Способ определения концентрации и идентификации поверхностно-активных веществ в водных растворах



Способ определения концентрации и идентификации поверхностно-активных веществ в водных растворах
Способ определения концентрации и идентификации поверхностно-активных веществ в водных растворах
Способ определения концентрации и идентификации поверхностно-активных веществ в водных растворах

 


Владельцы патента RU 2469291:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ МЭИ") (RU)

Изобретение относится к области физических измерений. Определение концентрации и идентификация поверхностно-активных веществ в водных растворах заключается в том, что в исследуемом водном растворе определяют зависимость мгновенных значений поверхностного натяжения при увеличении площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух» и зависимость мгновенных значений поверхностного натяжения от времени при адсорбции ПАВ в объем раствора. Затем идентифицируют поверхностно-активные вещества, используя базу данных эталонных зависимостей, полученных аналогично с растворами, содержащими известные ПАВ в установленных концентрациях. При этом дополнительно измеряют разность мгновенных значений поверхностного натяжения в исследуемом водном растворе при уменьшении площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух», по которой определяют концентрацию с использованием калибровочных кривых, предварительно построенных для определения ПАВ, наиболее предполагаемых к обнаружению в исследуемых водных растворах. Далее осуществляют выбор калибровочной кривой по результатам идентификации, экспериментальную и эталонную зависимости мгновенных значений поверхностного натяжения в водном растворе от времени при адсорбции ПАВ в объем раствора снимают при минимальной площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух». Техническим результатом изобретения является повышение вероятности правильной идентификации и точности определения концентрации поверхностно-активных веществ в водных растворах. 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области физических измерений и может найти широкое применение для анализа и контроля водных сред промышленного и бытового назначения.

Известен способ определения концентрации поверхностно-активных веществ путем образования растворимых в хлороформе комплексных соединений поверхностно-активных веществ с красителем мителеновым голубым с последующим экстрагированием хлороформом и колориметрическим определением экстинкции окрашенных комплексов поверхностно-активных веществ в экстракте. Концентрацию поверхностно-активных веществ в исследуемом растворе находят затем по калибровочной кривой зависимости экстинкции от концентрации эталонного поверхностно-активных веществ в стандартных растворах, обработанных вышеуказанным способом, и выражают в миллиграммах эталонного поверхностно-активных веществ на литр исследуемого раствора (Методика технологического контроля работы очистных сооружений городской канализации, 3-е изд., М., Стройиздат, 1977, с.108-110).

Недостатками этого способа являются невозможность идентификации поверхностно-активных веществ в исследуемых водных растворах, кроме того, способ является достаточно трудоемким, характеризуется длительным временем проведения анализа и малой достоверностью результатов, а также вредными условиями труда персонала, связанными с необходимостью работы с органическими растворителями.

Наиболее близким по технической сущности является способ определения концентрации поверхностно-активных веществ (ПАВ) в водных растворах, реализованный в устройстве для определения концентрации поверхностно-активных веществ в водных средах (Патент на полезную модель №96968, G01N 13/02, опубликовано 20.08.2010), основанный на определении в исследуемом водном растворе зависимостей мгновенных значений поверхностного натяжения при уменьшении и увеличении площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух» и зависимости мгновенных значений поверхностного натяжения от времени при адсорбции ПАВ в объем раствора, идентификации и определении концентрации ПАВ, присутствующих в водном растворе с использованием базы данных эталонных зависимостей, полученных аналогично с растворами, содержащими известные ПАВ в установленных концентрациях.

Недостатками способа-прототипа являются низкая точность определения концентрации, невысокая вероятность правильной идентификации, сложность процедуры идентификации (большой объем вычислительных операций при проведении процедуры идентификации).

Технической задачей изобретения является повышение точности определения концентрации и вероятности правильной идентификации поверхностно-активных веществ, присутствующих в водных растворах, а также упрощение процедуры идентификации.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе определения концентрации и идентификации поверхностно-активных веществ в водных растворах, заключающемся в том, что в исследуемом водном растворе определяют зависимость мгновенных значений поверхностного натяжения при увеличении площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух» и зависимость мгновенных значений поверхностного натяжения от времени при адсорбции ПАВ в объем раствора, идентифицируют поверхностно-активные вещества, присутствующие в водном растворе, используя базу данных эталонных зависимостей, полученных аналогично с растворами, содержащими известные ПАВ в установленных концентрациях, дополнительно измеряют разность мгновенных значений поверхностного натяжения в исследуемом водном растворе при уменьшении площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух», по которой определяют концентрацию с использованием калибровочных кривых, предварительно построенных для определенных ПАВ, наиболее предполагаемых к обнаружению в исследуемых водных растворах, выбор калибровочной кривой осуществляется по результатам идентификации, зависимости мгновенных значений поверхностного натяжения в водном растворе от времени при адсорбции ПАВ в объем раствора снимают при минимальной площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух».

