儀器簡(jiǎn)介

 DT-102(A)型全自動(dòng)界面張力儀是基于表面張力的經(jīng)典測(cè)試方法－圓環(huán)法原理，符合GB6541-1986《石油產(chǎn)品油對(duì)水界面張力測(cè)定法》（圓環(huán)法）、GB18396-2001《天然膠乳 環(huán)法測(cè)定表面張力》、GB5549-1990《表面活性劑　用拉起液膜法測(cè)定表面張力》、GB11278-1989《陰離子和非離子表面活性劑　臨界膠束濃度的測(cè)定（圓環(huán)法）》、ISO 6295-1983《石油產(chǎn)品、礦物質(zhì)潤(rùn)滑油 油對(duì)水的界面張力的測(cè)定 圓環(huán)法》等標(biāo)準(zhǔn)的要求。

DT-102(A)型全自動(dòng)界面張力儀是一種用物理方法代替化學(xué)方法的簡(jiǎn)單易行的測(cè)量表面張力的儀器。用于測(cè)量各種液體的表面張力（液－氣相界面）及兩種不相溶液體的界面張力（液－液相界面）。在石油、化工、醫(yī)藥、電力、科研教育等部門(mén)有著廣泛的應(yīng)用。

儀器采用大屏幕液晶顯示，全漢字菜單提示的無(wú)標(biāo)識(shí)按鍵，自動(dòng)化程度高，工作可靠，重復(fù)性好，操作簡(jiǎn)單。開(kāi)機(jī)后只需按菜單提示操作，便可完成全部試驗(yàn)。儀器具有自動(dòng)溫度補(bǔ)償、時(shí)鐘控制、掉電存儲(chǔ)、自動(dòng)平均值計(jì)算、冗余設(shè)計(jì)的RS232接口可與計(jì)算機(jī)直接聯(lián)接并聯(lián)操作和直接將測(cè)試結(jié)果傳輸至計(jì)算機(jī)等全新功能。

DT-102(A)型全自動(dòng)界面張力儀是國(guó)內(nèi)首位獲國(guó)家專(zhuān)利的全自動(dòng)界面張力測(cè)量?jī)x器，專(zhuān)利號(hào)：ZL01 2 1637.6。

技術(shù)指標(biāo)

 1.測(cè)量原理：圓環(huán)法

2.測(cè)量范圍：DT-102型   2～100毫牛頓/米

                     DT-102A型  4～200毫牛頓/米

3.靈敏度：0.1毫牛頓/米

4.準(zhǔn)確度：0.1毫牛頓/米

5.分辨率：0.1毫牛頓/米

6.重復(fù)性：0.3%

7.適用溫度：10～40℃

8.適用濕度：(20～75)﹪RH

9.電源：交流電220V±5%   50Hz

10.功率：20W

11.外型尺寸：185×260×360(毫米)

12.重量：約15公斤 

工作原理 

一、表面張力

液體的表面一般表現(xiàn)出收縮其表面積的傾向，如呈橢球形的雨滴，毛細(xì)管口的水滴等，這是因?yàn)樵诘荣|(zhì)量的液體的各種形狀中，以球的表面積最小。

液面上（對(duì)于彎曲液面是在液面的切面上）垂直作用于單位長(zhǎng)度上的使其表面積收縮的力稱(chēng)為表面張力，其單位為N·m^-1（牛頓·米^-1）或mN·m^-1（毫牛頓·米^-1）。

從熱力學(xué)角度看，表面張力的物理意義是在等溫等壓下，增加單位表面積時(shí)吉布斯函數(shù)的增量，又稱(chēng)為比表面自由能，簡(jiǎn)稱(chēng)表面自由能，單位為J/m²。

二、影響表面張力的因素

1.物質(zhì)的本性

不同的物質(zhì)具有不同的表面張力，主要是因?yàn)槲镔|(zhì)分子間的作用力不同。對(duì)于非極性的有機(jī)液體，主要是色散力。對(duì)于有氫鍵相互用力的液體，表面張力一般較大。對(duì)于有金屬鍵的液體，表面張力值更大。

2.溫度

一般液體的表面張力隨溫度的升高而下降，即溫度系數(shù)為負(fù)。也有溫度系數(shù)為正的，如銅、鋅等。

大多數(shù)液體物質(zhì)的表面張力隨溫度呈線(xiàn)性下降關(guān)系，一般的線(xiàn)性經(jīng)驗(yàn)公式的最簡(jiǎn)形式是

