Устройство для определения поверхностного напряжения жидкостей Советский патент 1979 года по МПК G01N13/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛБВИЯПОЁЕрХНПСТШГб НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к устройствам для измерения физико-химических параметров жидкостей и растворов поверхностно-активных веществ, в частности, для измерения поверхностного натяжения, и может найти применение в различных производственных процессах, в лабораторной практике и научных исследованиях.

Известно устройство для определения поверхностного натяжения, которое выполнено в виде U-образной трубки с коленами различных диаметров и применяется для исследования небольших количеств жидкоети I.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для определения поверхностного натяжения жидкостей, содержащее измерительный капилляр с калиброванным внутренним отверстием и сосуд для исследуемой жидкости 2. Значение поверхностного натяжения при этом определяют по высоте поднятия мениска исследуемой жидкости в калиброванном капилляре относительно уровня жидкости в сосуде.

Существенным недостатком известных устройств является дополнительная погрешность полученных результатов при определении временной зависимости поверхностного натяжения растворов поверхностно-активных веществ (динамического поверхностного натяжения). Это обусловлено тем, что начальная высота поднятия мениска исследуемой жидкости в калиброванном капилляре, а также ее изменение во времени,

вызванное адсорбцией молекул поверхностно-активных веществ ПАВ на поверхность мениска, являются функцией концентрации ПАВ- в ближайшей области раствора вокруг нижнего конца капилляра и практичес- ки не зависят от концентрации ПАВ в других участках объема жидкости в сосуде. Целью изобретения является повышение точности определения,динамического поверхностного натяжения растворов ПАВ.

Для этого устройство дополнительно

0 снабжено пневматическим логическим элементом ИЛИ-НЕ-ИЛИ, счетчиком пневматических Импульсов и системой из.мерительных капилляров одинакового внутреннего

диаметра различной длинй, причем верх нйе кбЩы измерительных капилляров установлены на одинаковом расстоянии от свободной поверхности жидкости в сосуде, внутренние их полости срединены между собой и с логическим элементом ИЛИ-НЕ-ЙЛИ второй вход которого соединен со счетчиком пневматических импульсов, а нижние концы капилляров погружены в исследуемую жидкость на различные глубины равномерно по ее объему.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства, дли определения поверхностного натяжения жидкостей.

Устройство состоит из сосуда 1 с исследуемой жидкостью, измерительных калиброванных капилляров 2 одинакового внутреннего диаметра различной длины, пневматического логического элемента ИЛИ-НЕИЛИ 3 и счетчика 4 пневматических импульсов. .

Верхние концы всех измерительных капилляров 2 установлены на одинаковом расстоянии Н от свободной поверхности жидкости в сосуде 1, а нижние - на различной глубине в исследуемой жидкости по ее объему.

Измерение динамического поверхностного натяжения жидкостей с помощью предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

В сосуд 1 с исследуемой жидкостью опускают все измерительные калиброванные капилляры 2 одинакового внутреннего диаметра различной длины таким образом, чтобьг верхние концы их были установлены на одинаковом расстоянии от свободной поверхности жидкости в сосуде 1, а нижние были размещены равномерно по объему исследуемой жидкости.

На вход устройства подают питающий воздух при стабилизированном давлениипорядка 14 КПа. Логический элемент ИЛИНЕ-ИЛИ типа «Волга изготовлен таким образом, что когда давление в суммарном объеме над менисками жидкости в измерительных капиллярах, которые подключены к одному выходу логического элемента, является мёньщим некоторого значения, струя воздуха, внутри этого элемента будет направлена к первому выходу. Если давление в суммарном объеме над менисками жидкости в капиллярахстанет больщим определенного значения избыточного давления, то благодаря действию обратной связи (струи

воздуха под давлением через дроссель 5 струя в логическом элементе переключится на второй его выход. На вход счетчика 4 импульсов поступит пневматический сигнал. По истечении некоторого промежутка времени, достаточного для уменьщения давления над менисками жидкости в капиллярах до предыдущего значения благодаря истечению воздуха через дроссель 5 логического элемента, струя воздуха в логическом элементе снова возвратится в исходное состояние, т. е. переклю.чится на первый выход. Частота переключений струи воздуха внутри логического элемента с первого выхода на второй будет функцией суммарного объема воздуха над менисками жидкости в измерительных калиброванных капиллярах, который, в свою очередь, является функцией среднего значения динамического поверхо ностного натяжения исследуемого раствора по всему его объему. Увеличение поверхностного натяжения исследуемого раствора ПАВ приводит к больщей высоте поднятия менисков жидкости в капиллярах, т. е. к

уменьщению суммарного объема воздуха над менисками. Последнее приводит к уменьщению времени, необходимого для увеличения давления в суммарном объеме до значения, достаточного для переключения струи воздуха в логическом элементе под действием этого давления с одного выхода на второй, а это, в свою очередь, - к увеличению частоты выходных сигналов, считываемых счетчиком пневматических импульсов.

При уменьщении поверхностного натяJ жения исследуемого раствора ПАВ частота пневматических импульсов уменьщается.

Таким образом, предлагаемым устройством возможно измерять среднее значение динамического поверхностного натяжения растворов ПАВ но всему объему, что приводит к значительному повыщению точности измерений поверхностных свойств растворов ПАВ.

Формула- изобретения

Устройство для определения поверхлостного натяжения жидкостей, содержащее измерительный капилляр с калиброванным внутренним отверстием и,сосуд для исследуемой жидкости, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности определения динамического поверхностного натяжения,

оно дополнительно снабжено пневматическим элементом ИЛИ-НЕ-ИЛИ, счетчиком пневматических импульсов и системой измерительнь1х капилляров одинакового внутреннего диаметра различной длины, причем верхние концы измерительных капилляров установлены на одинаковом расстоянии от свободной поверхности жидкости в сосуде, внутренние их полости соединены между собой и с логическим элементом ИЛИ-НЕИЛИ , второй вход которого соединен со

счетчиком пневматических импульсов, а нижние концы капилляров погружены в исследуемую жидкость на различные глубины равномерно по ее объему.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. W D Harkins, H. F. Jordan «A method lor the determination o.f surface and interfacial tension from the maximum pullon a ring. Journ. Amer. Chem. Soc. 52, №5, 1751 - 1772, 1930 (прототип).