有几秒钟。
界面张力仪使用前参数设定界面张力仪是由扭力丝、铂金环、支架、杠杆架、蜗轮付等部分构成的，当感测到铂金环浸入到被测液体后，四周就会受到表面张力的作用，液体的表面张力会下拉铂金环，当液体表面张力及其他相关的力与平衡力达到均衡时，感测铂金环就会停止向液体内部浸入，这时候，仪器的平衡感应器就会测量浸入深度，并将它转化为液体的表面张力值。
界面张力测定方法说明
界面张力测定方法说明
1、实验仪器
Texas500C型或Texas500型旋转滴界面张力仪。
2、界面张力测定条件
实验温度：油藏温度（65℃）；
转动周期：12毫秒/转。
3、需要测定的油水物性参数
油藏温度下的原油密度和表面活性剂水溶液密度；
油藏温度下表面活性剂水溶液的折光率。
4、界面张力随时间变化曲线测定
根据油滴形状随时间变化情况，选择适当的时间间隔测定油滴的宽度（直径）和长度。
当油滴的长度和宽度比>4时，仅测定油滴宽度即可。
（注意：当油滴的长度和宽度比<4时，则需同时测定油滴的宽度和长度，并通过使用相应的校正系数，计算油水界面张力。
）
当油滴形状变化较快时，可以较短的时间间隔（2~10 min.）测定油滴的宽度，尽可能记录下最小的油滴宽度，由此可计算得到瞬态最低界面张力值。
当油滴形状变化不大时，可以较长的时间间隔（20 min.）测定油滴的宽度，直至油滴宽度基本稳定，由此可计算得到平衡界面张力值。
一般测定时间为2小时。
大量研究表明：对于无碱表面活性剂驱油体系，表面活性剂在油水界面达到分配平衡所需时间一般较长，故对无碱表面活性剂降低油水界面张力性能评价更应注意保证充分的测定时间。
按公式计算油水界面张力，并绘制界面张力随时间变化情况。
5、表面活性剂溶液体系配制
按表面活性剂的有效含量配制2~5%的母液，在保证样品充分溶解均匀的条件下，使用表面活性剂母液稀释配制待测浓度的小样。
建议表面活性剂检测浓度为0.05%、0.1%和0.4%。
09_第九章_界面张力的测定（论文资料）
第九章 聚合物熔体界面张力的测定9-1概述通过两种（或多种）聚合物进行共混改性，在性能上取长补短或取得协同效应是制备高性能聚合物材料的一个重要途径，并已在工业部门得到了广泛应用。
在聚合物组成确定之后，共混材料的性能将取决于相形态。
在共混过程中，共混体系的相形态受到许多参数的影响，如组分的流变性能、相容性、浓度、加工流场等。
其中，聚合物的相容性决定着相与相之间的粘接性以及界面状况，成为控制共混物形态的一个重要因素，而界面张力则是决定组分间相容性的代表性参数。
图9-1：两相聚合物链段的相互扩散（ 相界面， 聚合物1， 聚合物2）聚合物共混物界面往往由一个有限厚度（通常<0.1μm ）的界面层组成。
在此区域中，各组分聚合物大分子链段相互扩散 (如图9-1所示)，组分物质与能量从一相连续地变化至另一相。
在同一相中，压力是均匀且各相同性的，没有因物质迁移而引起的能量损耗。
而将物质由一相迁往界面区域时，则需要净能量。
这一建立单位面积所作的可逆功即为热力学意义上的界面张力： T,P,n A()S∂Γ=∂ （9-1）式中，Γ是界面张力，A 是整个体系的Gibbs 自由能，S 是界面面积，P 为压力，n 为体系中物质的摩尔数，T 是温度。
聚合物共混过程实际上是一相的组分逐步分散在另一相中形成所谓分散相的过程。
假设分散相的一个独立的液滴在不相容的液态基体中承受简单剪切，液滴的变形则是受界面张力数Ca （capillary number ）所控制。
界面张力数的定义为m Ca R /=ηγΓ& （9-2）式中，m η为基质粘度，γ&为剪切速率，R 为液滴半径。
变形的液滴只有在粘性应力（γη&m ）与界面力（/R Γ）相当时，才能达到平衡态（稳定态）。
当界面张力数超过临界值时，液滴形变增大直至液滴破裂。
由此可见，液滴形变、破裂的方式除了受粘性应力的影响外，同样依赖于界面力所达到值。
因此，准确获取界面张力对于预测流动引起的共混形态是很重要的。
聚合物熔体界面张力测定方法的研究进展_陈绪煌
该方法应用较少 。
2 流变学方法
流变学方法是指用小振幅振荡剪切法对不相容聚
合物体系的界面张力进行测量的一种方法 。 它的理论
基础是 当“ 海-岛” 结 构 的 不 相容 聚 合 共 混 物 受 到 小 振
幅剪切作用时 , 可以观察到低频区域因形变液滴界面 松弛过程引起的共混物弹性增加的现象 。 Palierne[ 6]