δ＝δ₀（1-bT）………………………………….（1）

式中δ為表面張力，T為熱力學(xué)溫度，-b為溫度系數(shù)。

3.壓力

一般情況下，液體的表面張力隨氣相壓力的增加而降低。這是因?yàn)闅庀鄩毫Φ脑黾?，?huì)使氣相中物質(zhì)在液體中的溶解度增加，并可能產(chǎn)生吸附，使表面張力下降。

三、圓環(huán)法

圓環(huán)法是將一鉑絲制成的圓環(huán)平置在液面上，然后測(cè)定使環(huán)拉脫表面所需要的力W（圖1），W＝W_總－W_環(huán)，W_總為環(huán)脫離液面時(shí)的最大拉力，W_環(huán)為環(huán)的重量。W與表面張力的關(guān)系為

………………………………………（2）

式中，R是環(huán)的平均半徑，F(xiàn)是校正因子。

圖1

校正因子F是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，與環(huán)的尺寸、液體的性質(zhì)等因素有關(guān)，通過(guò)Zuidema & Waters等式計(jì)算得到：

…………….…..（3）

a：0.7250

b：0.09075m^-1s²

c:

R為環(huán)的平均半徑

r為鉑絲的半徑

ρ為液體的密度。

相應(yīng)的

在GB6541《石油產(chǎn)品油對(duì)水界面張力測(cè)定法》（圓環(huán)法）中

………………………………………….(4)

…………………………………………(5)

…………………..(6)

……………………….(7)

式中，δ為試樣的界面張力，毫牛頓/米

M為膜破時(shí)刻度盤(pán)讀數(shù)，毫牛頓/米

      ρ₀為水在25℃時(shí)的密度，克/毫升

      ρ₁為試樣在25℃時(shí)的密度，克/毫升

      F為系數(shù)，按式（6）計(jì)算

P為常數(shù)，按式（7）計(jì)算

為鉑絲的半徑，毫米

為鉑絲環(huán)的平均半徑，毫米

在GB18396-2001《天然膠乳 環(huán)法測(cè)定表面張力》中

…………………....(8)

……………………….（9）

式中，δ為膠乳的表面張力，毫牛頓/米

M為膜破時(shí)刻度盤(pán)讀數(shù)，毫牛頓/米

      ρ為液體的密度，克/毫升

      F為系數(shù)，按式（8）計(jì)算

P為常數(shù)，按式（9）計(jì)算

r為鉑絲的半徑，毫米

R為鉑絲環(huán)的平均半徑，毫米

四、儀器的工作原理

儀器所采用的工作原理是將高頻感應(yīng)微小位移自動(dòng)平衡測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用到扭力天平中去，即作用到鉑環(huán)上的力發(fā)生改變時(shí)，與鉑環(huán)所連接的平衡桿在兩個(gè)渦流探頭中產(chǎn)生位移，使兩個(gè)渦流探頭中產(chǎn)生的電感量發(fā)生變化，由此引起差動(dòng)變壓器失去平衡，隨之電路中差動(dòng)放大器的輸入信號(hào)也失去平衡，經(jīng)放大器放大后輸出一個(gè)隨鉑環(huán)受力變化而變化的電信號(hào)，此信號(hào)送到微處理機(jī)中進(jìn)行處理，自動(dòng)計(jì)算出被測(cè)試樣的實(shí)際張力值。

結(jié)構(gòu)與裝配

一、主機(jī)結(jié)構(gòu)（圖2）

圖2

1.液晶顯示屏                              8.無(wú)標(biāo)識(shí)按鍵

2.樣品杯                                  9.背光鍵

3.零點(diǎn)微調(diào)                                10.機(jī)腳：調(diào)整儀器水平

4.滿(mǎn)量程微調(diào)                              11.打印機(jī)、計(jì)算機(jī)接口

5.環(huán)架桿                                  12.熔絲盒     1A熔絲

6.鉑環(huán)                                    13.電源開(kāi)關(guān)

7.樣品托盤(pán)                                14.電源插座

二、安裝與水平調(diào)整

圖3

圖4

取出主機(jī)放置在無(wú)風(fēng)的穩(wěn)定平臺(tái)上。按圖3所示，擰下儀器后側(cè)兩個(gè)固定螺釘，取下上頂板。按圖4所示的位置安裝好控制磁鐵、環(huán)架桿、鉑環(huán)。調(diào)整三個(gè)機(jī)腳使樣品盤(pán)上水平泡處于中心，最后將上頂板放置回原處，并用螺釘固定好。

