Quelles sont les exigences pour le nettoyage du tensiomètre de surface d'interface

Le degré de propreté du tensiomètre de surface est un facteur clé qui influe sur la précision, la répétabilité et la fiabilité des données de mesure, dont l'impact central provient de la modification des propriétés de l'interface gaz - liquide / liquide - liquide par les polluants, qui peut être spécifiquement analysé à partir de trois dimensions: biais des données, répétabilité, dommages aux instruments, tout en précisant les différences d'impact des différents types de pollution (organique / inorganique / résiduelle):

Tensiomètre de surface

I. impact central: conduit directement à un biais (élevé ou faible) dans les données de mesure

L'essence de la tension superficielle est le « déséquilibre des forces intermoléculaires à l'interface», et tout contaminant attaché à une pièce de mesure (par exemple, un anneau de platine, une plaque de platine, un capillaire) ou à la surface d'un échantillon modifie directement la composition moléculaire et les forces à l'interface, ce qui entraîne une déviation des valeurs mesurées par rapport à la valeur réelle, ce qui se divise en deux catégories de cas:

1. Contaminants augmentent les forces intermoléculaires interfaciales → mesures élevées

Si le contaminant est une substance à haute tension superficielle (par exemple, des résidus de sels inorganiques, des oxydes métalliques, des particules solides non nettoyées), il se fixe à la surface de l'anneau / plaque de platine ou à l'interface de l'échantillon:

Par exemple: lors de la mesure de la tension superficielle de l'eau pure, si l'anneau de platine reste la solution de NaCl précédemment mesurée (tension superficielle ≈ 72,8 Mn / M, légèrement supérieure à 72,0 Mn / M de l'eau pure), le NaCl résiduel formera un film mince à la surface de l'anneau, augmentant la gravité moléculaire à l'interface, ce qui entraînera la détection par l'instrument de la « traction / flottabilité» est trop grande, et finalement la valeur de la tension superficielle calculée est supérieure à la valeur réelle (peut - être mal évaluée à 73 ~ 74 Mn / M).

Principe: les contaminants à haute tension de surface équivalent à la superposition de forces intermoléculaires plus fortes à l'interface d'origine, la « tension interfaciale» perçue par l'instrument est en fait la tension mixte « échantillon cible + contaminant», et les résultats sont surestimés.

2. Contaminants réduisent les forces intermoléculaires interfaciales → faibles valeurs mesurées

Si le contaminant est une substance à faible tension superficielle (par exemple, des résidus de matière organique, de graisse, de tensioactifs, d'alcool / acétone), il peut perturber considérablement l'arrangement moléculaire de l'interface et affaiblir l'attraction gravitationnelle intermoléculaire:

Scénario typique: lors de la mesure de la tension de l'interface pétrole brut - eau, si la paroi interne du capillaire reste du dodécylbenzènesulfonate de sodium de l'expérience précédente (Las, tensioactif, tension de surface seulement 30 ~ 40 mn / M), las formera une membrane monomoléculaire à l'interface huile - eau, réduisant la cohésion de l'interface, conduisant à l'instrument par "méthode de montée capillaire" mesure une hauteur de montée faible, la valeur calculée de la tension de l'interface est beaucoup plus faible que la valeur réelle (peut être mesurée à tort de la vraie 30 mn / M à moins de 20 mn / M).

Principe: les contaminants à faible tension de surface "diluent" les forces moléculaires à l'interface cible et forment même un "masque de délimitation" pour isoler les molécules cibles, de sorte que la tension interfaciale détectée par l'instrument est proche de la tension du contaminant lui - même, et les résultats sont sous - estimés.

Impact critique: perturbation de la répétabilité et de la stabilité des données

La mesure de la tension de surface doit répondre à la norme de l'industrie "erreur expérimentale parallèle ≤ 1%", tandis que le manque de propreté entraîne une quantité de contaminant attaché, un état de distribution instable, ce qui rend les résultats de mesure multiples extrêmement fluctuants et ne peut pas répondre aux exigences de répétabilité:

Par exemple: le même lot de solution éthanolique (tension superficielle ≈ 22,3 Mn / M) a été mesuré avec le même instrument non nettoyé, il restait une petite quantité de graisse sur la plaque de platine lors de la première mesure (ce qui a fait baisser le résultat à 20,1 Mn / M), la graisse résiduelle a été partiellement rincée lors de la deuxième mesure (le résultat est passé à 21,5 Mn / M), la graisse résiduelle a été rejetée lors de la troisième mesure (le résultat est proche de la valeur réelle de 22,2 Mn / M) – trois fois les données ont été biaisées de plus de 10% et la valeur de référence a été perdue.