求得界面张力 。 Palmer[ 14] 等 在 不 同温 度 下 测 量 了 P P/ PS 、PP/
PC 、PP/ PA6 、L DPE/ EVOH 等体系的界面张力 , 结果
显示 , 用 Carriere 模型测量的值偏高 , 而 Tjahjadi 模型
测出的值与其他方法测出的值基本吻合 。
在继嵌入纤维回缩 法之后 , Rundqvist 等发展了 嵌入圆片回缩法[ 15] 来测量聚合物熔体界面张力 , 它是
有如下的表达式 :
4 -r3 (1 -r3)r4
dr dt
=1τ
(5)
其中 r =R/ R 0 , 为半球形的半径与纤维完全松弛 回缩至球形时的半径之比 , τ为整个松弛过程的特征
时间 :
τ=ηm
+1 .7 ηd R0 2 .7 γ
(6)
利用回缩数据 , 对式(5)进行积分得到一函数 , 然
后通过对时间作图得一条直线 , 从该直线的斜率就可
摘要 :在聚合物共混体系中 , 界面张力对聚合物相容性有着重要影响 , 决定着相与相之间的粘接性 , 成为控 制其最终相 态 结构 的一个重要因素 , 是研究多相聚合物相态结构的基础 。文中综 述了聚合物熔体界面张力的测定方法 , 这些测定方 法 主要有热力学方法 、流变学方法以及动力学方法 三大类 ;介绍了每 种方法的 基本原理 , 并对其 优缺点及 适用范 围进行 了 简单说明 。 其中 , 动力学方法是使用最多 、相对准确的 , 对该方法进 行了重点介绍 , 并且讨论了动力学方法 中熔体粘弹 性 对界面张力测定的影响 。
表面活性剂界面张力的测定滴体积法
表面活性剂界面张力的测定滴体积法滴体积法是一种常用的测定表面活性剂界面张力的方法，原理是
滴体积法是基于表面张力多圈定律，利用测量液体滴的表面张力和体
积的变化，来求解表面活性剂的界面张力。
滴体积法由三个主要部分组成：滴形装置、测量装置和计算装置。
滴形装置用于采集测量样品中表面活性剂的界面张力信息，测量装置
用于添加滴体积测量样品，并记录相应的滴体积，计算装置用来计算
表面张力。
首先，对表面活性剂进行配制，将其加入准确浓度的调和液中，
调节pH值，温度等因素；然后，在滴形装置上放置测量样品，根据实
验程序，在测量系统中设置恒定滴体积、毛细管上滴和恒定时间间隔，当滴形和时间恒定后，利用测量装置采集滴体积；最后，通过计算装置，求得表面张力，以此间接测定表面活性剂界面张力。
滴体积法是一种实用性较强的表面张力测定方法，具有准确性高、操作简便、质量可控性好和体积有效利用等优势，可应用于工业表面
活性剂、非可溶性油和泡沫的界面张力测定中。
综上所述，滴体积法是一种有效的测定表面活性剂界面张力的方法，用于表面活性剂的界面张力测定，具有准确性高、操作简便、质
量可控性好和体积有效利用的优势，可以满足用户的不同需求。
因此，滴体积法可以很好地满足表面活性剂界面张力测定的需要，是一种十
分实用的仪器。
sy∕t53702018表面及界面张力测定方法
sy∕t53702018表面及界面张力测定方法摘要：一、表面及界面张力基本概念二、测定方法的重要性三、常见测定方法概述四、sy/t 5370-2018标准解析五、实验操作步骤及注意事项六、结果分析与讨论正文：一、表面及界面张力基本概念表面张力是液体分子间相互作用力的表现，它影响液体的形状和稳定性。
界面张力是液体与另一种液体或固体之间的作用力，它影响着两种液体之间的相容性和混合程度。
了解表面及界面张力的基本概念有助于我们更好地掌握液体性质及应用。
二、测定方法的重要性表面及界面张力在化工、石油、食品等行业具有广泛的应用。
正确测定表面及界面张力对于产品研发、生产过程控制及产品质量检验具有重要意义。
因此，研究表面及界面张力的测定方法具有很高的实际意义。
三、常见测定方法概述目前，常见的表面及界面张力测定方法有：滴液法、毛细管上升法、旋转法、表面张力仪法等。
这些方法在实际应用中各有优缺点，适用于不同场合和需求。
四、sy/t 5370-2018标准解析sy/t 5370-2018《表面及界面张力测定方法》是我国石油行业标准，针对石油产品表面及界面张力的测定提出了具体要求。
本标准主要涵盖了测定方法、实验设备、试验条件、数据处理等方面的内容，为我国石油行业表面及界面张力测定提供了规范化指导。
