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2019-7-1 16:13:08
基于称重原理的表面张力计通常需要高精度的传感器。例如,精度为0.1毫克的分析天平通常应用于精度为0.1毫牛顿/米的表面张力计,而精度为0.01毫克(10微克)的分析天平通常应用于精度为0.01毫牛顿/米的表面张力计。

表面张力仪是测量液体表面张力以及液-液界面张力值的专业分析仪器。通常而言,提及的表面张力仪是指铂金板法这样的基于称重原理的表面张力仪。

由于目前的分析天平技术已经相当成熟,且在表面张力测试时的高精度要求,除非是教学实验可以选购如A3或A5型的表面张力仪外,对于传感器的选购而言,最低要求为万分之一的分析天平,即分辨率为0.1mg的分析天平,基本要求是十万分之一的分析天平,即0.01mg的分析天平。具体原理以及技术要求,可参考上海梭伦或国民彩票提供的表面张力测试原理或表面张力仪的相关介绍PPT中。

在表面张力仪的具体应用中,分析天平对实验环境条件有一定的要求,如需要通用源、有一定重量、不易携带等。因此,对于一些便携式表面张力测量应用,需要便携式的用户通常不会购买基于称重原理的表面张力测量仪。

表面张力计这一部分的潜在用户的选择是长期购买便携式表面张力计。这种便携式表面张力计通常采用气泡压力法或最大气泡压力法的原理。较大汽泡法表面张力仪一般分成二种设计方案,这种是立即设计方案出这种便携式的鼓包设备,一起在该设备中设计方案了液位传感器,根据载入液位传感器的值,变换为相对的界面张力值;另一种是桌面设计,如称重法表面张力仪,用于分析动态表面张力,分析表面活性剂的动态吸附。事实上,后者的含义已经偏离了便携式表面张力计的应用目标,因此超出了本文的范围。

市场上销售的便携式表面张力仪通常应用于如电镀液品质控制、薄膜印刷等等应用环境,但是,便携式表面张力仪的先天性缺陷造成其实际应用结果并不理想。气泡法原理的便携式表面张力仪事实上存在非常严重的先天性缺陷:

1、毛细管管径(内径)与鼓泡气路管径存在明显的偏小问题。这就造成测得的压力值明显偏大于实际通过Young-Laplace方程计算得到的压力值,从而导致测值误差较大。

2、无法测试得到平衡表面张力值或测试表面张力值与称重原理的表面张力仪测值偏差太远,数据重复性差。特别是表面活性剂的表面张力测量,通常仅得到过程中一段的数据而不是最终平衡值。

3、测试时间过长,测试操作过于复杂。

4、测试毛细管清洗存在较大困难,更换成本较高。

5、仪器价格过高,不利于成本控制。

6、最为严重的问题在于:气泡法表面张力仪通常是通过已知液体标定出系统参考,而标定液通常为蒸馏水,是一个静态不变的体系,与实际测试的表面活性剂或混合液的表面张力值的动态体系是不一致的,因而,测试数据的可靠性存在问题。

7、测试的表面张力值无法得到分层表面张力结果。

表面张力仪是测量液体表面张力(更精确地说是液-气表面张力)以及液-液界面张力值的专业分析仪器。通常而言,提及的表面张力仪是指铂金板法(Wilhelmy Plate Method)和铂金环法(DuNouy Ring method)这样的基于称重原理的表面张力仪。称重原理的表面张力仪通常对于传感器的精度要求较高,如0.1mg精度的分析天平通常应用于0.1mN/m精度要求的表面张力仪中,而0.01mg(10ug)的分析天平通常应用于0.01mN/m的表面张力仪中。由于目前的分析天平技术已经相当成熟,且在表面张力测试时的高精度要求,除非是教学实验可以选购如A3或A5型的表面张力仪外,对于传感器的选购而言,最低要求为万分之一的分析天平,即分辨率为0.1mg的分析天平,基本要求是十万分之一的分析天平,即0.01mg的分析天平。具体原理以及技术要求,可参考上海梭伦或国民彩票提供的表面张力测试原理或表面张力仪的相关介绍PPT中。

表面张力仪在具体应用中,由于分析天平对于实验环境条件有一定要求,如需要通用源、有一定重量而不易携带等,因而,对于一部分便携式要求的表面张力测量应用,称重原理的表面张力仪通常不被便携要求的用户所采购。这部分表面张力仪潜在用户的选择在很长时间内选购了便携式表面张力仪。这种便携式表面张力仪通常采用的原理为泡压法或最大气泡法原理(Max bubble Pressure method)。最大气泡法表面张力仪通常分为两种设计,一种是直接设计出一种手持式的鼓泡装置,同时在该装置中设计了压力传感器,通过读取压力传感器的值,转换为相应的表面张力值;另一种是采用如称重法表面张力仪一样的台式机设计,应用于分析动态表面张力,以分析表面活性剂的动态吸附。事实上,后者的意义已经偏离了便携式表面张力仪应用的目标,因而不在本文的讨论范围。

市场上销售的便携式表面张力仪通常应用于如电镀液品质控制、薄膜印刷等等应用环境,但是,便携式表面张力仪的先天性缺陷造成其实际应用结果并不理想。气泡法原理的便携式表面张力仪事实上存在非常严重的先天性缺陷:

1、毛细管管径(内径)与鼓泡气路管径存在明显的偏小问题。这就造成测得的压力值明显偏大于实际通过Young-Laplace方程计算得到的压力值,从而导致测值误差较大。

2、无法测试得到平衡表面张力值或测试表面张力值与称重原理的表面张力仪测值偏差太远,数据重复性差。特别是表面活性剂的表面张力测量,通常仅得到过程中一段的数据而不是最终平衡值。

3、测试时间过长,测试操作过于复杂。

4、测试毛细管清洗存在较大困难,更换成本较高。

5、仪器价格过高,不利于成本控制。

6、最为严重的问题在于:气泡法表面张力仪通常是通过已知液体标定出系统参考,而标定液通常为蒸馏水,是一个静态不变的体系,与实际测试的表面活性剂或混合液的表面张力值的动态体系是不一致的,因而,测试数据的可靠性存在问题。

7、测试的表面张力值无法得到分层表面张力结果。

因而,很长时间以来,气泡法的表面张力仪没有得到广泛的推广,部分采购了气泡法便携式表面张力仪的用户也没有将该仪器实现最大化、高频率的使用。





感谢中国石油大学新能源研究院选购上海梭伦接触角测量仪

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