Сущность способа определения концентрации и идентификации поверхностно-активных веществ в водных растворах поясняется чертежами, где: на фиг.1 представлены калибровочные кривые для определения концентрации поверхностно-активных веществ в водных растворах, отражающие зависимость разности мгновенных значений поверхностного натяжения (мН/м) от объемной концентрации поверхностно-активных веществ (мг/л); на фиг.2 представлены эталонные и экспериментальные зависимости мгновенных значений поверхностного натяжения (мН/м) от времени (с) при адсорбции поверхностно-активных веществ в объем раствора во времени; на фиг.3 представлены эталонные и экспериментальные зависимости мгновенных значений поверхностного натяжения (мН/м) от площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух» (метр квадратный) при увеличении последней.

Сущность способа определения концентрации и идентификации поверхностно-активных веществ в водных растворах заключается в следующем.

Определение концентрации и идентификацию поверхностно-активных веществ осуществляют в следующей последовательности: вначале проводят идентификацию поверхностно-активных веществ, присутствующих в водном растворе, по результатам идентификации формируют перечень присутствующих поверхностно-активных веществ, в соответствии с которым выбирают калибровочную кривую и определяют концентрацию присутствующих веществ.

Идентификация поверхностно-активных веществ проводится в два этапа путем сравнения параметров зависимостей, полученных при проведении физического эксперимента с исследуемым водным раствором, с соответствующими параметрами эталонных зависимостей, хранящимися в базе данных. Эталонные зависимости снимаются предварительно и характеризуют различные растворы, каждый из которых содержит определенное поверхностно-активное вещество в установленной концентрации.

Параметры названных зависимостей и калибровочной кривой функционально связаны с составом и концентрацией поверхностно-активных веществ, присутствующих в исследуемом водном растворе, что позволяет идентифицировать присутствующие в растворе вещества и определить их концентрацию.

В качестве зависимостей, применяемых для идентификации поверхностно-активных веществ, на первом этапе используют зависимость мгновенных значений поверхностного натяжения в водном растворе от времени при адсорбции или десорбции поверхностно-активных веществ в объем раствора, на втором этапе - зависимость мгновенных значений поверхностного натяжения в водном растворе от площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух» при увеличении последней.

По результатам сравнений на первом этапе идентификации формируют перечень поверхностно-активных веществ, предположительно присутствующих в водном растворе, для которых отбирают соответствующие эталонные зависимости и проводят второй этап идентификации. По результатам сравнений на втором этапе идентификации формируют окончательный перечень поверхностно-активных веществ, присутствующих в водном растворе.

В качестве параметров для сравнения зависимостей, полученных при проведении физического эксперимента в исследуемом водном растворе, и эталонных зависимостей, хранящихся в базе данных, используют количество участков линейного изменения поверхностного натяжения, присутствующих в зависимости, а также значения характеристик отдельных участков: среднее/максимальное/минимальное значение поверхностного натяжения на участке; средняя скорость изменения поверхностного натяжения на участке; начальные и конечные координаты участка по оси абсцисс.

Определение концентрации поверхностно-активных веществ, присутствующих в водном растворе, производят калибровочной кривой, выбранной в соответствии с обнаруженными поверхностно-активными веществами, используя разность мгновенных значений поверхностного натяжения в водном растворе, также полученную при проведении физического эксперимента с исследуемым раствором.

Физический эксперимент с исследуемым водным раствором включает следующие три этапа.

На первом этапе получают разность мгновенных значений поверхностного натяжения в водном растворе при уменьшении площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух» от начального до конечного значений.

На втором этапе определяют зависимость мгновенных значений поверхностного натяжения в водном растворе от времени при адсорбции или десорбции поверхностно-активных веществ в объем раствора. При этом площадь поверхности раздела фаз «раствор-воздух» минимальна, постоянна и соответствует конечной площади на первом этапе эксперимента.