五、实验操作步骤及注意事项1.选用合适的测定方法，如滴液法、毛细管上升法等。
2.按照标准要求准备实验设备及试剂。
3.确保实验环境温湿度适宜，避免对测定结果的影响。
4.按照实验方法进行操作，注意控制实验条件，如溶液浓度、测定速度等。
5.记录实验数据，进行数据处理和分析。
6.实验过程中应注意安全，佩戴实验室防护用品，避免液体飞溅对人体造成伤害。
六、结果分析与讨论根据实验数据，分析表面及界面张力的变化规律，探讨影响因素。
通过对比不同方法、不同条件下测定结果的差异，评估测定方法的准确性和可靠性。
同时，结合实际应用需求，对测定方法进行优化和改进，提高表面及界面张力测定的效率和准确性。
中国石油大学华东-油田化学-表面活性剂的性能测定与评价实验报告
中国石油大学 油田化学 实验报告实验日期:成绩:班级: 学号:姓名: 教师:同组者:表面活性剂的性能测定与评价一、实验目的1.学会一种表面活性剂的表面张力的测定原理和方法，并掌握由表面张力计算临界胶束浓度（CMC ）的原理和方法，学习Gibbs 公式及其应用。
2.学会表面活性剂溶液与原油的油水界面张力的测定原理和方法，并掌握超低界面张力在三次采油中的作用原理。
二、实验原理表面活性剂分子是由具有亲水性的极性基团和具有憎水性的非极性基团所组成的有机化合物，当它们以低浓度存在于某一体系中时，可被吸附在该体系的表面上，采取极性基团向着水，非极性基团脱离水的表面定向，从而使表面自由能明显降低。
1.表面活性剂的表面张力及CMC 的测定单位表面具有的表面能叫表面张力。
在一定温度、压力下纯液体的表面张力是定值。
但在纯液体中加入溶质，表面张力就会发生变化。
若溶质使液体的表面张力升高，则溶质在表面相表面层的浓度小于在溶液相内部的浓度；若溶质使液体的表面张力降低，则溶质在溶液相表面层的浓度大于在溶液相内部的浓度。
溶质在溶液相表面的浓度和相内部的浓度不同的现象叫吸附。
在一定温度、压力下，溶质的表面吸附量与溶液的浓度、溶液的表面张力之间的关系，可用吉布斯（Gibbs ）吸附等温式表示：dcd RT c σ-=Γ（1）式中：Г——吸附量（mol/L ）c ——吸附质在溶液内部的浓度（mol/L ） σ——表面张力（N/m ）R ——通用气体常数（N ·m/K ·mol ） T ——绝对温度（K ）通过实验若能测出表面张力与溶质浓度的关系，则可作出σ-c 曲线，并在此曲线上任取若干个点作曲线的切线，这些曲线的斜率即为浓度对应的d σ/dc ，将此值代入公式（1）可求出在此浓度时的溶质吸附量。
表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）是表面活性剂溶液非常重要的性质。
若使液体的表面扩大。
需对体系做功，增加单位面积时，对体系做的可逆功称为表面张力或表面自由能。
固液界面张力的测定方法
固液界面张力的测定方法固液界面张力，听起来像是个高大上的东西，但其实它跟我们的生活有着千丝万缕的联系。
想象一下，咱们在厨房里搞搞小实验，水和油这对“冤家”就能让你感受到这股神秘的力量。
水分子一边聚在一起，像一群小伙伴在开party，油分子呢，趁机在旁边悄悄溜走。
它们之间的张力就像一根无形的绳子，把它们拉得紧紧的。
这就是固液界面张力的基本概念，听起来简单，其实深奥得很。
咱们就聊聊这玩意儿怎么测吧。
咱们得准备一些材料。
别担心，不需要啥高科技的仪器。
一个简单的容器、一点水、一点油就足够了。
可以说这是“家常便饭”的实验了。
把水倒进容器里，油慢慢倒上去，你就能看到两者相互抵触的瞬间，简直就像在看一场精彩的“争吵”。
油浮在水面上，水和油之间的界面就是咱们想要测的张力。
感觉就像在两个人之间架了一根无形的绳子，想要分开它们却又无能为力。
真是让人想笑。
说到测量方法，有一种很简单又有趣的方式，叫做“滴定法”。
想象一下，咱们在给水面上滴油，像在给小朋友喂糖一样。
每滴油下去，水面就会因为那张力而微微变形，简直就像是水面在撒娇。
我们可以数一数，滴了多少滴油，才让水面上产生明显的变化。
这就能给咱们一个大致的张力值。
不过，这种方法可不是那么精准，毕竟是DIY的嘛，还是得心里有个数。
还有另一种更加科学的方法，叫做“拉伸法”。
这就需要一些小设备，比如一个夹具，来帮助我们测量。
把固体材料放在水面上，然后慢慢拉开，直到它和水面之间的界面断裂。
