界面张力的测定

实验油品界面张力的测定
一、目的与要求
学习吊片法测量液体表面张力的原理和方法。

二、原理
三、测定步骤
(a)将干净滤纸剪成边长约2.0 cm的长方形小条，测量底边长l后，固定在与天平相连的挂钩上，调整纸片，使下底边保持在水平状态（为什么）；
(b) 称出洁净烧杯重量m杯，然后加入约30 ml的油，用天平称出油和烧杯总量为
m油+杯, 则m油= m0-m杯, 取下烧杯后置天平为“0”
(c)调节升降台，待纸片为液体润湿后，将纸片脱离液面，将天平读数置“0”；
(d)接触法：调节升降台，使液面缓缓上升，直至吊片底边刚好和液面接触，记录下天平的读数m，则拉力ΔW=m· g；
(e)脱离法：升高液面，使部分吊片浸入液面以下，然后调节升降台，使液面缓缓下降，直到吊片即将脱离液面，记录下此时的读数m’，ΔW’=m’· g； (f)重复操作步骤（d）、（e），共测量6次；。

界面张力仪的概念和测量方法张力仪如何操作界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，如其中一相为气体，这种界面通常称作为表面。

严格说表面应是液体和固体与其饱和蒸汽之间的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面。

常见的界面有：气—液界面，气—固界面，液—液界面，液—固界面，固—固界面。

与表面张力不同，处在界面层的分子，一方面受到体相内相同物质分子的作用，另一方面受到性质不同的另一相中物质分子的作用，其作用力未必能相互抵消。

因此界面张力通常要比表面张力小得多。

界面张力仪一般测试的是液—液的界面张力或液—气的表面张力。

界面张力仪依据测试原理的不同可分为二种：铂金环法和铂金板法（请参见右图）。

铂金环法是一种传统的测试方法，从制造到现在有约70年左右的时间。

它是用直径0.37mm的铂金丝做成周长为60mm的环。

测试时先将铂金环浸入二种不相混合液体的界面（或液面）下2—3mm，然后再渐渐将铂金环向上提，环与液面会形成一个膜。

膜对铂金环会有一个向下拉的力，测量整个铂金环上提过程中膜对环所作用的最大力值，再换算成真正的界面（表面）张力值。

由于这种方法测试起来比较麻烦，测试误差也比较大，已快速被铂金板法所取代。

铂金板法应用的历史在国外也不到20年，进入国内就更晚了。

基于铂金板法的表面/界面张力仪技术要求高、制造难度大，真正被国内用户广泛使用的还是近几年随着国产铂金板法的全自动表面/界面张力仪的研发成功并投入市场。

铂金板法是用24mm10mm0.1mm的铂金板，表面进行喷砂粗化处理，为的是更好地与被测液体润湿。

测试时将铂金板轻轻地接触到界面（或表面），由于液体表面张力的作用会将铂金板往下拉，当液体的表面张力及其他相关的力与仪器测试的反向的力达到平衡时，测试值就稳定不变，假如是蒸馏水、乙醇等纯物质，整个测试过程较快只有几秒钟。

界面张力仪使用前参数设定界面张力仪是由扭力丝、铂金环、支架、杠杆架、蜗轮付等部分构成的，当感测到铂金环浸入到被测液体后，四周就会受到表面张力的作用，液体的表面张力会下拉铂金环，当液体表面张力及其他相关的力与平衡力达到均衡时，感测铂金环就会停止向液体内部浸入，这时候，仪器的平衡感应器就会测量浸入深度，并将它转化为液体的表面张力值。

界面张力测定方法说明
1、实验仪器
Texas500C型或Texas500型旋转滴界面张力仪。

2、界面张力测定条件
实验温度：油藏温度（65℃）；
转动周期：12毫秒/转。

3、需要测定的油水物性参数
油藏温度下的原油密度和表面活性剂水溶液密度；
油藏温度下表面活性剂水溶液的折光率。

4、界面张力随时间变化曲线测定
根据油滴形状随时间变化情况，选择适当的时间间隔测定油滴的宽度（直径）和长度。

当油滴的长度和宽度比>4时，仅测定油滴宽度即可。

（注意：当油滴的长度和宽度比<4时，则需同时测定油滴的宽度和长度，并通过使用相应的校正系数，计算油水界面张力。

）
当油滴形状变化较快时，可以较短的时间间隔（2~10 min.）测定油滴的宽度，尽可能记录下最小的油滴宽度，由此可计算得到瞬态最低界面张力值。

当油滴形状变化不大时，可以较长的时间间隔（20 min.）测定油滴的宽度，直至油滴宽度基本稳定，由此可计算得到平衡界面张力值。

一般测定时间为2小时。

大量研究表明：对于无碱表面活性剂驱油体系，表面活性剂在油水界面达到分配平衡所需时间一般较长，故对无碱表面活性剂降低油水界面张力性能评价更应注意保证充分的测定时间。

按公式计算油水界面张力，并绘制界面张力随时间变化情况。

5、表面活性剂溶液体系配制
按表面活性剂的有效含量配制2~5%的母液，在保证样品充分溶解均匀的条件下，使用表面活性剂母液稀释配制待测浓度的小样。

建议表面活性剂检测浓度为0.05%、0.1%和0.4%。

第九章 聚合物熔体界面张力的测定9-1概述通过两种（或多种）聚合物进行共混改性，在性能上取长补短或取得协同效应是制备高性能聚合物材料的一个重要途径，并已在工业部门得到了广泛应用。

在聚合物组成确定之后，共混材料的性能将取决于相形态。

在共混过程中，共混体系的相形态受到许多参数的影响，如组分的流变性能、相容性、浓度、加工流场等。

其中，聚合物的相容性决定着相与相之间的粘接性以及界面状况，成为控制共混物形态的一个重要因素，而界面张力则是决定组分间相容性的代表性参数。

图9-1：两相聚合物链段的相互扩散（ 相界面， 聚合物1， 聚合物2）聚合物共混物界面往往由一个有限厚度（通常<0.1μm ）的界面层组成。

在此区域中，各组分聚合物大分子链段相互扩散 (如图9-1所示)，组分物质与能量从一相连续地变化至另一相。

在同一相中，压力是均匀且各相同性的，没有因物质迁移而引起的能量损耗。

而将物质由一相迁往界面区域时，则需要净能量。

这一建立单位面积所作的可逆功即为热力学意义上的界面张力： T,P,n A()S∂Γ=∂ （9-1）式中，Γ是界面张力，A 是整个体系的Gibbs 自由能，S 是界面面积，P 为压力，n 为体系中物质的摩尔数，T 是温度。

聚合物共混过程实际上是一相的组分逐步分散在另一相中形成所谓分散相的过程。

假设分散相的一个独立的液滴在不相容的液态基体中承受简单剪切，液滴的变形则是受界面张力数Ca （capillary number ）所控制。

界面张力数的定义为m Ca R /=ηγΓ& （9-2）式中，m η为基质粘度，γ&为剪切速率，R 为液滴半径。

变形的液滴只有在粘性应力（γη&m ）与界面力（/R Γ）相当时，才能达到平衡态（稳定态）。

当界面张力数超过临界值时，液滴形变增大直至液滴破裂。

由此可见，液滴形变、破裂的方式除了受粘性应力的影响外，同样依赖于界面力所达到值。

因此，准确获取界面张力对于预测流动引起的共混形态是很重要的。

表面活性剂界面张力的测定滴体积法滴体积法是一种常用的测定表面活性剂界面张力的方法，原理是
滴体积法是基于表面张力多圈定律，利用测量液体滴的表面张力和体
积的变化，来求解表面活性剂的界面张力。

滴体积法由三个主要部分组成：滴形装置、测量装置和计算装置。

滴形装置用于采集测量样品中表面活性剂的界面张力信息，测量装置
用于添加滴体积测量样品，并记录相应的滴体积，计算装置用来计算
表面张力。

首先，对表面活性剂进行配制，将其加入准确浓度的调和液中，
调节pH值，温度等因素；然后，在滴形装置上放置测量样品，根据实
验程序，在测量系统中设置恒定滴体积、毛细管上滴和恒定时间间隔，当滴形和时间恒定后，利用测量装置采集滴体积；最后，通过计算装置，求得表面张力，以此间接测定表面活性剂界面张力。

滴体积法是一种实用性较强的表面张力测定方法，具有准确性高、操作简便、质量可控性好和体积有效利用等优势，可应用于工业表面
活性剂、非可溶性油和泡沫的界面张力测定中。

综上所述，滴体积法是一种有效的测定表面活性剂界面张力的方法，用于表面活性剂的界面张力测定，具有准确性高、操作简便、质
量可控性好和体积有效利用的优势，可以满足用户的不同需求。

