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| 标准编号 | GB/T 27842-2011 (GB/T27842-2011) | | 中文名称 | 化学品 动态表面张力的测定 快速气泡法 | | 英文名称 | Chemicals - Test method for dynamic surface tension - Fast-bubble technique | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | A80 | | 国际标准分类 | 13.300; 11.100 | | 字数估计 | 13,156 | | 发布日期 | 2011-12-30 | | 实施日期 | 2012-08-01 | | 引用标准 | ASTM D1193; ASTM D1331; ASTM E1 | | 标准依据 | 国家标准批准发布公告2011年第23号 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | | 范围 | 本标准规定了化学品快速气泡法测定动态表面张力的原理、意义和用途、仪器和设备、试剂和材料、校准和规范化、实验步骤、计算和报告。本标准适用于表面形成瞬时液-气界面自由能的测定。本标准适用于试验温度下, 蒸汽压小于等于30.0kPa并且运动粘度小于等于4.0 mm/s的液体。 | GB/T 27842-2011
Chemicals.Test method for dynamic surface tension.Fast-bubble technique
ICS 13.300;11.100
A80
中华人民共和国国家标准
化学品 动态表面张力的测定
快速气泡法
2011-12-30发布
2012-08-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准与美国试验与材料协会标准ASTMD3825-90:2005《快速气泡法测定动态表面张力的标准
的技术内容相同。
本标准进行了下列编辑性修改:
---用“本标准”代替“本试验方法”;
---删除原ASTM标准前言、关键词等资料性部分;
---将所有的单位及其数值换算成我国法定计量单位;
---对原有缺失标题的图、表增补标题,并统一调整了全文的图、表、公式编号。
本标准由全国危险化学品管理标准化技术委员会(SAC/TC251)提出并归口。
本标准起草单位:中国检验检疫科学研究院、中国化工经济技术发展中心、江苏煤化工程设计研究
院有限公司、中化化工标准化研究所。
本标准主要起草人:李晞、陈会明、王晓兵、杨挺、郭新宇。
化学品 动态表面张力的测定
快速气泡法
重要提示:本标准无意陈述使用本标准所涉及的所有安全问题(如果有)。本标准的使用者在使用
前,有责任咨询和制定适当的安全和健康规范,并确定其是否符合相关法律规定。相关警告声明见7.3、
7.4和7.5。
1 范围
本标准规定了化学品快速气泡法测定动态表面张力的原理、意义和用途、仪器和设备、试剂和材料、
校准和规范化、实验步骤、计算和报告。
本标准适用于表面形成瞬时液-气界面自由能的测定。
本标准适用于试验温度下,蒸汽压小于或等于30.0kPa并且运动黏度小于或等于4.0mm/s的
液体。
注:更高黏度的液体尚未进行研究。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
thermometers)
3 术语、定义和符号
3.1 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1
表面张力 surfacetension
液相和气相界面上的表面自由能,mN/m。
3.1.2
气泡频率 bubblefrequency
起泡速率(每秒内的起泡数目),s-1。
3.1.3
气泡压力 bubblepressure
ΔP
宽口径毛细管最大压力(P1)与窄口径毛细管最大压力(P2)之差,Pa。
3.1.4
死时间 deadtime
t0