这个过程就像是在进行一场比赛，谁能坚持到最后。
这个方法的结果会更准确一些，就像是给你量身定做的测量方式。
咱们聊聊这界面张力对生活的影响。
比如说，你有没有注意到水珠在叶子上滚动的样子？那是因为界面张力的作用，让水珠变得圆滚滚的，像颗珍珠。
这种特性在很多地方都能见到，甚至连昆虫走在水面上都不怕掉下去，简直就是自然界的奇迹。
而在工业上，固液界面张力也很重要，影响着涂料的附着力、食品的口感，甚至还涉及到制药行业的生产。
石油产品对水界面张力测定法圆环法
石油产品对水界面张力测定法圆环法1适用范围本方法适用于非平衡条件下矿物油对水的界面张力的测定，实践证明，用本方法能可靠地指示出亲水化合物的存在。
2 试验性质预试、交接、大修3试验方法3.1 方法概要界面张力是通过一个水平的铂丝测量环从界面张力较高的液体表面拉脱铂丝圆环，也就是从水平油界面将铂丝圆环向上拉开所需的力来确定的。
在计算界面张力时，所测得的力要用一个经验测量系数进行修正，此系数取决于所用的力、油和水的密度以及圆环的直径。
测量是在严格、标准化的非平衡条件下进行，即在界面形成后1min 内完成测定。
3.2 仪器3.2.1 界面张力仪：备有周长为40或60mm的铂丝圆环。
3.2.2 圆环：用细铂丝制成一个周长为40或60mm圆度较好的圆环，并用同样细铂丝焊于圆环上作为吊环。
必须知道两个重要的参数，即圆环的周长，圆环的直径与所用铂丝的直径比。
3.2.3 试样杯：直径不小于45mm的玻璃烧杯或圆柱形器皿。
3.3 试剂蒸馏水。
3.4 准备工作3.4.1 仪器的准备3.4.1.1 用石油醚清洗全部玻璃器皿，接着分别用丁酮和水清洗，在用热的铬酸洗液浸洗，除去油污，最后用水及蒸馏水冲洗干净。
如果试样杯不立即使用。
应将试样杯倒置于一块清洁布上励干。
3.4.1.2 在石油醚中清洗铂丝圆环，接着用丁酮漂洗，然后在煤气灯或酒精灯的氧化焰中加热铂丝圆环。
3.4.2 仪器的校正3.4.2.1 按照制造厂规定方法，用砝码校正界面张力仪。
调节张力仪的零点。
3.4.2.2 再用砝码校正张力仪，使圆环每一部分都在同一平面上。
3.4.3 试样的准备试样用直径为150mm的中速滤纸过滤，每过滤约25mL试样后应更换一次滤纸。
注：试样不宜存放在塑料容器内，以免影响测试结果。
3.5 试验步骤3.5.1 测定试样在25℃的密度，准确至0.001g/mL。
3.35.2 把50～75mL25±1℃的蒸馏水倒入清洗过的试样杯中，将试样杯放到界面张力仪的试样座上，把清洗过的圆环悬挂在界面张力仪。
表面及界面张力测定方法
表面及界面张力测定方法
**《表面及界面张力测定方法》**
嘿，你知道吗，表面及界面张力可是个很有意思的东西呢！那怎么去测定它呢？让我来给你讲讲。
有一种常见的方法叫吊环法。
想象一下，有个小吊环放在液体表面，然后慢慢往上拉，这时候就能通过测量拉力来算出张力啦。
是不是挺神奇的？就好像在和液体玩一个小小的游戏。
还有一种叫毛细管上升法。
就像我们平时看到的水在毛细管里会上升一样，通过观察和测量这个上升的高度等数据，也能得出表面及界面张力呢。
另外呢，还有滴体积法。
看着一滴滴液体滴落，然后根据它们的形状和相关数据，就能知道张力的大小啦。
我觉得这些测定方法都很巧妙，它们让我们能够深入了解那些平时不太注意的表面和界面的特性，真的很有意思呀！
总之，通过这些各种各样的方法，我们能更好地认识和研究表面及界面张力这个奇妙的领域。
液液界面张力测定方法
液液界面张力测定方法液液界面张力测定方法液液界面张力的测定在各个领域都有重要的应用，涉及到物理、化学、生物等学科。
本文将介绍几种常见的液液界面张力测定方法。
斜板法•利用斜板将两种液体分隔开，两种液体的界面会形成一条直线。
我们可以利用液体的重力和液体之间的表面张力来测定界面张力。
•测量斜板高度、液滴形状和滴重，通过相关公式计算得到界面张力的值。
提拉法•又称拉力法，是一种常用的测定液液界面张力的方法。
•通过在液体表面放一小片板体，然后用垂直力将其提拉出液体，通过测量液滴的形状和拉力的大小，计算得到界面张力。
•可以通过改变提拉速度和提拉距离，来测定不同条件下的界面张力。
静力电容法•利用静电力作用在两种液体界面上，可以测定液液界面张力。
•通过测量两种液体之间形成的电容，计算得到界面张力的值。
•需要精密的电容测量设备和液体样品的制备。
