CN2466631Y - 动态表面张力测定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于测定表面活性剂溶液的动态表面张力的装置。主要包括氮气钢瓶、气体稳流阀、U型压差计、气体缓冲瓶、三通气体缓冲管、微差压变送器,通过硅橡胶软管依次连通,微差压变送器与数模转换卡和微机主机电连接。本实用新型可随时检测系统内的压力变化,准确记录气泡产生至破灭过程的发生,准确测定动态表面张力。可广泛地应用于日用化工、农药、冶金、纺织、造纸、医药行业及相关研究机构。
Description
本实用新型涉及一种用于测定表面活性剂溶液的动态表面张力的装置，属于电子仪表技术领域。
表面活性剂是同时具有亲水、亲油性能的一类特殊物质，加入少量即可显著降低溶液的表面张力或液液界面张力，即具有表(界)面活性，广泛应用于日用化工、农药、纺织、冶金、食品、医药等工业。表面活性剂的表面活性主要依靠测定表(界)面张力来表征，在水溶液中的表面张力行为在许多分散过程中起着重要的作用，它影响泡沫的形成和稳定性及润湿和吸附过程等。目前由于试验手段和方法的限制，国内外均主要测定平衡表面张力。而在许多快速过程中，动态表面张力行为起着重要的作用，因此非常有必要研制开发测定动态表面张力的仪器和方法。目前国际上对动态表面张力测定方法的研究报道主要采用最大泡压法和射流法。前者在如何准确记录气泡寿命方面存在困难，所以一直未被有效应用。至今未有能准确测定气泡寿命的装置公开报道。
本实用新型的目的在于弥补已有技术的不足，提供一种动态表面张力测定装置。
本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的。
本实用新型的氮气钢瓶、气体稳流阀、U型压差计、气体缓冲瓶、三通气体缓冲管、微差压变送器通过硅橡胶软管依次连通，微差压变送器与数模转换卡和微机主机电连接，U型压差计上管内是稳压毛细管，下U型管内装带颜色的水，三通气体缓冲管的下口与测定用毛细管上口密封扣合，毛细管的外套管与样品管上口密封扣合，样品管两侧有支口通大气，样品管置于恒温水浴中，三通气体缓冲管的侧口接至微差压变送器的高压端口，微差压变送器接有直流稳压电源，微差压变送器输出端接A/D数模转换卡，A/D数模转换卡的数字信号输出端通过并行口通讯线接微机主机。
上述的气体缓冲瓶的出气管是位于瓶体外的螺旋管。
上述三通气体缓冲管的上管和侧管上各有一活塞控制阀。
上述测定用毛细管是三通的双管，在一侧管上有控制阀，如活塞。
上述硅橡胶软管是厚壁硅橡胶软管。
上述三通气体缓冲管的下口、测定用毛细管上口及外套管接口、样品管上口均为玻璃磨口。
微差压变送器输出端与A/D数模转换卡之间采用三芯屏蔽线相连。
本实用新型微机主机还可连接显示器和打印设备。
氮气通过稳流阀控制以适当的流速进入系统，系统内的压力逐渐升高，并在毛细管的尖端开始形成气泡，达到气泡的最大压力后，气泡迅速长大，并脱离管口，新的气泡开始形成，该过程周而复始。装置内的气体与外部大气的压力差通过微压差变送器测定并转为标准电信号，该压差信号经A/D数模转换卡转变成数字信号，由计算机采集并记录下来，采集数据的时间间隔和方式可根据实际需要自行选定。调节稳流阀，改变气流速度，即可得到最大气泡压力随气泡寿命的变化，从而得到动态表面张力。
本实用新型采用先进的电子技术随时检测系统内的压力变化，实现计算机自动采集记录数据，数据采集间隔可小至1ms，可准确记录气泡产生至破灭过程的发生，根据Laplace方程，得到对应于不同吸附时间的动态表面张力。对表面张力进行数据处理，可得到有效扩散系数、胶束解离常数等表征表面活性剂性能的重要参数。本实用新型可广泛地应用于日用化工、农药、冶金、纺织、造纸、医药行业及相关研究机构，用于考察表面活性剂性能和筛选配方，对表面活性剂的吸附动力学研究具有重要意义。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1动态表面张力测定装置示意图。其中，1.N2钢瓶，2.气体稳流阀，3.U型压差计，4.气体缓冲瓶，5.三通气体缓冲管，6.测定用毛细管，7.样品管，8.水浴恒温夹套，9.微差压变送器，10.A/D数模转换卡，11.计算机，12.稳压毛细管，13.色水，14.气体缓冲瓶的螺旋出气管，15～17.控制阀，18.毛细管的外套管，19.样品溶液，20.高压端口，21.输出端，22.低压端口，23.三芯屏蔽线，24.并行口通讯线。