儀器操作

儀器按鍵為無(wú)標(biāo)識(shí)按鍵,在不同的顯示畫(huà)面下有不同的功能，根據(jù)菜單提示選擇按鍵操作。

一、開(kāi)機(jī)畫(huà)面

打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，液晶屏幕即顯示“歡迎使用華坤儀器”，同時(shí)出現(xiàn)砝碼標(biāo)定、樣品參數(shù)、純水標(biāo)定、樣品測(cè)試、時(shí)間調(diào)整五個(gè)提示菜單和時(shí)鐘 。

二、砝碼標(biāo)定

按指示功能鍵進(jìn)入下級(jí)菜單。

圖5

觀察顯示畫(huà)面下部“儀表讀數(shù)”的四位數(shù)，在保證鉑環(huán)潔凈的條件下用“零點(diǎn)微調(diào)”（圖2中3）微調(diào)至0001~0010之間(最佳值0005)。

注意：儀表讀數(shù)不能為0。

儀器菜單顯示的“原標(biāo)定值”是生產(chǎn)廠(chǎng)家制造本儀器時(shí)的生產(chǎn)標(biāo)定值。用戶(hù)在使用儀器之前此項(xiàng)可不必做。特殊情況，如用戶(hù)懷疑本儀器精度不足，可按菜單提示操作，進(jìn)行砝碼標(biāo)定（圖5）。每檔儀器標(biāo)定值與原標(biāo)定值在±10個(gè)A/D數(shù)值之內(nèi)，說(shuō)明本儀器在正常狀態(tài)。

調(diào)整好零點(diǎn)后，按“退出”鍵退回主菜單。

三、參數(shù)設(shè)定

按指示功能鍵進(jìn)入下級(jí)菜單。

上密度：上密度是指需要測(cè)量的界面之上的物質(zhì)的密度。例如：測(cè)量的是一種液體與空氣的界面的張力值，則上密度是空氣的密度值，為零；測(cè)量的是兩種液體之間的界面張力值，則上密度是上層液體的密度值。按“換行”或“跳格”鍵移動(dòng)光標(biāo)，按“增加”或“減少”鍵輸入密度值，輸入后數(shù)據(jù)將會(huì)自動(dòng)確認(rèn)。

下密度：下密度是指需要測(cè)量的界面之下的液體的密度。按“換行”或“跳格”鍵移動(dòng)光標(biāo)，按“增加”或“減少”鍵輸入密度值。

工作溫度：按“換行”或“跳格”鍵移動(dòng)光標(biāo)，按“增加”或“減少”鍵輸入當(dāng)前工作溫度，輸入后數(shù)據(jù)將自動(dòng)確認(rèn)。在進(jìn)行純水標(biāo)定時(shí)該參數(shù)作為自動(dòng)溫度補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)。

延時(shí)時(shí)間：延時(shí)時(shí)間是指儀器在測(cè)量時(shí)需要等待的時(shí)間，請(qǐng)參考產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。按“換行”或“跳格”鍵移動(dòng)光標(biāo)，按“增加”或“減少”鍵輸入數(shù)值，在0～99秒內(nèi)可調(diào)。

參數(shù)設(shè)定完畢后按“退出”鍵退回上級(jí)菜單。

四、純水標(biāo)定

1.準(zhǔn)備工作

用石油醚清洗樣品杯，接著分別用丙酮和水清洗，再用熱的鉻酸洗液浸洗，以除去油污，最后用水及蒸餾水沖洗干凈，如果樣品杯不是立即使用，應(yīng)將其倒置于一塊干凈的濾紙上。用容易溶解試樣的有機(jī)溶劑清洗鉑環(huán)，然后在酒精燈火焰中灼燒至微紅。

注意：取鉑環(huán)和安裝鉑環(huán)時(shí)一定要輕拿輕放，安裝好鉑環(huán)后，要使鉑環(huán)的圓環(huán)部分在同一平面上。

2.標(biāo)定

純水標(biāo)定數(shù)值應(yīng)在71～72毫牛頓/米之間，如出現(xiàn)差異，請(qǐng)重新清洗樣品杯，并在酒精燈上灼燒鉑環(huán)至潔凈。