静态方法•利用Platé法和Wilhelmy法等静态方法，可以测定液液界面的静态张力。
•通过在液体界面悬挂一根测量物体，测量液滴的下降速度或位移，通过相关公式得到界面张力的值。
•这种方法适用于测定界面张力变化较小的情况。
动态方法•动态方法包括Du Noüy环法和Wilhelmy板法等，适用于测定界面张力变化较大的情况。
•通过在液体界面插入测量物体，测量物体被液体推动的力，从而计算得到界面张力。
•需要精密的测力传感器和液体样品的制备。
以上所述的方法仅是测定液液界面张力的一部分常见方法，根据具体实验的需要和条件，还可以采用其他方法进行测定。
液液界面张力的测量对于研究液体性质和表面现象具有重要意义，也为我们提供了更多探索和应用的可能性。
表面振荡法•利用表面振荡测量仪器，可以测定液液界面的表面张力。
•通过测量液体表面振动的频率和振幅的变化，计算得到界面张力。
•这种方法适用于液液界面的动态行为研究，如表面活性剂的吸附和脱附等。
润湿角法•利用润湿角测量仪器，可以测定液液界面的润湿性和界面张力。
电力工程：界面张力测试作业指导书(8页)
编号：界面张力测试作业指导书
编写：年月日
审核：年月日
批准：年月日
作业负责人：
作业日期年月日时至年月日时
1适用范围
本作业指导书适用于指导变压器油界面张力测试工作。
2引用文件
中华人民共和国水利电力部生第158号《电业安全工作规程》（热力和机械部分）DL408—1991《电业安全工作规程》（发电厂和变电所电气部分）
GB/T6541-1986《石油产品油对水界面张力测定法》（圆环法）
《电力设备预防性试验实施规程》
ZL-II全自动张力测试仪使用说明书
3作业前准备工作安排
3.1准备工作安排
3．2人员要求
3．3仪器仪表和工具材料
3．4危险点分析
3．5安全措施
3．6试验分工
4 试验程序
4．1开工
4．2试验步骤和标准要求
4．3结尾工作
5 试验总结
6作业指导书执行情况评估
7附录。
滴体积法
• 测定时需注意:
• 1.每次挤出的液体不全滴落,总有部分残留管口, 此部分体积应准确计量。办法有二: ( L) 读 数时将管口液体完全抽回, 使液面恰与口平。此法的缺点是对于表面活性物质溶液易抽入 气泡, 引起麻烦。( 2 ) 读取滴落时上液面的最低点位置为液面位置。
• 2.液体附壁效应会引起体积读数误差。为此, 一要减少A管外壁沾液; 二要有足够的时间使 内壁液体流下。
基本原理：
• 当液体在管口成滴落下时，落滴大小与管口半径及液体表面张力有关。若液滴滴落瞬间的形状 如图1所示，并自管口完全脱落，则落滴重量与表面张力有如下关系：
mg= 2πR*γ (1)
• 其中m为落滴重量，g为重力加速度，R为管口半径。γ为液体表面张力，兀为圆周率。此式表示 沿管口周边作用的表面张力支持液体悬挂，表面张力与重力方向相反；液滴在所受重力超过表 面张力无限小量时即全部自管口脱落。实际情况并非如此。用高速摄影拍摄的液滴形成过程示 意于图2。
液体表（界）面张力的测定 ——滴体积
法
汇报人： 学号：
表（界）面张力是液体体系的基本物化性质之一， 是研究有关表（界）面现象的重要参数，也是表面 活性剂性能的重要参数。现根据多年测试的经验， 介绍一种简单易行、又有很好精确度的滴体积法， 以便在生产和研究中需要表（界）面张力数据者能 很快地自行测定。
• 若测定液液界面张力, 装置与图3同, 只是在B 管中装入I 、Ⅱ两种液体。通常是将下层液体 吸入A管,再调整A管位置, 使能在上层液体中形成液滴滴下. 测定滴体积及两液密度Ρ1,Ρ2， 按下式计算界面张力Γ1,2:
(4)
有时因样品性质的限制( 例如上层液体色深) 需使上层液体在 下层液体中成滴。可将A管改成图5 形式, 落滴变为浮滴, 测 出滴体积仍按(4)计算界面张力。在△ρ（=ρ1-ρ2）值不大, 而 γ1,2值又不小时, 滴体积V变大, 有时0.2ml刻度便不够用了, 这 时可在管的中部吹一球以增加容量。标定其容积。测定时由 球上、下刻度读出液面位置V1及V2。自球容积及V1、V2值确 定n 滴液体的体积。
实验9.油水界面张力的测定
实验9 表面活性剂界面张力与体系盐浓度的关系一、实验目的1. 掌握旋转液滴界面张力仪的使用；2. 学会界面张力仪测定表面活性剂油水界面张力，尤其是超低界面张力的测定；3. 了解超低界面张力在三次采油中的重要性。