На третьем этапе определяют зависимость мгновенных значений поверхностного натяжения в водном растворе от площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух» при увеличении последней. При этом начальная площадь минимальна и соответствует конечной площади, достигнутой на первом этапе эксперимента, а конечная - максимальна и соответствует начальной площади на первом этапе эксперимента.

При проведении физического эксперимента для измерения мгновенных значений поверхностного натяжения возможно использовать простейшие известные датчики поверхностного натяжения, например пластинку Вильгельми, связанную с весами или механотроном. Изменение площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух», на которой производят измерение мгновенных значений поверхностного натяжения, осуществляется в известных устройствах, например ванне Ленгмюра с подвижным барьером.

Базу данных эталонных зависимостей для идентификации поверхностно-активных веществ и калибровочные кривые для определения концентрации предварительно получают следующим образом. Изготавливают ряд эталонных растворов, каждый из которых содержит определенное поверхностно-активное вещество в установленной концентрации. Номенклатура растворов определяется перечнем поверхностно-активных веществ, наиболее предполагаемых к обнаружению в исследуемых водных растворах, а также значениями наиболее вероятных их концентраций. Помимо этого изготавливают эталонные растворы, содержащие наиболее вероятные смеси вышеназванных поверхностно-активных веществ в наиболее вероятных концентрациях. Далее проводят вышеописанный эксперимент для каждого эталонного раствора.

В ходе первого этапа эксперимента получают разность мгновенных значений поверхностного натяжения в водном растворе при уменьшении площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух» для каждого эталонного раствора и по результатам всех экспериментов, проведенных для растворов с различными концентрациями определенного поверхностно-активного вещества, строят калибровочную кривую. В ходе второго и третьего этапов эксперимента получают названные выше зависимости для каждого из растворов определенных поверхностно-активных веществ с различными концентрациями.

Полученные значения калибровочных кривых и параметры зависимостей заносят в базу данных для использования при идентификации и определении концентрации поверхностно-активных веществ.

В качестве примера применения способа рассмотрена идентификация и определение концентрации поверхностно-активных веществ в водных растворах, являющихся технологической средой теплоэнергетического оборудования.

Поверхностно-активными веществами, наиболее предполагаемыми к обнаружению в названных водных растворах, являются турбинное масло в диапазоне наиболее вероятных концентраций 0,04-0,4 мг/л и октадециламин в диапазоне наиболее вероятных концентраций 0,01-0,3 мг/л.

Для получения базы данных эталонных зависимостей для идентификации поверхностно-активных веществ и калибровочных кривых для определения концентрации приготовили ряд эталонных растворов, содержащих турбинное масло и октадециламин в различных концентрациях.

Физические эксперименты по измерению разности мгновенных значений поверхностного натяжения в водном растворе при уменьшении площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух» и определению описанных зависимостей проведены с использованием тензиометрического анализатора жидкости (Прибор для определения поверхностных свойств жидкостей / Ю.М.Абраменко, А.А.Абрамзон, Г.П.Бенинг и др. «Коллоидный журнал», 1987, №1, с.122-126).

По результатам проведенных экспериментов для эталонных растворов, содержащих турбинное масло, построена калибровочная кривая 1.1 для определения концентрации и определены зависимости, используемые для идентификации: ряд зависимостей мгновенных значений поверхностного натяжения в водном растворе от времени при адсорбции поверхностно-активных веществ в объем раствора, включая зависимости 1.2-1.4 для концентраций турбинного масла 0,04; 0,06; 0,4 соответственно и ряд зависимостей мгновенных значений поверхностного натяжения в водном растворе от площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух» при увеличении последней, включая зависимости 1.6-1.8 для тех же концентраций турбинного масла.

Аналогично построена калибровочная кривая 2.1 для определения концентрации октадециламина и определены зависимости, используемые для идентификации, включая зависимости 2.2-2.4 мгновенных значений поверхностного натяжения в водном растворе от времени при адсорбции поверхностно-активных веществ в объем раствора для концентраций октадециламина 0,01; 0,2; 0,3 соответственно и зависимости 2.6-2.8 мгновенных значений поверхностного натяжения в водном растворе от площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух» при увеличении последней для тех же концентраций октадециламина.

Полученные значения калибровочных кривых и параметры названных зависимостей занесены в базу данных.