一个气泡从开始产生到完成所需时间,ms。
3.1.5
死时间百分率 deadtime%
一个循环(t+t0)中死时间所占的百分率,%。
3.1.6
表面时效 surfaceage
新产生一个气泡所需时间,ms。
3.2 符号
下列符号适用于本文件。
D---密度,kg/m3;
ΔP---最大压力差,Pa;
P1---宽口径毛细管最大压力,Pa;
P2---窄口径毛细管最大压力,Pa;
r---半径,mm;
S---气泡频率,s-1;
t0---死时间,ms;
t---表面时效,ms;
γ---表面张力,mN/m。
4 方法原理
浸入液体的毛细管尖端形成气泡所需的压力通过气体流速来测定,该气体流速提供了一系列气泡
频率。可用压力和校准常数来计算不同表面时效下的动态表面张力。
5 意义和用途
5.1 本方法适用于一种或多种成分移动至表面的混合物,也可用于液态纯物质。
5.2 在设计混合液处理设备,如蒸馏塔时,需用到此类数据。
6 仪器和设备
6.1 起泡装置:水套式(见图1)。
6.2 恒温控制装置:使用循环水让起泡器处于特定温度下。
6.3 烘箱:温度可达到105℃,防爆。
6.4 压力传感器:阻膜张力计,时间常数小于或等于25ms,0Pa~2000Pa,精度为±2%。
6.5 开关电源:供张力计使用。
6.6 示波镜:扫描时间小于0.020s。
6.7 过滤后(5μm)的空气源:其压力调节器的压力值可比周围环境高0kPa~724kPa。
注:如果有液体氧化的问题,可使用氮气代替氧气。
6.8 温度计:测量范围适宜,并符合ASTME1要求。
a---水套;
b---宽口径毛细管(内径=2.0mm±0.1mm);
b′---窄口径毛细管(内径=0.11mm±0.1mm);
c---进气歧管;
d---压力传感器;
e---旋塞阀;
f---温度计;
g---通风管路。
注:b和b′的末端应角切至相同水平面,并加工细磨(例如,44μmS;C)。
图1 起泡装置
7 试剂和材料
7.1 试剂的纯度:所有试验均应使用试剂级的化学品。如果能够确定试剂的纯度能满足使用需要,并
且不会降低试验准确性,也可使用其他级别的化学品。
7.2 水的纯度:除非另有说明,本标准所用水为符合ASTMD1193的Ⅲ型试剂水。
7.3 校准液:试剂级,表面张力范围应大。丙酮、甲苯、乙醇和甲醇均符合该要求。
a) 丙酮:(警告:极度易燃。其气体可能导致闪火。见附录A中A.1)。
b) 甲苯:(警告:易燃。气体有害。见附录A中A.6)。
c) 乙醇:(警告:易燃。气体有害。见附录A中A.5)。
d) 甲醇:(警告:易燃。变性。见附录A中A.4)。
7.4 洗液:铬酸洗液(警告:造成严重烧伤。已知的致癌物质和强氧化剂,与有机物质接触可能引起火
灾。吸湿。见附录A中A.2)。
7.5 氮气:不会与试液以及浓度小于100mg/L的CO2 和胺发生反应的适宜纯度(警告:高压下的压
缩气体。见附录A中A.3)。
8 校准和规范化
8.1 用洗液清洗起泡器,然后用水冲洗(警告:洗液可造成严重烧伤。已知的致癌物质和强氧化剂,与
有机物接触可能引起火灾。吸湿,见附录A中A.2)。起泡器在水中浸泡48h,最后用水冲洗。
8.2 按图2所示装配设备,将恒温器设置到预期温度。
注:如果未规定试验温度,建议采用25℃±0.1℃。
a---水套;
g---通风管路;
h---桥开关电源;
i---示波镜;
j---恒温器;
k---针形阀;
m---压力调节器;
n---过滤器,5μm。
图2 仪器的装配1)
1) 装配时不应使用硅脂润滑旋塞阀或终端连接。
8.3 对照合适的定时器,校准传感器和示波镜的纵坐标。
8.4 用合适的方法测量宽口径毛细管(b)的内径(r),精确度为±5%。
8.5 在起泡器中加水至半满;然后将其与恒温控制装置连接,平衡至试验温度。
8.6 使气体以给定的速率S=0.5s-1通过窄口径毛细管(b′),并记录最大压力作为P2。(警告:高压
下的压缩气体。见附录A中A.3)。
8.7 打开宽口径毛细管的旋塞阀(e),记录压力作为P1。
8.8 排空起泡器,并在烘箱中烘干。
8.9 在起泡器中加入乙醇或甲醇至半满,重复8.5~8.8的步骤。
8.10 使用其他三种校准液重复8.9步骤。
8.11 用式(1)分别计算五种液体的校准常数A:
A=γ/ΔP(1+675rD/ΔP) (1)
求出结果的平均值。
通常,指南中D值已满足要求。但是还应知道每次提供的各种校准液的γ真值;如果无法从其他
记录中得到该值,可根据ASTMD1331的试验方法或其等效方法进行测定。
9 试验步骤
9.1 按照8.1清洗起泡器,并在烘箱内烘干。
9.2 在起泡器中加入试液至半满,将其与恒温控制装置连接并平衡。
9.3 关闭宽口径毛细管上的旋塞阀(e)。
a) 按照8.6使干燥气体通过窄口径毛细管,并记录P2 值。
b) 同步扫描电路,使压力曲线重合而不发生偏移,扫描速度记录为S。
注:避免以2S或3S的速度同步进行,以目视方式观察气泡。
c) 打开旋塞阀,并记录P1 值。
9.4 关闭旋塞阀,使用针形阀(k)增加流速至给定值S=1.0s-1,并记录下S和P2。打开旋塞阀,检
查P1。
9.5 继续加倍气体的流速,记录每一步的S和P2,直至有证据表明死时间出现在右侧,如图3中的理
想显示。此后,应根据显示的横坐标,记录t0 或死时间百分率。记录每一步的P1。
图3 S≈16s-1时的理想示波镜显示
注:对于类似装置,根据经验得到式(2):
t0 =31.9-0.25S (2)
该公式可作为t0 的观察性指南,但由于存在不确定的多维度差异,不能用它来计算结果。
9.6 继续加倍气体的流速,记录每一步的S、P2、t0 和P1,直至有规律的气泡生成停止,表示为P2 值的
突然增加。
注:停止取决于γ和黏度,以及一些设备的因素。使用水和表面活性剂所得到的最高速度S=50s-1。使用黏度最
大的液体(黏度为4mm2/s的苯胺)时,出现停止情况的最低速度S=20s-1。
9.7 将气体流速降低至初始值S=(0.5±0.01)s-1,重新测定P2 和P1。如果差值ΔP的变化超过了
9.3中规定值的±2%,应记录在试验过程中可证明样品性质发生变化的实际情况。
10 计算
10.1 利用式(3)或式(4)计算每一流速的表面时效:
t=(1000/S)(1-%t0/100) (3)
t=(1000/S)-t0 (4)
10.2 利用式(5)计算每一流速的表面张力:
γ=AΔP(1+675rD/ΔP) (5)
10.3 绘制出γ和对应t的关系曲线,并内插加入t=25ms或其他特定表面失效时的γ值。
11 报告
11.1 报告所有流速下的γ和t值(通常为6或7)。
11.2 综合报告可包含t=2000ms时的γ作为静态表面张力,以及t=25ms或其他指定时间的γ作
为动态表面张力。
11.3 如果9.7中得到的ΔP与9.3中的原始测量值稍有不同,报告试验过程中液体的变化,以mN/m
表示。
附 录 A
(规范性附录)
警 告 声 明
A.1 丙酮
极度易燃,气体可能导致闪燃。
远离热源、火花和明火。
保持容器密封。
使用时应有适宜的通风。
气体可远距离传播,并引起暴燃。
避免蒸汽聚集,排除所有的火源,尤其是非防爆性的电气设备和加热器。
避免长时间吸入蒸汽或喷雾。
避免与眼睛和皮肤接触。
如有溢出,吸干并用大量的水冲洗。
如有着火,使用水、干粉灭火剂、CO2 或泡沫灭火剂灭火。
A.2 铬酸(洗液)
造成严重烧伤。已知的致癌物质。
强氧化剂---接触其他材料可着火。吸湿。
切勿与眼睛、皮肤和衣服接触。
避免吸入蒸汽或烟雾。
保持容器密封。
使用时应有适宜的通风。
不得内服。
作业后彻底洗净。
如有溢出,用过量的碳酸钠吸收,再用大量的水冲洗。
A.3 压缩气体、氮气
高压下的压缩气体。气体会减少呼吸所需的氧气。
保持容器密封。
使用时应有适宜的通风。
除非通风充分,不得进入储存区。
始终使用压力调节器。打开气瓶阀门前先释放调节器压力。
不得向有气体的气瓶内传送另一种气体。不得在气瓶内混合气体。
切勿跌落气瓶。确保气瓶始终放于支架上。
开启气瓶阀门时,应远离气瓶出气口。
气瓶应避开阳光并远离热源。
避免将气瓶放置于腐蚀环境......
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