Máy đo độ căng áp suất bong bóng là một dụng cụ để xác định sức căng bề mặt động. Áp suất bên trong tối đa của bong bóng khí được hình thành trong chất lỏng thông qua mao dẫn được đo.
Tổng quan về phương pháp đo độ căng áp suất bong bóng
Theo phương trình Young-Laplace, áp suất bên trong p của bong bóng khí hình cầu (áp suất Laplace) phụ thuộc vào bán kính cong r và sức căng bề mặt σ
Khi một bong bóng khí được tạo ra trong chất lỏng ở đầu của một mao quản, độ cong ban đầu tăng lên rồi giảm xuống, dẫn đến sự xuất hiện của áp suất cực đại. Độ cong lớn nhất và do đó là áp suất lớn nhất xảy ra khi bán kính độ cong bằng với bán kính của mao quản.
Bán kính của mao quản được xác định bằng phép đo tham chiếu được thực hiện với chất lỏng có sức căng bề mặt đã biết, thường là nước. Khi đã biết bán kính, sức căng bề mặt có thể được tính từ áp suất tối đa Pmax. Áp suất thủy tĩnh P0 do mao quản nhúng phải được trừ khỏi áp suất đo được (được thực hiện tự động bằng các thiết bị hiện đại). Điều này dẫn đến công thức sau để đo áp suất bong bóng:
Phân tích chất hoạt động bề mặt
Giá trị đo được tương ứng với sức căng bề mặt ở một thời điểm nhất định, thời gian từ khi bắt đầu hình thành bong bóng cho đến khi xảy ra áp suất cực đại. Sự phụ thuộc của sức căng bề mặt vào độ tuổi bề mặt có thể được đo bằng cách thay đổi tốc độ tạo ra bong bóng.
Sự phụ thuộc này đóng vai trò quan trọng trong việc sử dụng chất hoạt động bề mặt, vì trong nhiều quá trình, giá trị cân bằng của sức căng mặt phân cách không bao giờ đạt được do tốc độ khuếch tán và hấp phụ chất hoạt động bề mặt đôi khi thấp.
Các phép đo áp suất bong bóng cho phép tính toán các thông số về tốc độ chất hoạt động bề mặt như hệ số khuếch tán và hệ số hấp phụ.
Xác định hàm lượng chất hoạt động bề mặt trong bể làm sạch và tráng phủ
Các phép đo sức căng bề mặt động cũng được sử dụng để xác định gián tiếp nồng độ chất làm sạch hoặc làm ướt trong các bể công nghiệp. Nồng độ trong các chất lỏng như vậy thường nằm trên nồng độ micelle tới hạn (CMC), tức là trong phạm vi mà SFT tĩnh không thay đổi khi nồng độ tăng. Tuy nhiên, điều này không áp dụng cho SFT động, biểu hiện sự phụ thuộc mạnh vào nồng độ ở độ tuổi bề mặt ngắn. Khi ghi lại các đường cong đo trong phạm vi động rộng từ độ tuổi bề mặt ngắn đến dài đối với các nồng độ chất hoạt động bề mặt khác nhau (xem hình trên), có thể thu được độ tuổi bề mặt tối ưu và đường cong hiệu chuẩn rồi sử dụng để kiểm soát chất lượng bể làm sạch hoặc tráng phủ bằng cách thực hiện các phép đo điểm đơn.
Nguồn: https://www.kruss-scientific.com/en/know-how/glossary/bubble-pressure-tensiometer
EN