二、基本原理随着无机盐含量的增加，表面活性剂分子会从水相向油相中转移；在适当的盐度下，平衡界面张力会下降到一个最小值。
见图一图一表面活性剂分子在油水两相中的分配直接影响着界面张力的大小，而无机盐会对其分配产生明显影响[1]。
由此可知，无机盐是影响油水界面张力的一个重要因素。
在大部分油田中，原油的EACN值为9 ~ 10，因此本实验选用碳原子数为10的癸烷作为模拟油，测定NaCl 含量对表面活性剂的界面张力的影响。
样品管中装满高密度相, 然后再在高密度相中注入一滴低密度相( 液滴) , 样品管在马达的带动下转动, 在离心力的作用下液滴在样品管的中心轴线上, 并且被拉伸变形。
见图二。
SVT20 旋转滴界面张力仪应用的是Yong—Laplace 方程:式中: R1、R2 分别为曲面在正交方向上的2 个曲率半径。
在液滴的变化过程中, 软件的控制系统会一直追踪液滴的形状并拟合出其轮廓, 同时, 软件会自动算出界面张力值。
三、仪器药品1. 旋转液滴界面张力张力仪；2. 表面活性剂盐溶液。
四、操作步骤及数据处理分别在质量分数为0.3%的表面活性剂水溶液，加入一定量的NaCl，配制成一系列NaCl 含量不同的表面活性剂水溶液，以癸烷为模拟油，在45 ℃下，测定界面张力。
[1] Chan K S, Shah D O著. 杨普华, 杨承志译. 化学驱油提高石油采收率[M]. 石油工业出版社, 1988.。
蒸馏水界面张力测试方法
摘要：利用已知蒸馏水的表面张力，通过最大气泡压力法、滴重法、毛细管升高法测定正丁醇、无水乙醇、环己烷的表面张力。
一、实验原理：1.最大气泡压力法测定表面张力：其中，B是管端为毛细管的玻璃管，与液面相切。
毛细管中大气压为P0。
试管A中气压为P，当打开活塞E时，C中的水流出，体系压力P逐渐减小，逐渐把毛细管液面压至管口，形成气泡。
当气泡在毛细管口逐渐长大时，其曲率半径逐渐变小，气泡达最大时便会破裂。
此时气泡的曲率半径最小，即等于毛细管半径r，气泡承受的压力差也最大△P=P0-P=2γ/r此压力差可由压力计D读出，故γ =r△P/2若用同一支毛细管测两种不同液体，其表面张力分别为γ1、γ2，压力计测得压力差分别为△P1、△P2则：γ1/γ2=△P1/△P2若其中一种液体的γ已知，例如水，则另一种液体的表面张力可由上式求得。
2．毛细管身升高法：毛细管法测定表面张力仪器毛细管表面张力示意图当一根洁净的，无油脂的毛细管浸进液体，液体在毛细管内升高到h高度。
在平衡时，毛细管中液柱重量与表面张力关系为：2πσrcosθ=πr2gdhσ=gdhr/2cosθ（1）如果液体对玻璃润湿，θ=0，cosθ=1（对于很多液体是这样情况），则：σ=gdhr/2（2）式中σ为表面张力；g为重力加速度；d为液体密度；r为毛细管半径。
上式忽略了液体弯月面。
如果弯月面很小，可以考虑为半球形，则体积应为：πr3 -2/3 πr3 =1/3πr3从（2）可得：σ=gdr/2（h+1/3r）（3）更精确些，可假定弯月面为一椭圆球。
（3）式应变为：σ=gdhr/2（1+1/3（r/h）-0.1288（r/h）2+0.1312（r/h）3）（4）3. 滴重法：从图中可看出，当达到平衡时，从外半径为r的毛细管滴下的液体重量应等于毛细管周边乘以表面张力，即：mg=2πσr（5）式中m为液滴质量；r为毛细管外半径；σ为表面张力；g为重力加速度。
事实上，滴下来的仅仅是液滴的一部分。
表界面张力测量原理及方法
1、挂环法（Du Nouy Ring method）：
这是测量表面张力的经典方 法，它甚至可以在很难浸湿的情 况下被使用。用一个初始浸在液 体的环从液体中拉出一个液体膜 （类似肥皂泡），同时测量提高 环的高度时所需要施加的力。
1、毛细管升高法：当液体与毛细管管壁间的接触角 小于90度时（浸润的），管内的液面成凹面，弯 曲的液面对于下层的液体施加负压力，导致液面 在毛细管中上升，直到压力平衡为止。通过测量 液面升高的高度，及已知毛细管内径和液体与毛 细 管管壁间的接触角（通常默认为是0），就可 计算出表面张力。这是一很经典及直观的方法，
当吊环与液面接触后，在慢慢向上提升，则因液体表面张力 的作用形成一个液柱，如图所示，这时向上的总拉力F将与此液 柱的质量相等，也与内外两边的表面张力之和相等。