В примере в качестве исследуемых растворов использовали раствор, содержащий турбинное масло с концентраций 0,06 мг/л, и раствор, содержащий октадециламин с концентрацией 0,2 мг/л, на которых провели описанные физические эксперименты.

Для исследуемых растворов, содержащих турбинное масло и октадециламин, определены соответственно: разность мгновенных значений поверхностного натяжения при уменьшении площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух» 6,5 мН/м и 13 мН/м, зависимости 1.5 и 2.5 мгновенных значений поверхностного натяжения от времени при адсорбции поверхностно-активных веществ в объем раствора, зависимости 1.9 и 2.9 мгновенных значений поверхностного натяжения от площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух» при увеличении последней.

По результатам сравнения на первом этапе идентификации наиболее совпали параметры экспериментальных и эталонных зависимостей 1.5 и 1.3 для раствора, содержащего турбинное масло, а также 2.5 и 2.3 для раствора, содержащего октадециламин. Это позволяет сделать предварительный вывод о присутствии в исследуемых растворах поверхностно-активных веществ, относящихся к группе турбинных масел и октадециламинов соответственно.

Для проведения второго этапа идентификации из базы данных выбрали соответствующие эталонные зависимости 1.7 и 2.7 мгновенных значений поверхностного натяжения в водном растворе от площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух» при увеличении последней. Сравнение параметров выбранных эталонных и полученных экспериментальных зависимостей 1.9 и 2.9 показало их совпадение с требуемой точностью, что подтверждает выводы о присутствии в исследуемых растворах поверхностно-активных веществ, относящихся к группе турбинных масел и октадециламинов соответственно.

По результатам идентификации для определения концентрации поверхностно-активных веществ в исследуемых растворах выбраны калибровочные кривые 1.1 и 1.2 соответственно, по которым с использованием полученной разности мгновенных значений поверхностного натяжения при уменьшении площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух» определена объемная концентрация присутствующих поверхностно-активных веществ 0,062 мг/л и 0,206 мг/л соответственно.

Таким образом, поверхностно-активные вещества, присутствующие в исследуемых растворах, были правильно идентифицированы, а ошибка определения концентрации составила: в растворе турбинного масла: +3,3%; в растворе октадециламина: +3,0%.

Согласно изобретению возможно оперативно и более точно идентифицировать и определить концентрацию поверхностно-активных веществ в водных растворах. Высокая точность определения концентрации достигается за счет использования и обоснованного выбора калибровочной кривой по результатам идентификации. Высокая вероятность правильной идентификации достигается за счет определения зависимости мгновенных значений поверхностного натяжения в водном растворе от времени при адсорбции поверхностно-активных веществ в объем раствора при минимальной площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух». Способ обеспечивает возможность автоматизации процесса определения концентрации и идентификации поверхностно-активных веществ.

Использование нескольких зависимостей для идентификации и калибровочной кривой для определения концентрации, определяемых в ходе эксперимента в короткие временные сроки на несложном оборудовании, позволяет путем сравнения их параметров с параметрами эталонных зависимостей, хранящихся в базе данных, повысить вероятность правильной идентификации и определения концентрации поверхностно-активных веществ.

Использование изобретения обеспечивает его широкое применение в промышленности для анализа водных технологических сред теплоэнергетического оборудования при экспресс-контроле производственных процессов, связанных с водоподготовкой и водопотреблением, также способ может применяться при экологическом мониторинге бытовых водных сред и стоков.

Способ определения концентрации и идентификации поверхностно-активных веществ (ПАВ) в водных растворах, заключающийся в том, что в исследуемом водном растворе определяют зависимость мгновенных значений поверхностного натяжения при увеличении площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух» и зависимость мгновенных значений поверхностного натяжения от времени при адсорбции ПАВ в объем раствора, идентифицируют поверхностно-активные вещества, присутствующие в водном растворе, используя базу данных эталонных зависимостей, полученных аналогично с растворами, содержащими известные ПАВ в установленных концентрациях, отличающийся тем, что дополнительно измеряют разность мгновенных значений поверхностного натяжения в исследуемом водном растворе при уменьшении площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух», по которой определяют концентрацию с использованием калибровочных кривых, предварительно построенных для определения ПАВ, наиболее предполагаемых к обнаружению в исследуемых водных растворах, выбор калибровочной кривой осуществляется по результатам идентификации, экспериментальную и эталонную зависимости мгновенных значений поверхностного натяжения в водном растворе от времени при адсорбции ПАВ в объем раствора снимают при минимальной площади поверхности раздела фаз «раствор-воздух».



