Способ определения поверхностного натяжения жидкостей и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК G01N13/02 

Изобретение относится к физико-химическим методам анализа и может быть использовано в фармацевтической, химической и других видах промышленности, экологии, медицине для определения поверхностного натяжения (ПН) жидкостей.

Целью изобретения являются повышение точности и упрощение процесса измерений.

На фиг. 1, 2, 3 представлен чертеж с блоком капилляров из электропроводных пластин; на фиг. 4, 5 - с блоком капилляров из концентрических электропроводных трубок.

Блок капилляров из электропроводных пластин включает пластины 1 из электропроводного материала шириной а, установленные параллельно друг другу, с зазорами d между ними и коробчатой обоймой 2 по

боковым поверхностям блока, выполненной из диэлектрика, которая полностью закрывает наружные поверхности пластин на высоте, не достигаемой жидкостью при ее подъеме в капиллярах.

На обойме имеются выступающие наружу кронштейны 3, которые при установке блока капилляров в кювету 4 заходят в вертикальные прорези на кромках стенок кюветы.

Блок капилляров включен в электрическую цепь последовательно, через крайние пластины 1, Измерение электрических параметров блока капилляров с содержащейся между пластинами жидкостью производится прибором 5 (измеритель электрических параметров с встроенным источником переменного тока). Кювета 4 находится в блоке термостабилизации 6.

На фиг. А, 5 представлен вариант устройства с блоком капилляров 7 из концентрических электропроводных трубок с центральным электродом 8 в трубчатой обойме 9 вокруг боковой поверхности блока. Капилляры включены в цепь последовательно, через центральный электрод 8 и внешнюю трубку блока капилляров.

Изобретение осуществляется следующим образом. Кювету 4 из несмачиваемого материала площадью 5026,5 мм , находящуюся в блоке термостабилизации б с заданной температурой в диапазоне 25-50°С, заполняют стандартной жидкостью с известными плотностью и удельной электропроводностью (например, 0,9% раствором NaCi) той же температуры до фиксированного уровня. В кювету А опускают описанный выше блок капилляров до погружения в жидкость пластин 1 на 2-3 мм, после чего блок фиксируют в кювете при помощи кронштейнов 3, выступающих из обоймы 2, входящих в прорези в кромках стенок кюветы. Затем на крайние пластины блока подают переменное напряжение 0,2-1,5 В и частотой 1-20 кГц и при помощи измерительного прибора 5 (авторами был использован измеритель электропроводности и электрического сопротивления Е7-13) регистрируют значение электрических параметров. После этого блок капилляров вынимают из кюветы, на поверхность стандартной жидкости наслаивают 0,05 мл исследуемой жидкости. Через 5 минут - время, достаточное для формирования поверхностно-активного слоя - блок капилляров вновь опускают до того же уровня и измерение повторяют.

Сопротивление столба стандартной жидкости в капилляре составляет

Ri-FW (х+Пст)а

где Вуд.ст. - удельное сопротивление стандартной жидкости при данной температуре,

d - расстояние между пластинами, х - глубина погружения пластин в жидкость,

а - ширина пластин капилляра, Нет - высота подъема стандартной жидкости в капилляре.

2(7ст

hcT pcT-g-d где Ост - коэффициент ПН стандартного раствора,

РСТ - плотность стандартного раствора,

g - ускорение свободного падения.

Сопротивление столб® стандартной жидкости со слоем исследуемой жидкости в том же капилляре и при той же температуре

.ст. d

х + пх )а высота подъема жидкости в капил20х

0

5

0

5

0

5

где hx - ляре,

Ьх Pcrgd а Ох - искомый коэффициент ПН. Сопротивление каждой из пластин блока составляет для стандартной жидкости

Кпл1 КуД М d(hcT+x)

а для стандартной жидкости со слоем исследуемой жидкости

Rnfl2 Ryflм а(Нст+х) гдеРуд.м -удельное сопротивление материала пластин,

у- толщина пластины.

Таким образом, для блока капилляров, состоящего из п капилляров и, соответственно, п+1 пластин, измеренное сопротивление

RM3Mi Ri n+Rnni(n+1),

RM3M2 R2 n+Rnfl2(n+1),

что равносильно

Риэм1 а(х+пст) (RyA CTd n + + RVA..M у(п+1));

a(x1+hx)(

+ КУД.М У(п+1)). Приращение сопротивления

Ryfl.cT -d уп+Руд.м -у(п +1)„

AR

;изм

x(

1

1

)

hx +x пет + x Обозначим первый сомножитель формулы 2. Тогда

5

0

ARM3M.z(m.

pgd

ZOx+pgAx 2 OfcT+/Ј g dx r ZpgdZ/3gt гал +

2(%+/)gdx

+ pg d

2 Ост +p g d x

Zpgd

Ox

AR,3M +

Zpdd

ZOgd

2Ост -fpgdx

..ЈM2L.

(A + 2JЈygdK)

Таким образом, искомый коэффициент ПН составляет

(Нуд.ст d п + Руд.м у (п 4-1 )pqd

о ( Айизм +RyA.cT d n + Вуд.м. у ( n -f t )pgd7 Za(re(20cT+pgdx))

- pgdx

2

Формула изобретения

1. Способ определения поверхностного натяжения жидкостей, включающий определение при постоянной температуре высоты подъема жидкости в капилляре, отличающийся тем, что. с целью упрощения и повышения точности, в качестве стандартной жидкости используют электропроводящую жидкость, а высоту подъема жидкости определяют в блоке капилляров из электропроводных пластин или концентрических электропроводных трубок путем измерения электрических параметров цепи, в которую включают блок капилляров.

0

5

2.Устройство для определения поверхностного натяжения жидкостей, содержащее кювету с жидкостью, размещенную в блоке термостабилизации, и капилляры, погруженные в жидкость, отличающее; с я тем, что в жидкость погружен блок капилляров из электропроводных пластин, разделенных диэлектриком, крайние пластины которого соединены последовательно с источником и измерителем параметров переменного тока.

3.Устройство по п. 2, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности за счет исключения краевого эффекта, блок капилляров выполнен из концентрических электропроводных трубок.

Использование: оперативное определение поверхностного натяжения жидкостей. Сущность: определяют высоту подъема жидкости в блоке капилляров до и после наслаивания исследуемой жидкости на поверхность стандартной жидкости. В качестве стандартной жидкости используют электропроводящую жидкость. Блок капилляров выполняют из электропроводных пластин, разделенных диэлектриком. Крайние пластины блока соединяют последовательно с источником переменного тока и измерителем параметров переменного тока. Высоту подъема жидкости определяют путем измерения электрических параметров цепи переменного тока. Блок капилляров может быть выполнен из концентрических электропроводных трубок. 2 с.п,, 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

фиг. 2.

Я-Л

В-В

Фи&4

Фиг. 5

Г-Г

А-Я