随着吊环的上升，就可以通过表面张力仪的力敏传感器上 电压数值的变化来直观地感受液体表面张力的变化。
将一个具有一定厚度的金属环浸没于液体中， 并渐渐拉起该环，当它从液面拉脱瞬间传感器收 到的拉力差ΔF为：
界面形状分析法 是基于对一处于力平衡状态的界面的形状的分
析，是一种光学分析法。
1、悬滴法/座滴法： 适用于界面张力和 表面张力的测量。 也可以在非常高的 压力和温度下进行 测量。测量液滴的 几何形状。
用悬滴法（Pendant Drop method）来测量液体的 表面和界面张力已有很长的历史。早在 19世纪末 （1882），Bashforth and Adams就在杨-拉普拉斯 （Young-Laplace）公式的 基础上，推导出了描述 一处于静力（界面张力对重力）平衡时的悬滴轮廓 的方程式（Eq. of Bashforth and Adams）：
界面张力的测定方法
1.滴重法
此法的关键是测定液滴的质 量或体积。测定液滴的体积装 置如图1-1所示，它由一根带刻 度移液管改制而成，标度 0.1~0.2ml,可估读至0.0002ml。 管端仔细磨平，并可用显微镜 测出其直径2r。这样，当液滴 自管中滴出时，可直接自刻度 读出液滴体积。具体步骤如下：
表面张力是表面活性剂的一项重要性质， 也是表面活性剂水溶液的重要特性之一。根据 表面张力的大小，可确定表面活性别的表面活 性也可了解表面活性剂在界(表)面吸附过程中 所起作用的机理，因此表面张力的测定很有必 要。
测量表面张力的方法有很多，通常有：
（1）滴体积（滴重）法;（2）最大泡压法； （3）毛细管上升法；（4）迪努伊环法；（5） 吊片法；（6）悬滴法；（7）弯月面下降法等。
1-1滴体积测定管 P-刻度滴管 T-玻璃管 S-被测液体
自每滴质量W式中，便可求得
在液滴滴下时，有部分液体仍留在毛细管 端，这在F中已加以校正。
2.最大泡压法
Pmax=2 /r
当用密度为 的液体 作压力介质时，测 得与Pmax相应的最 大压差h，则 Pmax = h Pmax为最大压力，为 液体的表面张力； r为毛细管半径
=h r/2=kh,用已知 值的标准液 因此有， 体进行实验，求出毛细管常数k，便可计算 其他液体的表面张力。
3.毛细管上升法
设毛细管的半径为r．液 体在毛细管中的高度 为h，则表面张力γ与r、 h之间的关系为：
hr g 2 cos
Θ为接触角，因此通过 测得液柱上升高度便 能计算表面张力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验五十六界面张力的测定
一实验目的
1.掌握界面张力和表面张力的基本概念；
2.了解界面张力和表面张力产生原因和现象；
3.学会表面张力仪的使用方法。
二实验原理
处于界面的分子与处于相本体内的分子所受的力不同,在本体内的分子所受的力是对称平衡的，合力为零,但处在表面或界面的分子由于上、下层分子对它的吸引力不同，所受合力不等于零，其合力方向一般情况下垂直指向液体内部，如在无外力作用下的水滴、汞滴、杯子中的弧形水面等，这种力由液体分子间内聚力引起，被称为界面张力。
通常情况下，界面张力（interfacial tension)是指不相容两相间的张力，而表面张力（surfacial tension)是界面张力的一种特殊形式，是指气-液或气-固界面的张力。
表面张力是液体的属性之一，仅与温度有关，一般情况下温度越高，表面张力就越小。
另外杂质或添加剂会明显改变液体的表面张力，比如洁净的水表面张力很大，沾有肥皂液的水表面张力就比较小。
具有不同表面张力的液体呈现不同的物理现象和化学性质，液体的溶解性、润湿性、发泡性、涂布性及渗透性等性质也同表面张力有关。
人们经常对给定的液体进行表面张力的分析，进而研究该液体相对于其他液体或固体的物理现象，而这种研究正是产业化过程中进行质量控制的基本手段之一。
本实验学习使用2种表面张力测量方法，白金环法（又称du Nouy法）和白金板法（又称Wilhelmy法）。
表面张力的测定最早使用的白金环法，但由于白金环法存在某些不足，因此又研究开发出白金板法。
图1是实验中使用的全自动表面张力仪示意图。
1双头挂钩及白金环（或白金板）； 2样品
托盘；3张力仪主机；4样品台升降构件；
5水平调节脚；6液晶显示屏（显示测得的
数值部分）；7按键“开/关、去皮、校准、