Cause essentielle: la « fixation hétérogène » et la « chute dynamique » des contaminants entraînent un « état de l’interface » différent pour chaque mesure et l’incapacité de l’instrument à produire des données stables basées sur des conditions d’interface cohérentes, ce qui a un impact direct sur la crédibilité des conclusions expérimentales (p. ex. prédisposition à des erreurs de calcul lorsqu’il s’agit de juger si les concentrations de tensioactifs sont à la hauteur).

Iii. Effet récessif: endommager les composants de l'instrument, réduire la durée de vie

Le nettoyage prolongé n'est pas propre et les contaminants peuvent causer des dommages irréversibles aux composants centraux du tensiomètre de surface, affectant indirectement la précision de toutes les mesures ultérieures:

Corrosion des anneaux / plaques de platine: si un échantillon acide / basique résiduel (par exemple, acide chlorhydrique, solution de NaOH) ou une solution contenant des ions de métaux lourds réagit chimiquement avec le platine (par exemple, pour produire des oxydes ou des sels de platine), ce qui entraîne une rugosité et une déformation de La surface des anneaux / plaques (par exemple, la rondeur des anneaux est détruite).

Conséquences: la « force de traction de l’anneau » ou « l’angle de contact de la plaque » lors de la mesure s’écarte de la valeur standard, même après un nettoyage ultérieur, les pièces déformées ne peuvent pas être récupérées et doivent être remplacées (les pièces en platine coûtent plus cher).

Blocage capillaire ou contamination de la paroi interne: les instruments utilisant la « méthode capillaire ascendante» peuvent obstruer le canal capillaire si l'échantillon contient une substance à haute viscosité (par exemple, glycérine) ou une suspension solide (par exemple, boue); Même s'ils ne sont pas bloqués, les contaminants peuvent se fixer à la paroi interne du capillaire, modifiant sa « mouillabilité» (par exemple, passer d'hydrophile à hydrophobe).

Conséquences: la hauteur de montée du capillaire sera considérablement réduite ou instable, l'instrument ne peut pas calculer correctement la tension de surface, il est nécessaire de démonter le nettoyage (opération complexe, facile à endommager le capillaire).

Contamination du capteur: certains instruments sont équipés de « capteurs de force» ou de « capteurs optiques» (par exemple, déformation de l'interface de détection laser) qui peuvent interférer avec l'acquisition du signal du capteur (par exemple, diminution de la sensibilité du capteur de force, blocage du chemin optique du capteur optique) Si un contaminant (par exemple, huile, poussière) est fixé à la surface du capteur.

Conséquences: il y a des erreurs systématiques dans les données brutes en sortie du capteur et les étalonnages ultérieurs sont également difficiles à éliminer, ce qui entraîne une diminution de la précision de mesure globale de l'instrument.

Résumé

Le nettoyage ou l'absence de tensiomètre de surface détermine directement la « précision, la répétabilité» des données de mesure et la « durée de vie» de l'instrument. Si le nettoyage n'est pas propre, non seulement les données d'une seule expérience sont invalidées (par exemple, la tension superficielle d'un échantillon est mal évaluée), mais les coûts de maintenance peuvent également être augmentés en raison de dommages aux composants. Par conséquent, avant et après chaque mesure, les anneaux / plaques de platine, les capillaires et les récipients d'échantillon doivent être nettoyés avec un nettoyant approprié (par exemple, acétone, éthanol, eau désionisée) conformément aux instructions de l'instrument, si nécessaire avec une « vérification à blanc» (par exemple, mesure de la tension superficielle de l'eau pure, si le résultat est dans la gamme 71,8 ~ 72,2 Mn / M, le nettoyage est qualifié).