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области поверхностных явлений в технологии вязкотекучих жидкостей и может использоваться в измерительной технике для прецизионного определения коэффициента поверхностного натяжения различных жидкостей, в том числе высокотемпературных расплавов, и измерения угла смачивания.

Изобретение относится к области технических измерений, в частности к способам определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости, и может быть использовано при изучении процессов проникновения жидкостей в поры и их вытеснения из пор, что, в свою очередь, играет важную роль при интенсификации процессов пропитки, фильтрации, сушки и т.д.

Изобретение относится к способу и устройству для измерения поверхностного натяжения жидкостей по принципу максимального давления пузырька. .

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам контроля поверхностного натяжения и плотности жидкости, и может найти применение в различных отраслях промышленности, таких как нефтяная, химическая, микробиологическая, пищевая и др.

Изобретение относится к способу и устройству для формирования границы раздела между первой и второй по существу несмешивающимися жидкостями, в особенности для проведения измерения поверхностного натяжения на упомянутой границе раздела.

Изобретение относится к измерительной технике в области микроэлектроники и предназначено для измерения чистоты поверхности подложек. .

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для измерения поверхностного натяжения жидкости и оценки флотационной активности флотореагентов.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам контроля поверхностного натяжения и плотности жидкости, и может найти применение в различных отраслях промышленности, таких как нефтяная, химическая, микробиологическая, пищевая и др.

Изобретение относится к извлечению полезных компонентов из руд при обогащении полезных ископаемых. .

Изобретение относится к медицине, а именно к пульмонологии, и может быть использовано для оценки состояния легочного сурфактанта. Для этого собирают компоненты легочного сурфактанта путем барботации выдыхаемого воздуха через слой изотонического физиологического раствора, расположенного в стеклянной бюретке и лотке барьерной системы Ленгмюра. Затем в бюретке методом отрыва кольца измеряют статическое поверхностное натяжение полученного барботата выдыхаемого воздуха. Далее, в лотке барьерной системы Ленгмюра методом Вильгельми измеряют поверхностное давление Δσ с уменьшением площади между барьерами на 90%. При снижении статического поверхностного натяжения до 37±8 дин/см после 5 минут барботации и/или при повышении поверхностного давления Δσ с 4,5±1,0 дин/см после первого выдоха до 17,0±3,0 дин/см после пятого выдоха диагностируют нормальную антиателектатическую функцию легочного сурфактанта. Способ обеспечивает повышение эффективности сбора аэрозоля легочного сурфактанта из выдыхаемого воздуха при снижении времени проведения исследования. 2 ил., 3 пр.

Изобретение относится к приборам для исследования температурных и концентрационных зависимостей поверхностных свойств металлических расплавов с участием компонентов с высокой упругостью пара и может найти широкое применение в научно-исследовательской практике по физике, физической химии, материаловедении, металлургии легкоплавких металлов, заводских лабораториях и т.д. Комбинированный прибор для совместного определения температурных и концентрационных зависимостей поверхностного натяжения и работы выхода электрона жидкометаллических систем с участием компонентов с высокой упругостью насыщенного пара содержит основной резервуар с чашками-подложками для формирования больших капель исследуемых жидких сплавов. Также прибор содержит электроды для фиксации фотоэмиссионных токов, плоскопараллельные оптические окошки для фотографирования капли и освещения ее поверхности сверху монохроматизированными пучками света. При этом к корпусу резервуара вакуумно-плотно присоединена «гребенка» из необходимого по плану эксперимента количества вакуумированных ампул с блокированными внутри них полусферическими стеклянными перегородками дозированными навесками второго компонента с повышенной упругостью насыщенного пара. Техническим результатом является полное исключение свободного и неконтролируемого массопереноса летучего компонента внутри прибора, точная фиксация составов каждого из сплавов исследуемых двойных и (или) тройных систем с участием летучих компонентов, многократное уменьшение или полное исключение (в зависимости от конкретно исследуемых систем) степени запыления оптических окошек и электродов измерительного отсека прибора при измерениях эмиссионных свойств исследуемых сплавов и работы выхода электрона, расширение температурного диапазона измерений ПН и РВЭ за счет уменьшения времени и интенсивности воздействия паров летучих компонентов исследуемых сплавов на внутренние стенки прибора, увеличение долговечности и эксплуатационного периода прибора без потери основных характеристик, а также возможность повторного использования прибора для изучения других систем за счет многократного уменьшения общего времени воздействия паров агрессивных летучих компонентов исследуемых сплавов на материал, из которого изготовлен прибор. 2 ил.