模式”； 8测力值传感器； 9水平泡图1 全自动表面张力仪示意图
（1）白金环法
白金环法的测量首先将白金环轻轻浸入液体中大约5～6mm 左右，随后将白金环慢慢地往上提升，即液面相对而言下降，使得白金环下面形成一个液柱，并最终与白金环分离。
白金环法就是去感测一个最高值，而这个最高值形成于白金环与液体样品将离而未离时，最后通过经验值计算将这个最高值转化为液体的表面张力。
上面等式中的F 是一个设定值，它的大小取决于环的直径与液体的性质。
这个修正值很重要，因为向下的力并不一直是垂直的，而且随白金环拉起来的液体的状况也很复杂。
一般而言，F 值通过Zuidema & Waters 等式计算得到：
a : 0.7250
b : 0.09075 m -1s 2
c : 0.04534 – 1.679 r ／R r : 白金金属丝的半径
R : 白金环的内径(两个金属丝中心间的距离) ρ : 液体的密度
（2）白金板法
白金板法的测量步骤是将白金板逐渐浸入液体，在这个过程中由感应器感测平衡值，并将平衡值转化为表面张力值显示出来。
当白金板浸入到被测液体后，白金板周围就会受到液体表面张力的作用，将白金板尽量地往下拉，当液体表面张力和重力与所受的的浮力达到均衡时，白金板就会停止向液体内部浸入，这时候，仪器的平衡感应器就会测量浸入深度，并将它转化为液体的表面张力值。
C R P R
b
a F +∙∙
=
-ρππ
414)(2
2
2
两种表面张力仪在应用上优缺点如下：
（1）测高粘度样品的表面张力值时，白金板法更准确，白金环法测量值会偏高，这是由于其测量原理决定的，粘力会被视为表面张力的一部分；
（2）白金环法测得的是环离开液体时那个时间点的表面张力值，因此不易测得随时间变化的表面张力值，动态表面张力只能用白金板法测量；
（3）有些测试样品会与白金板形成自憎现象，此时白金环法测量值更准确； （4）白金环容易变形，而变形后环不易校正，变形的环对测量结果准确性影响较大；
（5）白金环法所采用的校正系数F 为经验值，影响测量结果准确性。
三实验步骤
（1） 表面张力的测定
水，煤油，十二烷基苯磺酸钠（SDBS）水溶液, 明胶水溶液, 聚乙烯醇(PVA)水溶液
（2） 界面张力的测定
煤油/水，煤油/十二烷基苯磺酸钠（SDBS）水溶液,煤油/聚乙烯醇(PVA)水溶液
（3）十二烷基硫酸钠临界胶束浓度的测定
四 思考题
1 表面张力与界面张力有什么区别？
m g + L γ･co s θ = sh ρg
白金板的重力 + 表面张力总和 = 白金板受到的浮力
(向下) (向上)
m :白金板的重量 g : 重力（9.8N / K g ） L : 白金板的周长 γ: 液体的表面张力
θ: 液体与白金板间的接触角 s : 白金板横切面面积 h : 白金板浸入的深度 ρ: 液体的密度
2 界面张力对液液分散体系中液滴直径大小有什么影响？
3 液液分散体系中液滴直接大小除与界面张力有关外，还与那些因素有关？
五 扩展知识
（1） 表面活性剂的结构特点和分类
表面活性剂能够显著降低溶液的表面张力，改变体系界面状态等特性，这是由其分子结构所决定的。
表面活性剂分子中总是由非极性部分、亲油（疏水）的碳氢链部分和极性的、亲水（疏油）的基团两部分构成，此两部分往往分处分子链两端，形成不对称结构。
表面活性剂性质的差异，除了与烃基的大小和形状有关外，主要与亲水基的不同有关。
表面活性剂的分类，一般以亲水基的结构类型而划分，主要分以下几类：
（Ⅰ）阴离子型：羧酸基、磺酸基、硫酸酯基
（Ⅱ）阳离子型：氨基、季铵盐
（Ⅲ）两性型：氨基+羧基等
（Ⅳ）非离子型：多元醇及其他
（Ⅴ）其他：含氟、硫等高分子表面活性剂
（2） 临界胶束浓度（CMC）
溶剂中加入表面活性剂，随着加入量的增加，原先以低分子状态存在的表面活性剂分子，立刻形成很大的集团而成为一个整体，因此，以临界胶束浓度为界限，在高于或低于此临界浓度时，其溶液的表面张力和界面张力，以及其他一些物理性质，如电阻率、渗透压、冰点下降、蒸汽压、黏度、密度、光散射等都有显著变化。
因此，表面活性剂水溶液，其浓度只有在稍高于其临界胶束浓度时，才能充分发挥其作用。
离子型表面活性剂的CMC一般在10-4～10-2mol/L以下，非离子型表面活性剂由于不存在电荷，胶束形成的趋势较大，所以其CMC比离子型表面活性剂的低，一般在10-6～10-4mol/L。