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    表麵張力測量方法:氣泡壓力法與滴體積法

    來源:本站原創 瀏覽 359 次 發布時間:2019-07-25

    什麽是動態表麵張力?表麵活性劑在表麵或界麵吸附的結果就是降低表麵或界麵張力。表麵剛開始形成時的表麵或界麵張力同純液體相同,然後不斷降低直到達到平衡,需要的時間取決於表麵活性劑的擴散速率及吸附速率。下麵一起來了解下表麵張力測量方法:氣泡壓力法與滴體積法。


    動態表麵或界麵張力與平衡值不同,同樣動靜態測量方法也不同。動態91视频下载安装(例如滴體積張力儀或氣泡壓力張力儀)在測量中界麵尺寸是變化的。盡管這樣,如果這個變化是足夠慢的話,平衡值也可以像時間變化值一樣被測出。同樣,通過界麵尺寸不改變的靜態方法(如Wilhelmy板法),也可以獲得隨時間變化的的平衡值。


    在一些如噴塗,發泡,清潔,印刷,乳化或塗層過程中,界麵形成非常快,在這些過程中不僅僅隻有表麵張力的平衡值起決定作用,界麵形成的動力學部分也存在。表麵活性劑中的分子移動已經成為表麵或界麵張力形成的重要因素。


    1.氣泡壓力法


    根據楊-拉普拉斯方程,球形氣泡的內壓(拉普拉斯壓力)取決於曲率半徑r和表麵張力σ。

    p=2σ/r

    當在液相中的毛細管頂端產生氣泡時,曲率先增加然後減小,其中會有最大壓力的產生。當曲線半徑同毛細管半徑相等時,此時曲率最大也對應著最大的壓力。

    氣泡壓力測量的特性曲線,最大壓力位置


    如果毛細管半徑已知,可以通過最大壓力pmax計算出表麵張力,當毛細管浸入到液體中時,由浸沒深度和液體密度導致的靜壓P0必須從測量壓力中除去,氣泡壓力測量的結果公式如下:

    測量結果對應的是一定表麵年齡下的表麵張力,表麵年齡為從氣泡開始產生到最大壓力之間的時間。表麵張力對表麵年齡的關係可以通過不同的鼓泡速度測出。

    表麵張力同表麵年齡的關係


    這種關係在表麵活性劑的使用上起到重要作用,在許多過程中由於表麵活性劑的低擴散率和吸附率,界麵張力從沒辦法達到平衡值。


    氣泡壓力測量法能夠測算出如擴散係數和吸附係數這樣的表麵活性劑參數。


    2.滴體積法


    滴體積法張力儀可以測定動態界麵張力。一種液體通過處在另一個液相中的垂直毛細管產生液滴,液滴體積在同毛細管頂端分離時被測量,如果測量過程發生在空氣作為體相時,也可以測定動態表麵張力。


    在滴體積方法中,一種液相通過毛細管被引入到體相中,由於浮力作用試圖向上移動的液滴在毛細管頂端形成。

    滴體積法張力儀測量原理


    通過倒置的裝置,重相液滴從毛細管中滴落也是可行的。


    由於界麵張力γ的作用,液滴試圖在體相中保持盡可能小的界麵。當液滴從毛細管上脫落時,新的界麵產生,這需要克服相應的界麵張力,液滴直到舉升力能夠補償毛細管潤濕長度上的界麵張力時才會脫落,關係式如下:g=重力加速度,V=液滴體積,d=毛細管內徑,Δp=兩相密度差


    正常來說,該測量過程取決於給定總體積分界的液滴的數量或者收集到的液滴的總量。通常指定流速是不可能的。由於儲存體積的液柱的粘度和高度影響,在測量過程中數值會發生改變。


    通過DVT50可以用光柵測量在一定流速下兩個脫離液滴之間的時間,這樣就可以通過流速預先決定界麵年齡(液滴形成到脫離的時間),因此也就可以測量界麵年齡下的界麵張力。

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