專利名稱：動態表面張力測定裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于測定表面活性劑溶液的動態表面張力的裝置，屬于電子儀表技術領域。
表面活性劑是同時具有親水、親油性能的一類特殊物質，加入少量即可顯著降低溶液的表面張力或液液界面張力，即具有表(界)面活性，廣泛應用于日用化工、農藥、紡織、冶金、食品、醫藥等工業。表面活性劑的表面活性主要依靠測定表(界)面張力來表征，在水溶液中的表面張力行為在許多分散過程中起著重要的作用，它影響泡沫的形成和穩定性及潤濕和吸附過程等。目前由于試驗手段和方法的限制，國內外均主要測定平衡表面張力。而在許多快速過程中，動態表面張力行為起著重要的作用，因此非常有必要研制開發測定動態表面張力的儀器和方法。目前國際上對動態表面張力測定方法的研究報道主要采用最大泡壓法和射流法。前者在如何準確記錄氣泡壽命方面存在困難，所以一直未被有效應用。至今未有能準確測定氣泡壽命的裝置公開報道。
本實用新型的目的在于彌補已有技術的不足，提供一種動態表面張力測定裝置。
本實用新型的目的是通過如下技術方案實現的。
本實用新型的氮氣鋼瓶、氣體穩流閥、U型壓差計、氣體緩沖瓶、三通氣體緩沖管、微差壓變送器通過硅橡膠軟管依次連通，微差壓變送器與數模轉換卡和微機主機電連接，U型壓差計上管內是穩壓毛細管，下U型管內裝帶顏色的水，三通氣體緩沖管的下口與測定用毛細管上口密封扣合，毛細管的外套管與樣品管上口密封扣合，樣品管兩側有支口通大氣，樣品管置于恒溫水浴中，三通氣體緩沖管的側口接至微差壓變送器的高壓端口，微差壓變送器接有直流穩壓電源，微差壓變送器輸出端接A/D數模轉換卡，A/D數模轉換卡的數字信號輸出端通過并行口通訊線接微機主機。
上述的氣體緩沖瓶的出氣管是位于瓶體外的螺旋管。
上述三通氣體緩沖管的上管和側管上各有一活塞控制閥。
上述測定用毛細管是三通的雙管，在一側管上有控制閥，如活塞。
上述硅橡膠軟管是厚壁硅橡膠軟管。
上述三通氣體緩沖管的下口、測定用毛細管上口及外套管接口、樣品管上口均為玻璃磨口。
微差壓變送器輸出端與A/D數模轉換卡之間采用三芯屏蔽線相連。
本實用新型微機主機還可連接顯示器和打印設備。
氮氣通過穩流閥控制以適當的流速進入系統，系統內的壓力逐漸升高，并在毛細管的尖端開始形成氣泡，達到氣泡的最大壓力后，氣泡迅速長大，并脫離管口，新的氣泡開始形成，該過程周而復始。裝置內的氣體與外部大氣的壓力差通過微壓差變送器測定并轉為標準電信號，該壓差信號經A/D數模轉換卡轉變成數字信號，由計算機采集并記錄下來，采集數據的時間間隔和方式可根據實際需要自行選定。調節穩流閥，改變氣流速度，即可得到最大氣泡壓力隨氣泡壽命的變化，從而得到動態表面張力。
本實用新型采用先進的電子技術隨時檢測系統內的壓力變化，實現計算機自動采集記錄數據，數據采集間隔可小至1ms，可準確記錄氣泡產生至破滅過程的發生，根據Laplace方程，得到對應于不同吸附時間的動態表面張力。對表面張力進行數據處理，可得到有效擴散系數、膠束解離常數等表征表面活性劑性能的重要參數。本實用新型可廣泛地應用于日用化工、農藥、冶金、紡織、造紙、醫藥行業及相關研究機構，用于考察表面活性劑性能和篩選配方，對表面活性劑的吸附動力學研究具有重要意義。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。


圖1動態表面張力測定裝置示意圖。其中，1.N2鋼瓶，2.氣體穩流閥，3.U型壓差計，4.氣體緩沖瓶，5.三通氣體緩沖管，6.測定用毛細管，7.樣品管，8.水浴恒溫夾套，9.微差壓變送器，10.A/D數模轉換卡，11.計算機，12.穩壓毛細管，13.色水，14.氣體緩沖瓶的螺旋出氣管，15～17.控制閥，18.毛細管的外套管，19.樣品溶液，20.高壓端口，21.輸出端，22.低壓端口，23.三芯屏蔽線，24.并行口通訊線。