图2是气泡从形成至从管口分离的过程示意图。其中，图2a前一气泡刚刚脱离管口。在气体压力的作用下，液面下降直至毛细管口，此时可近似认为界面是平的，如图2b，此后曲率增大，最终达到最大值，如图2c。此时曲率半径r等于毛细管半径r0。界面膜两侧的压力差Δp为：Δp＝2σ/r(Laplace方程)。
体系内的气压由下式决定：
p′＝p″+2σ/r0-ρgh
p″为测量池中水平液面上的气体压力，h是毛细管插入液面下的深度，g是重力加速度。
图3是一样品在某流速时显示器显示的气泡生成过程中系统与环境的压力差的变化，每一个峰为一个周期，τ＝l/s＝τ生＋τ死，S(l/s)为气泡发生频率，τ生为气泡由开始生成至曲率半径小至与毛细管半径相等，并达到最大气泡压力的时间，称有效寿命，τ死为气泡迅速长大至脱离管口的时间，也称死时间。τ生和τ死均可由计算机方便地记录下来，数据非常准确，可最大限度地避免误差。
实施例1.结构如图1所示。
氮气钢瓶1、气体稳流阀2、U型压差计3、气体缓冲瓶4、三通气体缓冲管5、微差压变送器9通过厚壁硅橡胶软管依次连通，微差压变送器5与数模转换卡10和微机主机11电连接。U型压差计上管内是稳压毛细管12，下U型管内红色水13，气体缓冲瓶4的出气管是位于瓶体外的螺旋出气管14。三通气体缓冲管5的上管和侧管上各有一活塞控制阀15、16。测定用毛细管6是三通的双管，在一侧管上有活塞控制阀17，三通气体缓冲管的下口与测定用毛细管6上口玻璃磨口密封扣合，毛细管的外套管18与样品管7上口是玻璃磨口密封扣合，样品管7两侧有支口通大气，样品管7置于恒温水浴中，三通气体缓冲管5的侧口接至微差压变送器的高压端口20，低压端口22通大气，微差压变送器接有24V直流稳压电源，微差压变送器输出端21通过三芯屏蔽线23接A/D数模转换卡10，A/D数模转换卡10的数字信号输出端通过并行口通讯线接微机主机。
实施例2.如实施例1所述，微机主机11还连接有显示器和打印机。
Claims (8)
1.一种动态表面张力测定装置，其特征在于，氮气钢瓶、气体稳流阀、U型压差计、气体缓冲瓶、三通气体缓冲管、微差压变送器通过硅橡胶软管依次连通，微差压变送器与数模转换卡和微机主机电连接，U型压差计上管内是稳压毛细管，下U型管内装带颜色的水，三通气体缓冲管的下口与测定用毛细管上口密封扣合，毛细管的外套管与样品管上口密封扣合，样品管两侧有支口通大气，样品管置于恒温水浴中，三通气体缓冲管的侧口接至微差压变送器的高压端口，微差压变送器接有直流稳压电源，微差压变送器输出端接A/D数模转换卡，A/D数模转换卡的数字信号输出端通过并行口通讯线接微机主机。
2.如权利要求1所述的动态表面张力测定装置，其特征在于，所述气体缓冲瓶的出气管是位于瓶体外的螺旋管。
3.如权利要求1所述的动态表面张力测定装置，其特征在于，所述测定用毛细管是三通的双管，在一侧管上有控制阀。
4.如权利要求1所述的动态表面张力测定装置，其特征在于，所述硅橡胶软管是厚壁硅橡胶软管。
5.如权利要求1所述的动态表面张力测定装置，其特征在于，所述三通气体缓冲管的上管和侧管上各有一活塞控制阀。
6.如权利要求1所述的动态表面张力测定装置，其特征在于，所述三通气体缓冲管的下口、测定用毛细管上口及其外套管接口、样品管上口均为玻璃磨口。
7.如权利要求1所述的动态表面张力测定装置，其特征在于，所述微差压变送器输出端与A/D数模转换卡之间采用三芯屏蔽线相连。
8.如权利要求1所述的动态表面张力测定装置，其特征在于，所述微机主机还连接有显示器和打印设备。
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