因此，滴体积法可以很好地满足表面活性剂界面张力测定的需要，是一种十
分实用的仪器。

sy∕t53702018表面及界面张力测定方法摘要：一、表面及界面张力基本概念二、测定方法的重要性三、常见测定方法概述四、sy/t 5370-2018标准解析五、实验操作步骤及注意事项六、结果分析与讨论正文：一、表面及界面张力基本概念表面张力是液体分子间相互作用力的表现，它影响液体的形状和稳定性。

界面张力是液体与另一种液体或固体之间的作用力，它影响着两种液体之间的相容性和混合程度。

了解表面及界面张力的基本概念有助于我们更好地掌握液体性质及应用。

二、测定方法的重要性表面及界面张力在化工、石油、食品等行业具有广泛的应用。

正确测定表面及界面张力对于产品研发、生产过程控制及产品质量检验具有重要意义。

因此，研究表面及界面张力的测定方法具有很高的实际意义。

三、常见测定方法概述目前，常见的表面及界面张力测定方法有：滴液法、毛细管上升法、旋转法、表面张力仪法等。

这些方法在实际应用中各有优缺点，适用于不同场合和需求。

四、sy/t 5370-2018标准解析sy/t 5370-2018《表面及界面张力测定方法》是我国石油行业标准，针对石油产品表面及界面张力的测定提出了具体要求。

本标准主要涵盖了测定方法、实验设备、试验条件、数据处理等方面的内容，为我国石油行业表面及界面张力测定提供了规范化指导。

五、实验操作步骤及注意事项1.选用合适的测定方法，如滴液法、毛细管上升法等。

2.按照标准要求准备实验设备及试剂。

3.确保实验环境温湿度适宜，避免对测定结果的影响。

4.按照实验方法进行操作，注意控制实验条件，如溶液浓度、测定速度等。

5.记录实验数据，进行数据处理和分析。

6.实验过程中应注意安全，佩戴实验室防护用品，避免液体飞溅对人体造成伤害。

六、结果分析与讨论根据实验数据，分析表面及界面张力的变化规律，探讨影响因素。

通过对比不同方法、不同条件下测定结果的差异，评估测定方法的准确性和可靠性。

同时，结合实际应用需求，对测定方法进行优化和改进，提高表面及界面张力测定的效率和准确性。

中国石油大学 油田化学 实验报告实验日期:成绩:班级: 学号:姓名: 教师:同组者:表面活性剂的性能测定与评价一、实验目的1.学会一种表面活性剂的表面张力的测定原理和方法，并掌握由表面张力计算临界胶束浓度（CMC ）的原理和方法，学习Gibbs 公式及其应用。

2.学会表面活性剂溶液与原油的油水界面张力的测定原理和方法，并掌握超低界面张力在三次采油中的作用原理。

二、实验原理表面活性剂分子是由具有亲水性的极性基团和具有憎水性的非极性基团所组成的有机化合物，当它们以低浓度存在于某一体系中时，可被吸附在该体系的表面上，采取极性基团向着水，非极性基团脱离水的表面定向，从而使表面自由能明显降低。

1.表面活性剂的表面张力及CMC 的测定单位表面具有的表面能叫表面张力。

在一定温度、压力下纯液体的表面张力是定值。

但在纯液体中加入溶质，表面张力就会发生变化。

若溶质使液体的表面张力升高，则溶质在表面相表面层的浓度小于在溶液相内部的浓度；若溶质使液体的表面张力降低，则溶质在溶液相表面层的浓度大于在溶液相内部的浓度。

溶质在溶液相表面的浓度和相内部的浓度不同的现象叫吸附。

在一定温度、压力下，溶质的表面吸附量与溶液的浓度、溶液的表面张力之间的关系，可用吉布斯（Gibbs ）吸附等温式表示：dcd RT c σ-=Γ（1）式中：Г——吸附量（mol/L ）c ——吸附质在溶液内部的浓度（mol/L ） σ——表面张力（N/m ）R ——通用气体常数（N ·m/K ·mol ） T ——绝对温度（K ）通过实验若能测出表面张力与溶质浓度的关系，则可作出σ-c 曲线，并在此曲线上任取若干个点作曲线的切线，这些曲线的斜率即为浓度对应的d σ/dc ，将此值代入公式（1）可求出在此浓度时的溶质吸附量。