圖2是氣泡從形成至從管口分離的過程示意圖。其中，圖2a前一氣泡剛剛脫離管口。在氣體壓力的作用下，液面下降直至毛細管口，此時可近似認為界面是平的，如圖2b，此后曲率增大，最終達到最大值，如圖2c。此時曲率半徑r等于毛細管半徑r0。界面膜兩側的壓力差Δp為Δp＝2σ/r(Laplace方程)。
體系內的氣壓由下式決定p′＝p″+2σ/r0-ρghp″為測量池中水平液面上的氣體壓力，h是毛細管插入液面下的深度，g是重力加速度。
圖3是一樣品在某流速時顯示器顯示的氣泡生成過程中系統與環境的壓力差的變化，每一個峰為一個周期，τ＝l/s＝τ生＋τ死，S(l/s)為氣泡發生頻率，τ生為氣泡由開始生成至曲率半徑小至與毛細管半徑相等，并達到最大氣泡壓力的時間，稱有效壽命，τ死為氣泡迅速長大至脫離管口的時間，也稱死時間。τ生和τ死均可由計算機方便地記錄下來，數據非常準確，可最大限度地避免誤差。
實施例1.結構如圖1所示。
氮氣鋼瓶1、氣體穩流閥2、U型壓差計3、氣體緩沖瓶4、三通氣體緩沖管5、微差壓變送器9通過厚壁硅橡膠軟管依次連通，微差壓變送器5與數模轉換卡10和微機主機11電連接。U型壓差計上管內是穩壓毛細管12，下U型管內紅色水13，氣體緩沖瓶4的出氣管是位于瓶體外的螺旋出氣管14。三通氣體緩沖管5的上管和側管上各有一活塞控制閥15、16。測定用毛細管6是三通的雙管，在一側管上有活塞控制閥17，三通氣體緩沖管的下口與測定用毛細管6上口玻璃磨口密封扣合，毛細管的外套管18與樣品管7上口是玻璃磨口密封扣合，樣品管7兩側有支口通大氣，樣品管7置于恒溫水浴中，三通氣體緩沖管5的側口接至微差壓變送器的高壓端口20，低壓端口22通大氣，微差壓變送器接有24V直流穩壓電源，微差壓變送器輸出端21通過三芯屏蔽線23接A/D數模轉換卡10，A/D數模轉換卡10的數字信號輸出端通過并行口通訊線接微機主機。
實施例2.如實施例1所述，微機主機11還連接有顯示器和打印機。
權利要求1.一種動態表面張力測定裝置，其特征在于，氮氣鋼瓶、氣體穩流閥、U型壓差計、氣體緩沖瓶、三通氣體緩沖管、微差壓變送器通過硅橡膠軟管依次連通，微差壓變送器與數模轉換卡和微機主機電連接，U型壓差計上管內是穩壓毛細管，下U型管內裝帶顏色的水，三通氣體緩沖管的下口與測定用毛細管上口密封扣合，毛細管的外套管與樣品管上口密封扣合，樣品管兩側有支口通大氣，樣品管置于恒溫水浴中，三通氣體緩沖管的側口接至微差壓變送器的高壓端口，微差壓變送器接有直流穩壓電源，微差壓變送器輸出端接A/D數模轉換卡，A/D數模轉換卡的數字信號輸出端通過并行口通訊線接微機主機。
2.如權利要求1所述的動態表面張力測定裝置，其特征在于，所述氣體緩沖瓶的出氣管是位于瓶體外的螺旋管。
3.如權利要求1所述的動態表面張力測定裝置，其特征在于，所述測定用毛細管是三通的雙管，在一側管上有控制閥。
4.如權利要求1所述的動態表面張力測定裝置，其特征在于，所述硅橡膠軟管是厚壁硅橡膠軟管。
5.如權利要求1所述的動態表面張力測定裝置，其特征在于，所述三通氣體緩沖管的上管和側管上各有一活塞控制閥。
6.如權利要求1所述的動態表面張力測定裝置，其特征在于，所述三通氣體緩沖管的下口、測定用毛細管上口及其外套管接口、樣品管上口均為玻璃磨口。
7.如權利要求1所述的動態表面張力測定裝置，其特征在于，所述微差壓變送器輸出端與A/D數模轉換卡之間采用三芯屏蔽線相連。
8.如權利要求1所述的動態表面張力測定裝置，其特征在于，所述微機主機還連接有顯示器和打印設備。
專利摘要本實用新型涉及一種用于測定表面活性劑溶液的動態表面張力的裝置。主要包括氮氣鋼瓶、氣體穩流閥、U型壓差計、氣體緩沖瓶、三通氣體緩沖管、微差壓變送器,通過硅橡膠軟管依次連通,微差壓變送器與數模轉換卡和微機主機電連接。本實用新型可隨時檢測系統內的壓力變化,準確記錄氣泡產生至破滅過程的發生,準確測定動態表面張力。可廣泛地應用于日用化工、農藥、冶金、紡織、造紙、醫藥行業及相關研究機構。
文檔編號G01N13/00GK2466631SQ0121654
公開日2001年12月19日 申請日期2001年2月23日 優先權日2001年2月23日
發明者李英, 李德春, 李干佐 申請人:山東大學