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小科普:表面张力测量方法之动态法
来源:东南科仪    发布时间:2021-11-23    阅读:103次
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什么是动态表面张力?

表面活性剂在表面或界面吸附的结果就是降低表面或界面张力。表面刚开始形成时的表面或界面张力同纯液体相同,然后不断降低直到达到平衡,需要的时间取决于表面活性剂的扩散速率及吸附速率。

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动态表面或界面张力与平衡值不同,同样动静态测量方法也不同。动态表面张力仪(例如滴体积张力仪或气泡压力张力仪)在测量中界面尺寸是变化的。尽管这样,如果这个变化是足够慢的话,平衡值也可以像时间变化值一样被测出。同样,通过界面尺寸不改变的静态方法(如Wilhelmy板法),也可以获得随时间变化的的平衡值。

 

在一些如喷涂,发泡,清洁,印刷,乳化或涂层过程中,界面形成非常快,在这些过程中不仅仅只有表面张力的平衡值起决定作用,界面形成的动力学部分也存在。表面活性剂中的分子移动已经成为表面或界面张力形成的重要因素。

 

 

气泡压力法

根据杨-拉普拉斯方程,球形气泡的内压(拉普拉斯压力)取决于曲率半径r和表面张力σ。当在液相中的毛细管顶端产生气泡时,曲率先增加然后减小,其中会有最大压力的产生。当曲线半径同毛细管半径相等时,此时曲率最大也对应着最大的压力。

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如果毛细管半径已知,可以通过最大压力pmax计算出表面张力,当毛细管浸入到液体中时,由浸没深度和液体密度导致的静压P0必须从测量压力中除去,气泡压力测量的结果公式如下:

图片5.png 

测量结果对应的是一定表面年龄下的表面张力,表面年龄为从气泡开始产生到最大压力之间的时间。表面张力对表面年龄的关系可以通过不同的鼓泡速度测出。

 

滴体积法

滴体积法张力仪可以测定动态界面张力。一种液体通过处在另一个液相中的垂直毛细管产生液滴,液滴体积在同毛细管顶端分离时被测量,如果测量过程发生在空气作为体相时,也可以测定动态表面张力。


在滴体积方法中,一种液相通过毛细管被引入到体相中,由于浮力作用试图向上移动的液滴在毛细管顶端形成。

 

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通过DVT50可以用光栅测量在一定流速下两个脱离液滴之间的时间,这样就可以通过流速预先决定界面年龄(液滴形成到脱离的时间),因此也就可以测量界面年龄下的界面张力。

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