ICS 13.300;11.100 A 80
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T27842-2011
化学品 动态表面张力的测定
快速气泡法
Chemicals-Test method for dynamic surface tension-
Fast-bubbletechnique
2012-08-01实施
2011-12-30发布
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 GB/T 27842—2011
前 言
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起章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
试验方法》（Standardtestmethodfordynamicsurfacetensionbythefast-bubbletechnique)）（英文版）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”；一删除原ASTM标准前言、关键词等资料性部分；一一将所有的单位及其数值换算成我国法定计量单位；
一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。
I GB/T27842—2011
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。
ASTMD1193试剂用水规范(Specificationforreagentwater) ASTMD1331表面活性剂溶液表面张力和界面张力的试验方法（Testmethodsforsurfaceand
interfacialtensionof solutionsof surface-activeagents)
ASTME1玻璃液体温度计美国试验与材料协会规范（SpecificationforASTMliquid-in-glass 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 Y 液相和气相界面上的表面自由能，mN/m。
3.1.2
气泡频率bubblefrequency s 起泡速率（每秒内的起泡数目），s-1。
1 GB/T27842—2011
3. 1. 3
气泡压力 bubblepressure AP 宽口径毛细管最大压力（P）与窄口径毛细管最大压力（P2）之差，Pa。
3.1.4
死时间dead time to 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十t）中死时间所占的百分率，%。
3. 1. 6
表面时效 surfaceage W 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/m"； P 最大压力差，Pa; P,- 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； to- 死时间，ms; t 表面时效，ms； -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 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，精度为士2%。
2 GB/T 27842—2011
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。
3
水套；宽口径毛细管（内径=2.0mm士0.1mm）；
b-
b* 窄口径毛细管（内径=0.11mm士0.1mm）；
进气歧管；
d压力传感器；
一旋塞阀；一温度计： 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。
3 GB/T 27842—2011
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COz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℃土0.1℃。
:
g
K
气体
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
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），精确度为士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）。
1）装配时不应使用硅脂润滑旋塞阅或终端连接。 4 GB/T27842—2011
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在起泡器中加人乙醇或甲醇至半满，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=Y/△P(1+675rD/P)
*( 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P.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P，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 Pi。 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t。或死时间百分率。记录每一步的P1。
Ps
fo.
1 000/S
图3S~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)：
ts= 31.9 0.25S
·( 2 )
该公式可作为的观察性指南，但由于存在不确定的多维度差异，不能用它来计算结果。
0 GB/T 278422011
9.6继续加倍气体的流速，记录每-步的S、P2、t。和P：，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4mm/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士0.01)s-1重新测定P2和P。如果差值△P的变化超过了 9.3中规定值的士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-%t/100)
（3) .(4)
t=(1 000/S) - to
10.2利用式（5)计算每一流速的表面张力：
Y=A△P(1+675rD/△P)
*(5)
10.3 绘制出和对应t的关系曲线，并内插加入t=25ms或其他特定表面失效时的值。
11报告
11.1 报告所有流速下的和t值（通常为6或7）。 11.2综合报告可包含t=2000ms时的作为静态表面张力，以及t=25ms或其他指定时间的作为动态表面张力。 11.3如果9.7中得到的△P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。
6 ICS 13.300;11.100 A 80
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T27842-2011
化学品 动态表面张力的测定
快速气泡法
Chemicals-Test method for dynamic surface tension-
Fast-bubbletechnique
2012-08-01实施
2011-12-30发布
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 GB/T 27842—2011
前 言
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起章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
试验方法》（Standardtestmethodfordynamicsurfacetensionbythefast-bubbletechnique)）（英文版）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”；一删除原ASTM标准前言、关键词等资料性部分；一一将所有的单位及其数值换算成我国法定计量单位；
一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。
I GB/T27842—2011
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。
ASTMD1193试剂用水规范(Specificationforreagentwater) ASTMD1331表面活性剂溶液表面张力和界面张力的试验方法（Testmethodsforsurfaceand
interfacialtensionof solutionsof surface-activeagents)
ASTME1玻璃液体温度计美国试验与材料协会规范（SpecificationforASTMliquid-in-glass 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 Y 液相和气相界面上的表面自由能，mN/m。
3.1.2
气泡频率bubblefrequency s 起泡速率（每秒内的起泡数目），s-1。
1 GB/T27842—2011
3. 1. 3
气泡压力 bubblepressure AP 宽口径毛细管最大压力（P）与窄口径毛细管最大压力（P2）之差，Pa。
3.1.4
死时间dead time to 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十t）中死时间所占的百分率，%。
3. 1. 6
表面时效 surfaceage W 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/m"； P 最大压力差，Pa; P,- 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； to- 死时间，ms; t 表面时效，ms； -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 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，精度为士2%。
2 GB/T 27842—2011
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。
3
水套；宽口径毛细管（内径=2.0mm士0.1mm）；
b-
b* 窄口径毛细管（内径=0.11mm士0.1mm）；
进气歧管；
d压力传感器；
一旋塞阀；一温度计： 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。
3 GB/T 27842—2011
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COz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℃土0.1℃。
:
g
K
气体
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
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），精确度为士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）。
1）装配时不应使用硅脂润滑旋塞阅或终端连接。 4 GB/T27842—2011
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在起泡器中加人乙醇或甲醇至半满，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=Y/△P(1+675rD/P)
*( 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P.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P，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 Pi。 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t。或死时间百分率。记录每一步的P1。
Ps
fo.
1 000/S
图3S~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)：
ts= 31.9 0.25S
·( 2 )
该公式可作为的观察性指南，但由于存在不确定的多维度差异，不能用它来计算结果。
0 GB/T 278422011
9.6继续加倍气体的流速，记录每-步的S、P2、t。和P：，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4mm/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士0.01)s-1重新测定P2和P。如果差值△P的变化超过了 9.3中规定值的士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-%t/100)
（3) .(4)
t=(1 000/S) - to
10.2利用式（5)计算每一流速的表面张力：
Y=A△P(1+675rD/△P)
*(5)
10.3 绘制出和对应t的关系曲线，并内插加入t=25ms或其他特定表面失效时的值。
11报告
11.1 报告所有流速下的和t值（通常为6或7）。 11.2综合报告可包含t=2000ms时的作为静态表面张力，以及t=25ms或其他指定时间的作为动态表面张力。 11.3如果9.7中得到的△P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。
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