表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）是表面活性剂溶液非常重要的性质。

若使液体的表面扩大。

需对体系做功，增加单位面积时，对体系做的可逆功称为表面张力或表面自由能。

固液界面张力的测定方法固液界面张力，听起来像是个高大上的东西，但其实它跟我们的生活有着千丝万缕的联系。

想象一下，咱们在厨房里搞搞小实验，水和油这对“冤家”就能让你感受到这股神秘的力量。

水分子一边聚在一起，像一群小伙伴在开party，油分子呢，趁机在旁边悄悄溜走。

它们之间的张力就像一根无形的绳子，把它们拉得紧紧的。

这就是固液界面张力的基本概念，听起来简单，其实深奥得很。

咱们就聊聊这玩意儿怎么测吧。

咱们得准备一些材料。

别担心，不需要啥高科技的仪器。

一个简单的容器、一点水、一点油就足够了。

可以说这是“家常便饭”的实验了。

把水倒进容器里，油慢慢倒上去，你就能看到两者相互抵触的瞬间，简直就像在看一场精彩的“争吵”。

油浮在水面上，水和油之间的界面就是咱们想要测的张力。

感觉就像在两个人之间架了一根无形的绳子，想要分开它们却又无能为力。

真是让人想笑。

说到测量方法，有一种很简单又有趣的方式，叫做“滴定法”。

想象一下，咱们在给水面上滴油，像在给小朋友喂糖一样。

每滴油下去，水面就会因为那张力而微微变形，简直就像是水面在撒娇。

我们可以数一数，滴了多少滴油，才让水面上产生明显的变化。

这就能给咱们一个大致的张力值。

不过，这种方法可不是那么精准，毕竟是DIY的嘛，还是得心里有个数。

还有另一种更加科学的方法，叫做“拉伸法”。

这就需要一些小设备，比如一个夹具，来帮助我们测量。

把固体材料放在水面上，然后慢慢拉开，直到它和水面之间的界面断裂。

这个过程就像是在进行一场比赛，谁能坚持到最后。

这个方法的结果会更准确一些，就像是给你量身定做的测量方式。

咱们聊聊这界面张力对生活的影响。

比如说，你有没有注意到水珠在叶子上滚动的样子？那是因为界面张力的作用，让水珠变得圆滚滚的，像颗珍珠。

这种特性在很多地方都能见到，甚至连昆虫走在水面上都不怕掉下去，简直就是自然界的奇迹。

而在工业上，固液界面张力也很重要，影响着涂料的附着力、食品的口感，甚至还涉及到制药行业的生产。

石油产品对水界面张力测定法圆环法1适用范围本方法适用于非平衡条件下矿物油对水的界面张力的测定，实践证明，用本方法能可靠地指示出亲水化合物的存在。

2 试验性质预试、交接、大修3试验方法3.1 方法概要界面张力是通过一个水平的铂丝测量环从界面张力较高的液体表面拉脱铂丝圆环，也就是从水平油界面将铂丝圆环向上拉开所需的力来确定的。

在计算界面张力时，所测得的力要用一个经验测量系数进行修正，此系数取决于所用的力、油和水的密度以及圆环的直径。

测量是在严格、标准化的非平衡条件下进行，即在界面形成后1min 内完成测定。

3.2 仪器3.2.1 界面张力仪：备有周长为40或60mm的铂丝圆环。

3.2.2 圆环：用细铂丝制成一个周长为40或60mm圆度较好的圆环，并用同样细铂丝焊于圆环上作为吊环。

必须知道两个重要的参数，即圆环的周长，圆环的直径与所用铂丝的直径比。

3.2.3 试样杯：直径不小于45mm的玻璃烧杯或圆柱形器皿。

3.3 试剂蒸馏水。

3.4 准备工作3.4.1 仪器的准备3.4.1.1 用石油醚清洗全部玻璃器皿，接着分别用丁酮和水清洗，在用热的铬酸洗液浸洗，除去油污，最后用水及蒸馏水冲洗干净。

如果试样杯不立即使用。

应将试样杯倒置于一块清洁布上励干。

3.4.1.2 在石油醚中清洗铂丝圆环，接着用丁酮漂洗，然后在煤气灯或酒精灯的氧化焰中加热铂丝圆环。

3.4.2 仪器的校正3.4.2.1 按照制造厂规定方法，用砝码校正界面张力仪。

调节张力仪的零点。

3.4.2.2 再用砝码校正张力仪，使圆环每一部分都在同一平面上。

3.4.3 试样的准备试样用直径为150mm的中速滤纸过滤，每过滤约25mL试样后应更换一次滤纸。

注：试样不宜存放在塑料容器内，以免影响测试结果。

3.5 试验步骤3.5.1 测定试样在25℃的密度，准确至0.001g/mL。

3.35.2 把50～75mL25±1℃的蒸馏水倒入清洗过的试样杯中，将试样杯放到界面张力仪的试样座上，把清洗过的圆环悬挂在界面张力仪。