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表面和界面张力测试方法

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表面和界面张力测试方法

/界面张力是液体重要的物理性质参数,是影响各种化学反应和生物反应的关键因素之一,也是化学工程计算中必不可少的基础物性参数。精确可靠的表/界面张力数据只能通过不同的测试方法得到。表/界面张力的测试方法分静态法和动态法。静态法主要包括毛细管升高法(Capillary-Rise Method)、最大气泡压力法(Maximum Bubble Pressure Method)、挂环法(Du Nouy Ring Method)、吊片法(Wilhelmy Plate Method)、滴重法(Drop Weight Method)和滴体积法(Drop Volume Method)等,用于测定平衡时的表面张力;动态法主要包括悬滴法(Pendant Drop Method)、旋转滴法(Spinning Drop Method)和振荡射流法(Oscillation Jet Method)等,用于测定时间极短的液体表面张力的变化。且上述测试方法中,挂环法、吊片法、悬滴法、旋转滴法、滴体积法均可用于测定静/动态表面张力和液—液界面张力;毛细管升高法则不能用于测定动态表面张力和液—液界面张力;最大气泡压力法不能用于测定液—液界面张力,可用于测定动态表面张力。测试精度要求较高时可采用毛细管升高法、最大气泡压力法、挂环法;否则可选择吊片法、悬滴法或旋转滴法。当温度和压力比较高的时候可采用毛细管升高法、最大气泡压力法、滴体积法、悬滴法、旋转滴法或振荡射流法进行测定。

γ=[(ρ1gg·h·r×cosθ]/2

γ:液体表面张力
ρ1:测量的液体密度
ρg:气体的密度空气和蒸气
g:当地重力加速度
h:毛细管中液面的高度
r:毛细管内径
θ:液体与毛细管内壁间的接触角通常默认为是0°

γ=(r·ΔP)/2

γ:液体表面张力
r:毛细管内径
ΔP:毛细管内外的最大压力差

γ=f/[π·R+π·(R+r)]

γ:液体表面张力
f:总拉力与圆环重力的差
R:圆环内径
r:铂丝直径

γ=(F-G)/(2·L·cosθ)

γ:液体表面张力
F:片与液面拉脱时的最大力
G:片的重力
L:片的宽度
θ:片与液体的接触角(通常默认为是0°

γ=Δρ·g·De2/H

γ:液体表面张力
Δρ:液滴相与外相的密度差(液体表面张力可取Δρ≈液相密度ρL
g:重力加速度
De:液滴最大直径
H:形状修正系数,即液滴的拉长度,由S查表可求得相应的1/H

γ=(f·m·g)/r=(f·V·Δρ·g)/r

γ:液体表面张力
f:校正因子,是V/r3的函数,可查表得到
m:平衡时的液滴重量
g:重力加速度
r:液体润湿毛细管时为外半径,若不润湿时为内半径
V:液滴的体积
Δρ:液体与介质的密度差介质通常为空气

γ=π-0.5·Δρ·ω2·V0.5·L-0.5÷4

γ:液体表面张力
Δρ:高密度相与低密度相密度差
ω:旋转角速度
V:低密度相的体积
L:低密度相的长度

γ=[2W2(1+1.542b2/r2)]/[r·ρ(3λ+5π2r2)]
r=(rm+ri)[1-(1/6)(b/r)2]/2
(b/r)=(rm-ri)/(rm+ri)

γ:液体表面张力
W:射流流
b:振动波幅
r:射流平均半径
ρ:射流液体密度
λ:液柱波长
rm:液柱最大半径
ri:液柱最小半径