Znaczenie, tło i metody testu napięcia międzyfazowego
W szerokim znaczeniu napięcie międzyfazowe definiuje się jako siłę, którą należy wydać, aby zwiększyć rozmiar granicy między dwiema sąsiadującymi fazami, które nie są w pełni wymieszane. W węższym znaczeniu termin ten odnosi się do granic faz ciecz/ciecz i ciecz/ciało stałe, podczas gdy w przypadku granicy faz ciecz/gaz odnosimy się do napięcia powierzchniowego, a w przypadku granicy faz ciało stałe/gaz odnosimy się do energii swobodnej powierzchni ciała stałego.
tło
Jako miara pracy na jednostkę powierzchni lub siły na zwilżoną długość, napięcie międzyfazowe ma jednostki N/M lub Mn/M i jest reprezentowane przez symbole σ lub.
Na granicy fazowej suma interakcji z cząsteczkami w tej samej fazie jest większa niż suma interakcji z cząsteczkami w drugiej fazie. Dlatego cząsteczki na interfejsie mają mniej atrakcyjnych partnerów interakcji niż w fazie masowej. Dlatego fazy tworzą najmniejszy możliwy interfejs bez działania sił zewnętrznych. Należy zrobić coś, aby zwiększyć rozmiar interfejsu.
Napięcie międzyfazowe spowodowane kierunkową adsorpcją środków powierzchniowo czynnych na interfejsie dwóch niemieszalnych cieczy jest znacznie niższe niż napięcie powierzchniowe dwóch cieczy. Systemy wykazujące napięcie międzyfazowe zwykle składają się z wody, oleju, środków powierzchniowo czynnych lub mieszanin środków powierzchniowo czynnych. Zwykle wartość napięcia międzyfazowego 10-2 ~ 10-1 Mn/m nazywa się niskim napięciem międzyfazowym. Wartość napięcia międzyfazowego poniżej 10-3 Mn/M nazywa się bardzo niskim napięciem międzyfazowym.
Faza masowa i środowisko molekularne na granicy faz
Podobnie jak w przypadku napięcia powierzchniowego, istnieje rozróżnienie między statycznym napięciem międzyfazowym (mierzonym w równowadze na mechanicznie niezmienionym interfejsie) a dynamicznym napięciem międzyfazowym (mierzonym w przypadku zmiany interfejsu).
znaczenie
Napięcie międzyfazowe odgrywa ważną rolę w wielu procesach i zjawiskach, w których stykają się ze sobą różne fazy:
Emulsje i emulgowanie: Napięcie międzyfazowe wpływa na emulgację i tendencję do rozdzielania faz.
Wypieranie ropy (np. produkcja trzeciorzędowej ropy naftowej): Fazę organiczną można wyprzeć po wyparciu oleju wodą, jeśli napięcie międzyfazowe zmniejszy się za pomocą środków powierzchniowo czynnych.
Testowanie jakości cieczy hydrofobowych: Starzenie się cieczy hydrofobowych jest często ściśle związane ze spadkiem napięcia międzyfazowego z wodą. Pomiar napięcia międzyfazowego jest w tym przypadku ważnym badaniem jakości, np. olejów transformatorowych.
W przypadku granic faz ciało stałe-ciecz napięcie międzyfazowe wpływa na długoterminową stabilność kontaktów międzyfazowych, np. podczas procesów klejenia i powlekania.
Metoda pomiaru
Interfejs ciecz-ciecz:
Metoda pierścienia według du noüy: W tej metodzie mierzona jest siła działająca na zwilżonym pierścieniu z powodu napięcia cienkiej warstwy cieczy wyciągniętej, gdy pierścień przesuwa się z jednej fazy do drugiej.
Metoda płyty według Wilhelmy: w tej metodzie mierzone są siły działające na płytkę zwilżoną w pionie w dolnej fazie.
Metoda pręta: taka sama jak metoda płyty, ale używa cylindrycznego pręta o mniejszej zwilżonej długości do pomiaru mniejszych objętości cieczy.
Metoda objętości kropli: mierzy objętość kropli cieczy, gdy odrywa się od innej cieczy w pionowej rurce kapilarnej.
Metoda kropli wirowania: pozioma kapilara wypełniona fazą luzem i fazą kropelek ustawia się w obrotu. Średnica kropli, wydłużona przez siłę odśrodkową, jest związana z napięciem międzyfazowym.
Metoda kropli wiszącej: W fazie ciekłej w masie kształt kropli na igle zależy od takich czynników, jak napięcie międzyfazowe. Napięcie międzyfazowe można określić na podstawie obrazu kropli za pomocą analizy kształtu kropli.
Interfejs ciekłokrotny:
Pomiar kąta kontaktu: Oprócz jego energii swobodnej powierzchni, napięcie międzyfazowe substancji stałej o określonej cieczy można również obliczyć pod kątem styku różnych cieczy z substancją substancji stałą.
Automatyczny tester napięcia międzyfazowego serii FT-ZL
Jeżeli są Państwo zainteresowani, prosimy o kontakt