Изобретение относится к технической физике, а именно к определению физико-химических параметров металлических расплавов путем измерения плотности и поверхностного натяжения неподвижно лежащей на подложке эллипсовидной капли образца расплава посредством фотоэлектронной объемометрии. Образец расплава в виде капли помещают на подложку в вакуумной камере электропечи горизонтального типа и посредством фотоприемника получают силуэт капли расплава. Перед вакуумной камерой размещают коммутируемый оптический излучатель, который включают в момент прекращения регистрации фотоприемником собственного свечения капли образца расплава во время ее охлаждения. С помощью излучателя освещают каплю расплава и по отраженному оптическому сигналу силуэта капли определяют объем и плотность капли вплоть до температуры ее остывания. Технический результат заключается в увеличении температурного диапазона измерений плотности расплава. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для определения параметров мелкодисперсной водогазовой смеси перед закачкой в пласт. Техническим результатом является обеспечение проведения измерения дисперсности водогазовой смеси как для прозрачной, так и для непрозрачной дисперсионной среды. Способ включает получение водогазовой смеси под повышенным давлением, отбор пробы водогазовой смеси и перевод ее в измерительную емкость при том же давлении. Перед проведением измерения определяется объем измерительной емкости, а в процессе измерения непрерывно регистрируется изменение давления свободного газа внутри измерительной емкости и объем свободного газа, соответствующее ему приращение объема свободного газа, определятся общее количество газа, содержащегося в отобранной пробе, затем определяется зависимость ΔР от объема свободного газа в емкости, которая затем пересчитывается в зависимость изменения давления (ΔР) от относительной доли текущего значения массы свободного газа miг/mг, где mг - общее количество газа mг, содержащегося в отобранной пробе, miг - текущее значение массы свободного газа, далее определятся радиус газовых пузырьков, содержащихся в доле текущего значения массы свободного газа по формуле: r i = 2 σ Δ P i ,  где σ - межфазное натяжение, и вычисляется функция распределения радиуса пузырьков. 3 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл.

Изобретение относится к технической физике, а именно к анализу материалов, в частности к определению физико-химических параметров многокомпонентных металлических расплавов методом геометрии «большой капли», т.е. путем измерения параметров неподвижно лежащей на подложке эллипсовидной капли образца многокомпонентного расплава посредством фотометрической объемометрии. Способ заключается в том, что нагревают образцы до плавления, при отклонениях силуэта от эллипсовидности нагрев останавливают. Затем воздействуют на каплю механическими колебаниями и продолжают нагрев, пока не будут устранены отклонения силуэта от эллипсовидности. Далее нагрев образца останавливают и прекращают воздействие механическими колебаниями. При этом колебания имеют звуковую частоту, например, кратную частоте сети. Кроме того, воздействуют механическими колебаниями на регулируемый шток. Кроме того, воздействуют колебаниями от электромеханического генератора. В устройство введены источник механических колебаний, средство для передачи механических колебаний, одним концом закрепленное на источнике механических колебаний, а другим концом соединенное с регулируемым штоком посредством регулируемого элемента. При этом в качестве источника колебаний используют силовой трансформатор, а средство для передачи колебаний соединено перпендикулярно штоку. Кроме того, средство для передачи механических колебаний выполнено в виде металлического штока. Кроме того, регулируемый элемент выполнен в виде струбцины. Техническим результатом является обеспечение возможности удаления пленки с поверхности расплавленного образца, получение и сохранение необходимой формы образца для последующего определения плотности и поверхностного натяжения многокомпонентных металлических расплавов. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области физики материального взаимодействия, конкретно к способу определения физических характеристик φв - угла внутреннего трения и удельного сцепления - св воды с жидкокристаллической структурой. По зависимости h п л = σ п л / γ в = α / γ в , где σпл - величина поверхностного натяжения верхнего слоя пленки воды при температуре T°C и нормальном атмосферном давлении pатм.ср=1,033 кг/см2 окружающей среды, α - опытный справочный коэффициент, определяют толщину поверхностной пленки воды, удельное сцепление воды определяют как св=τ=γв·hпл=27,446 Па при hпл=27,978·10-4 м, а угол φв внутреннего трения воды определяют из зависимости tgφв=1-[св/(γв·H)] на заданной глубине H. Техническим результатом является создание способа определения физических характеристик угла внутреннего трения и удельного сцепления воды с жидкокристаллической структурой. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области исследования поверхностных явлений и предназначено для надежного определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей σ21. Под этим коэффициентом понимается поверхностное натяжение жидкости (2) на границе с ее паром (1) или другим газом. Способ определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом «растекания» включает определение толщины равновесного слоя растекшейся жидкости. Также способ включает определение сил гидростатического давления и определение силы поверхностного натяжения на границе между жидкостью и твердой подложкой - силы межфазного натяжения. При этом дополнительно выполняют определение коэффициента межфазного натяжения между конкретной подложкой и исследуемой жидкостью. После чего определяют коэффициент поверхностного натяжения жидкости посредством использования уравнений по формулам: для случая полного смачивания , для случая полного несмачивания , где ρ - плотность исследуемой жидкости; g - ускорение свободного падения; h - толщина равновесного слоя растекшейся жидкости; σ32 - коэффициент межфазного натяжения в системе «материал подложки - исследуемая жидкость»; σ21 - коэффициент поверхностного натяжения исследуемой жидкости. Техническим результатом является получение достоверных значений коэффициента поверхностного натяжения основных жидкостей.

