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[油分析专区] 如何选用表面张力仪(界面张力仪)

发布时间：2009/6/9 阅读次数：851 字体大小: 【小】【中】【大】

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如何选用表面张力仪（界面张力仪）

我们一般把液相－气相之间的张力称为表面张力，例如我们说20℃时水的表面张力是72.75，就是指水与空气界面上的表面张力。我们又把液相－液相之间的张力称为界面张力，如石油行业三次采油需要测量驱油剂和原油之间的界面张力。上述分类尽管不是十分严谨，但符合一般用户习惯的理解，在下文中继续沿用。至于液固接触角/固体表面能等性能的测试，在《如何选用接触角测量仪》一文中阐述，这里不在重复。

　　全自动张力仪是一种用物理方法代替化学方法的简单易行的测试仪器，用其可以迅速准确地测出各种液体的表/界面张力值。不仅是科研、教学之必备仪器，还应用于绝大部分生产行业。测量方法主要有铂金板法、铂金环法、旋转滴法、悬滴法、气泡压力法，以下分别介绍其相应的仪器型号、适用范围和应用方向。

1、JK99系列全自动张力仪（兼容铂金板法和铂金环法）：

●铂金板法：当感测浸入到被测液体后，白金板周围就会受到表面张力的作用，液体的表面张力会将白金板尽量地往下拉。当液体表面张力及其他相关的力与平衡力达到均衡时，感测白金板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。

●铂金环法：由于被广泛应用于du Nouy表面张力仪，这种方法又称为du Nouy法，并因之操作简便而被广泛使用。白金环法这个称法是因测试部分与液体样品间会形成一个环形而得的。

●JK99系列全自动张力仪主要用于测量常规表/界面张力，因为其操作简便（一键式全自动）、测量速度快（3秒）、重复性好、测量精度高等特点，是目前应用最多的张力仪。缺点是不能测量超低界面张力（如驱油剂和原油之间的界面张力应该是10^-5mN/m，不能用JK99系列测量）。

●JK99系列全自动张力仪采用进口传感器，尽管成本较国产扭力丝传感器高出很多，但确保了测量精度。同时采用了双控温技术，内置电控温加热或外接浴控温可供选择。

●JK99B型必须连接电脑才能使用，JK99C型为一体两用机，内置液晶数显和小型打印机，可以单机独立操作，也可连接电脑控制观察张力曲线动态变化。两种型号精度等其他参数完全一致。

2、JJ2000系列旋转滴全量程表/界面张力仪（采用旋转滴法）

●旋转滴法：旋滴法的基本原理是根据Bashforth－Adams方程从滴的形状和尺寸求出界面张力，通过旋转使液滴处于一定的离心力场之中，调节转速可改变液滴的平衡形状以便于测定。主要测量超低界面张力。

●JJ2000系列主要应用于测量超低界面张力，特别在石油行业使用最多（例如前面提到的石油行业三次采油需要测量驱油剂和原油之间的界面张力）。值得指出的是，尽管该系列是全量程的张力仪，但是由于其方法和仪器的特性，在测量常规表/界面张力时反而不如JK99系列便捷、经济、精确。

●JJ2000系列旋转滴全量程表/界面张力仪采用高级连续变倍光学系统配合日产CCD摄像头，数字图像传入电脑，每毫米55-315像素连续变倍可调。计算机直接设定工作温度（电控温）和转速，视频光学系统采集图像，在计算机上测量。高速同步电机传动，转速范围1000-10000r/min，控制精度：0.1% 。LED冷光源，使用寿命长，不发热。

3、JC2000系列静滴接触角/界面张力测量仪（采用悬滴法）

●悬滴法：通过处理最大的液滴的图像来计算表面张力

●JC2000系列静滴接触角/界面张力测量仪主要应用于测量液固接触角和固体表面能（详见《如何选用接触角测量仪》一文），但也附带有悬滴法测量表/界面张力的功能。悬滴法测量表面张力方法经典、图像直观、数据可靠，但是对操作人员要求很高，测试张力也没JK99系列快捷，可以作为科研和教学使用，不适用于生产线上批量测试数据。

4、JO05在线全自动张力仪（采用气泡压力法）

●气泡压力法：毛细管与气体接口和灵敏压力传感器相连，气体通过毛细管，在毛细管端形成气泡，并测出此气泡的压力，转换成表面张力。

●JO05在线全自动张力仪由于其采用气泡压力法的特性，非常适用于在线连续自动检测，例如环境部门可以使用该设备对自然水体的水质变化和工矿企业的污水排放源进行有效的检测。

附件：全量程旋转滴表（界）面张力仪TX-500C和JJ2000B对照表

TX500C	JJ2000B	比较
外观：一般	外观：美观	JJ2000B优
噪音：较大	噪音：即使达到10000r/min仍较低	JJ2000B优
软件：一般	软件：人机交互友好	JJ2000B优
功能：测量表（界）面张力	功能：测量表（界）面张力、接触角	JJ2000B优
测量范围：表面及界面张力1´10^-5 –100mN/m	测量范围：表面及界面张力1´10^-5 –100mN/m	相同
千分卡尺：测量范围0-6mm，测量精度0.001mm（考虑到人为目测因素，这个精度不可能实现）	高级连续变倍光学系统配合日产CCD摄像头，数字图像传入电脑，每毫米55-315像素连续变倍可调。	JJ2000B优
一体机结构，数字化电路，仪器台面LED数字显示，用计算机进行操作或单机操作	一体机结构，数字化电路，用计算机进行操作	类似
一台计算机可控制多台主机	可设置	类似
计算机直接设定工作温度和转速，视频光学系统采集图像，在计算机上测量	计算机直接设定工作温度和转速，视频光学系统采集图像，在计算机上测量	相同
可截取图像计算张力（屏幕快捷窗口显示最近拍摄图片12张），列表生成张力变化曲线	可设置	类似
双控温技术，内置加热或外接浴控温，温度控制范围0-100°C，温度显示精度：±0.1°C	电控温，采用日本欧姆龙控温器，可控加热，室温～100℃	JJ2000B
高速同步电机传动，转速范围1000-10000r/min，控制精度：0.1%	高速同步电机传动，转速范围1000-10000r/min，控制精度：0.1%	相同
静音光源，使用寿命大大优于普通频闪灯，既可频闪又可常亮，方便观测	LED冷光源，使用寿命长，不发热	JJ2000B优
高纯度石英玻璃样品管内径：2mm，6mm	6mm	类似
视频光学系统6.5倍光学变倍，两倍视频软件变倍；视频检测系统分辩率：768´576像素；视频采集速率：30帧/秒；视频传输速率：150兆/秒	视频光学系统0.7～4.5倍光学连续变倍，视频检测系统分辩率：768´576像素；视频采集速率：30帧/秒；视频传输速率：150兆/秒	JJ2000B优
RS-232串口（测试数据）；VIDEO RCA接口（视频采集）	RS-232串口（测试数据）；VIDEO RCA接口（视频采集）	相同
220V / 50 Hz ±10%或110V / 60Hz ±10%	220V / 50 Hz ±10%或110V / 60Hz ±10%	相同

结论：1、上述比较已经不容置疑的显示出JJ2000B的优越性。

2、JJ2000B的生产厂家――上海中晨数字技术设备有限公司科技前瞻、实力雄厚，是胶体与界面、粉体技术、纺织纤维等测量仪器的专业开发生产商，拥有其软、硬件的完全知识产权，能够保障用户的售后维护、升级、服务的权利，并负责免费送货上门安装调试培训。自主开发生产的八大系列数十种专业产品序列不仅做到进口替代，还大量出口。

3、由于TX500C是在它的目测型的原型机上拼凑了视频图像分析，设计有诸多缺陷。某些技术指标的提法也带有严重的误导成份，如使用它的千分卡尺的“测量范围0-6mm，测量精度0.001mm”用来表征TX500C的技术指标非常不合适。

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