純水標(biāo)定合格后，按“退出”鍵退回上級(jí)菜單。

五、樣品測(cè)試

按指示功能鍵進(jìn)入下級(jí)菜單后，按菜單提示操作。

測(cè)試結(jié)果如需存儲(chǔ)，按“存儲(chǔ)”鍵。第二次試樣做完后如需存儲(chǔ)，按“儲(chǔ)存”鍵后，出現(xiàn)“報(bào)告”鍵提示，如需報(bào)告值，請(qǐng)按“報(bào)告”鍵，儀器將自動(dòng)計(jì)算兩次試驗(yàn)的算術(shù)平均值并顯示，并同時(shí)出現(xiàn)“打印”“轉(zhuǎn)發(fā)”鍵提示。報(bào)告值如需傳輸至計(jì)算機(jī)，聯(lián)機(jī)后，請(qǐng)按“轉(zhuǎn)發(fā)”鍵。

按“退出”鍵退回上級(jí)菜單。

特別的，對(duì)于測(cè)表面活性劑的臨界膠束濃度CMC，可以由實(shí)驗(yàn)測(cè)定表面活性劑不同濃度下的表面張力，作出張力-濃度曲線(xiàn)，可求得CMC。

六、時(shí)間調(diào)整

按指示功能鍵進(jìn)入下級(jí)菜單。

按菜單提示調(diào)整時(shí)間。

按“退出”鍵退回上級(jí)菜單。

注意事項(xiàng)及故障分析

 一、注意事項(xiàng)

1.儀器安裝在無(wú)風(fēng)、無(wú)震動(dòng)的環(huán)境中。

2.鉑環(huán)容易變形，應(yīng)輕拿輕放。

3.長(zhǎng)時(shí)間不用儀器，請(qǐng)將樣品托盤(pán)降至最低，取下鉑環(huán)單獨(dú)存放。

4.一般情況下，請(qǐng)不要對(duì)“砝碼標(biāo)定”中的原廠(chǎng)家標(biāo)定值進(jìn)行修改。

5.試驗(yàn)環(huán)境應(yīng)在被測(cè)樣品對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的環(huán)境中進(jìn)行，“參數(shù)設(shè)定”中的“工作溫度”是指試驗(yàn)時(shí)的環(huán)境溫度。

6.在測(cè)量?jī)煞N液體間的界面張力時(shí)，上層液體的量應(yīng)足夠大而保證鉑金環(huán)破膜時(shí)是在上層液體中。

二、常見(jiàn)故障分析

1.純水標(biāo)定結(jié)果偏小

     原因一：鉑環(huán)不潔凈。在酒精燈火焰上重新灼燒。

     原因二：樣品杯不潔凈。用洗潔精清洗后，用純水沖洗，再用95℃以上的純水反復(fù)沖洗3～4遍。

     原因三：標(biāo)定值漂移。在砝碼標(biāo)定中，調(diào)整零點(diǎn)微調(diào)（左手）電位器，使儀表讀數(shù)在0001～0010之間。按繼續(xù)鍵，放置一紙片在鉑金環(huán)上，調(diào)整紙片重量，使儀表讀數(shù)與原來(lái)紙片標(biāo)定值盡量吻合。按繼續(xù)鍵至標(biāo)定1.1克（102A為2.2克）砝碼時(shí)的界面，取1.1克砝碼放在紙片上，調(diào)整滿(mǎn)量程微調(diào)(右手)電位器，使儀表讀數(shù)與原來(lái)標(biāo)定值盡量吻合，然后退出。（102型亦可用1克的砝碼102A型用2克的砝碼進(jìn)行校正，但要在相應(yīng)的儀器顯示界面，對(duì)應(yīng)相應(yīng)的原標(biāo)定值。）

注意：此過(guò)程中請(qǐng)不要按標(biāo)定鍵。

原因四：鉑環(huán)變形。鉑環(huán)的圓面必須處于同一平面，吊鉤必須與圓面垂直。如果鉑環(huán)產(chǎn)生了變形，請(qǐng)用相應(yīng)工具輕輕調(diào)整一下，使之恢復(fù)。

2.多次純水標(biāo)定時(shí)，結(jié)果漂移較大

   原因：環(huán)境不同，電路產(chǎn)生漂移。開(kāi)機(jī)一段時(shí)間后再進(jìn)行調(diào)整零點(diǎn)、純水標(biāo)定、樣品測(cè)試。

3.測(cè)量?jī)梢后w界面時(shí)，鉑環(huán)破膜不出結(jié)果。

  原因一：上層液體厚度不夠，適當(dāng)加量上面液體。

  原因二：儀器零點(diǎn)值漂移太大，重新調(diào)整零點(diǎn)。

4.其他不常見(jiàn)故障請(qǐng)聯(lián)系我們解決。歡迎您將實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的特殊情況與我們溝通。