Изобретение относится к области поверхностных явлений и предназначено для достоверного определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей σ21, под коэффициентом σ21 понимается поверхностное натяжение жидкости (2) на границе с ее паром (1) или другим газом. Способ определения коэффициента поверхностного натяжения жидкостей включает измерение величины превышения равновесного уровня жидкости в капилляре над уровнем жидкости в широком сосуде при подъеме и при истечении. При этом измерение уровней превышения равновесного уровня жидкости в капилляре над уровнем жидкости в широком сосуде при подъеме и при истечении производят несколько раз, не извлекая полностью капилляр из жидкости. Далее выполняют определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости по формуле: где h1 - среднее превышение равновесного уровня жидкости в капилляре при ее подъеме; h2 - среднее превышение равновесного уровня жидкости в капилляре при ее истечении; ρ - плотность жидкости; r - радиус капилляра; r0 - «радиус капиллярности» системы «материал капилляра - жидкость». Техническим результатом является достоверное определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости σ21 капиллярным методом.

Изобретение относится к области аналитической техники, а именно к способам и средствам измерений межфазного натяжения жидких сред. Для этого формируют вспучивания на межфазной поверхности жидкость-газ или жидкость-жидкость воздействием ультразвукового радиационного давления, и определяя максимальную высоту вспучивания, судят о величине поверхностного или межфазного натяжения. Техническим результатом является обеспечение возможности сравнительных измерений поверхностного и межфазного натяжения жидкостей. 1 ил.

Изобретение относится к технической физике, а именно к определению физико-химических параметров металлических расплавов методом геометрии контура «большой лежащей капли», т.е. путем измерения плотности и поверхностного натяжения неподвижно лежащей на подложке эллипсовидной капли образца расплава посредством фотоэлектронной объемометрии. Изобретение предназначено преимущественно для изучения легкоплавких сплавов с температурой плавления tпл меньше 700К÷1000К, не обеспечивающих свечения образца, например оловянно-свинцовых припоев. Способ отличается тем, что на штоке размещают отражатель, который располагают со стороны подложки с изучаемым образцом, противоположной фотоприемнику, преимущественно перпендикулярно горизонтальной оси штока; излучателем освещают образец, располагаемый на подложке, и отражатель, регулировкой излучателя добиваются равномерной максимальной контрастности контура образца на фоне отражателя. Устройство содержит подложку с образцом, которые находятся на штоке, расположенном в горизонтальной электропечи, фотоприемник с объективом, соединенный с компьютером, отличающееся тем, что в него введен отражатель, размещенный на штоке и выполненный в виде неплоской или плоской пластины из тугоплавкого металла, например молибдена. Технические решения обеспечивают, в частности, в температурном диапазоне до 700К÷1000К постоянную, равномерную и контрастную подсветку всего контура изучаемого образца с одновременным освещением передней полусферы поверхности изучаемого образца. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей, повышение уровня объективности, стабильности и достоверности определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх