液体表面张力测定..docx

2015年春季学期研究生课程考核（读书报告、研究报告）学生所在院（系）:材料学院学生所在学科:材料加工工程学生姓名:学号:毛细管上升法测试季铵型离子液体([N222(n)]Tf2N)的表面张力Measurement of Surface Tension on Quaternary Ammonium-based Ionic Liquids ([N222(n)]Tf2N) by Capillary Rise Method摘要综述了表(界)面张力的测量原理和方法;详细分析了适合高温、高压、不同气氛影响以及动态表面张力的测量方法、表面张力仪器建立时需要注意的问题和影响测量结果准确度的因素以及其发展趋势;指出了在煤液化工艺和石油加氢工艺中考察气氛对表面张力影响时最好采用最大气泡法和悬滴法。关键词:表面活性剂;表面张力;界面张力;测量;方法Abstract:The theoretical backgrounds and methods for measurement of surface(interfacial)tensionwere reviewed.Methodsthat suitable for the measurement of surface tension under high temperature,high pressure,influence of different gases,aswell as dynamic surface tension measurementwere discussed in detail.Issues to be paid attention during the establishment ofsurface tension measuring device and the factors thateffects the accuracy of the measurement result aswell as the developmenttrend of surface tension measurementmethodswere also described.In order to examine the influences of hydrogen and/orotherGaseson the surface tension measurement result in coal liquefaction processes and petroleum hydrogenation processes,it isrecommended to adoptmaximum bubble pressure method and/or pendent drop method.Key words:surfactant;surface tension;interfacial tension;measurement;method前言表面张力σ是化工过程开发和理论研究中常用的基础数据,它影响着蒸馏、冷凝、气体吸附、萃取等单元操作过程。由于液体混合物表面相的成分不同于总组分,液体混合物的表面张力并不是纯组分表面张力的一个简单函数,它一般小于纯组分表面张力的摩尔平均值[1],其线性偏离反映了混和过程中结构和内聚力的变化,混合物的表面张力测量和预测在工业上具有重要的实际意义。高压时由于气体在液体中的吸附、溶解使过程复杂化,这又能引起界面的交换、样品蒸气压的增加、液体水平的改变、液体密度的增加以及体相密度差下降,各种气体对表面张力的影响程度也不同。高压下表面张力数据极其匮乏,然而其在工业中的意义很大,如柴油发动机中,燃料在高温高压下注入燃烧室,这些条件下的界面行为没有理解清楚,喷雾过程中,只考虑纯烷烃及其蒸汽远远不够,还需要考虑压力的影响;煤炭直接液化工艺中需要考察H2对液化油馏分的表面张力影响;石油加氢裂化工艺需要考察H2和惰性气体对石油的表面张力影响。原理当液体完全湿润管壁时,液-气界面与固体表面的夹角(接触角)为零,则接界处的液体表面与管壁平行而且相切,整个液面呈凹态形状。如果毛细管的横截面为圆形,则半径越小,弯月面越近似于半球形。若液体完全不湿润毛细管,此时的液体呈凸液面而发生毛细下降,通常情况下液体与圆柱形毛细管间的接触角θ介于0°-180°，即液体对毛细管的湿润程度处于完全湿润与完全不湿润之间。如图1所示,干净的毛细管浸入液体内部时,如果液体间的分子力小于液体与管壁间的附着力,则液体表面呈凹形。此时表面张力产生的附加力为向上的拉力,并使毛细管内的液面上升,直到液柱的重力与表面张力相平衡:2πrσcosθ=πr2(ρ1-ρg)gh(1)化简公式(1)可得:σ=(ρ1-ρg)ghr2cosθ(2)式中: