气泡长大技术测定表面活性剂溶液的动表面张力

在理论分析的基础上,采用计算机图像采集技术,实时记录气泡的长大过程,用图像分析技术确定气泡边缘形状,即采用局部阈值的边缘跟踪算法识别气泡的边缘井进行优化,建立了根据气泡图像测定动表面张力的实验装置,可直接测量动表面张力随时间的变化.测定了十二烷基硫酸钠溶液的动表面张力.     

无机盐阳离子对十二烷基硫酸钠表面活性剂降低水的表面张力效果的机理研究

采用真球气泡法测定了不同价态(Na⁺、Cu²⁺、Fe³⁺)和浓度的无机盐体系下十二烷基硫酸钠(SDS)表面活性剂溶液的表面张力、表面扩展黏度和临界胶束浓度(cmc),加入无机盐之后,SDS的cmc值由8 mmol/L降至3 mmol/L,达到最低表面张力的SDS浓度值(C_t)和最大表面扩展黏度时的SDS浓度值(C_v)均小于未添加时对应的SDS浓度,且C_t=C_v=cmc=3 mmol/L。在cmc值时,溶液表面张力为37.29 mN/m,加入NaCl后溶液表面张力为27.53 mN/m;加入CuCl₂后溶液表面张力为23.44 mN/m;加入Fe(NO₃)₃后溶液表面张力为21.35 mN/m。在cmc值时,溶液的表面扩展黏度为1.70 mN·s/m,加入NaCl后溶液扩展黏度为2.21 mN·s/m;加入CuCl₂后溶液扩展黏度为2.58 mN·s...     

乙酸乙酯-异丙醇二元系的黏度行为和表面性质

常压下测定了乙酸乙酯和异丙醇二元系在298.15～323.15 K下的黏度和表面张力,计算了黏度偏差、过量流动活化自由能和表面张力偏差,采用Redlich-Kister方程进行了关联。结果表明,黏度偏差、过量流动活化自由能和表面张力偏差均为负值,且显示了相同的变化趋势,随温度降低而偏差增大。利用表面张力数据进一步考察了混合液表面熵和表面焓,并基于扩展的Langmuir模型,计算了异丙醇的疏液性β及其表面组成。β值表明异丙醇对表面有更大的亲和力,其表面组成始终高于在溶液本体中的组成。     

羧酸盐表面活性剂与两亲聚合物相互作用研究

根据黏度和表面张力的测定数据研究了羧酸盐表面活性剂(HF-E)与两亲聚合物的相互作用,结果表明,HF-E/两亲聚合物混合溶液的表观黏度随HF-E质量浓度的增加先升高后下降;两亲聚合物的质量浓度越大,HF-E/两亲聚合物混合溶液表面张力越高;随着水的矿化度的升高,HF-E/两亲聚合物混合溶液的表观黏度先略有增加,到一定值后反而降低,而表面张力则随矿化度的增加而降低;温度升高,HF-E/两亲聚合物混合溶液的表观黏度随之降低而其与大庆模拟油间的界面张力则升高。优化后的高黏度低界面张力二元体系配方为HF-E和两亲聚合物的质量浓度分别为3和1.5 g·L-1;此外,还加入质量浓度为1 g·L-1的烷基醇酰胺(NS)。     

时间效应在悬滴法测定表面张力中的影响

表面张力是流体重要的物理性质,测定表面张力的方法通常包括毛细管上升法、最大气泡压力法、拉环法、旋滴法和悬滴法等。目前,最普遍的表面张力的测定方法为国家标准推荐的平板法或拉环法。然而,悬滴法作为一项成熟的表面张力测定方法且具备静态表面张力及动态表面张力测定功能,目前使用该法测定的较少。文章使用悬滴法测定较低含量的表面活性剂溶液静态表面张力时发现结果与拉环法差异较大,而测定单组分液体及含量较大的表面活性剂溶液,悬滴法与拉环法的测定数据差异较小,这种情况的相关报道较少。另外,使用动态表面张力测定探索了静态测定时出现差异的原因,并对应用悬滴法进行表面张力测定的适用范围进行了总结。使用悬滴法测定表面张力时,应注意时间效应的影响。     

聚丙烯酰胺/聚乙烯吡咯烷酮与表面活性剂十二烷基硫酸钠的相互作用

通过对聚合物聚丙烯酰胺/聚乙烯吡咯烷酮(PAM/PVP)与表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)混合体系的相对黏度和表面张力研究,证明聚合物PAM/PVP与表面活性剂SDS之间存在着明显的相互作用,通过缔合,形成混合胶束状聚集体,导致溶液黏度剧增。随聚合物溶液中SDS的加入,溶液黏度发生起伏变化,出现最大值(最小值)。而2者的相互作用使体系溶液的表面张力在SDS的临界胶束浓度(CMC)前后呈现先减小后增大,最后趋于平衡的情况。且聚表相互作用使溶液界面的界面张力比纯表面活性剂溶液的界面张力有所升高。     

纳米流体和两性表面活性剂改善钻井液性能实验研究

本文研究了碳化硅纳米流体和表面活性剂对水基钻井液物理和化学性质（热稳定性、黏度、表面张力和滤失特性）的影响。将碳化硅纳米流体、表面活性剂溶液和水基钻井液混合形成表面活性剂——碳化硅（Si C）钻井液,分别用流变仪、张力仪和压滤机对混合钻井液的黏度、表面张力和滤失性等性质进行了研究。实验结果表明,与常规表面活性剂相比,两性表面活性剂对钻井液黏度的增量最大,此外,混合钻井液具有更好的热稳定性,随着温度的升高,黏度平均变化率为9%,表面张力和滤失性分别下降了31.0%和22.2%。     

关于表面活性剂水溶液的表面张力

本文由表面活性剂本身的化学结构和溶液表面吸附层的分子排列、构型，考查分析了表面活性剂的一个极其重要的性质——水溶液的表面张力。得出“表面活性剂水溶液表面最外层基团的本性是决定表面张力的主要因素”的结论，提供预测溶液表面张力的原理与规律。     

三联阴离子表面活性剂的合成及其表面化学性能

采用丙三醇、环氧氯丙烷、十二醇及氯磺酸为主要原料合成了三联阴离子表面活性剂Ⅲ-12S.采用元素分析、液相色谱和质谱对产物结构进行表征,通过表面张力的测定研究了其在不同温度和不同反离子浓度下的表面化学性质,并计算了其溶液的胶团化热力学函数.结果表明,表面活性剂Ⅲ-12S具有更低的临界胶团浓度(cmc)和降低表面张力的能力,40℃、c(NaCl)=0.20 mol/L时,最低表面张力(γcmc)和cmc分别为27.54 mN/m和4.898×10-5mol/L.其胶团化热力学函数表明其形成胶团的过程为熵驱动.     

SEBS高黏度溶液气液鼓泡塔的流体力学研究

针对SBS加氢反应器开发与设计,以SEBS-1650己烷溶液为液相,采用差压法和床层塌落法研究了气液鼓泡塔中高黏度溶液的流体力学行为,考察了黏度对低表面张力溶液的气含率、大小气泡气含率、大小气泡上升速度和比表面积等因素的影响。结果表明,随黏度增加,大气泡增多,气含率明显降低,塔内流型处于湍流区;由床层塌落曲线确定鼓泡塔内存在三种类型的气泡：大气泡、小气泡及细小气泡,随黏度增加,小气泡与细小气泡逐渐减少;黏度对大小气泡的上升速度略有影响,比表面积随黏度增加而明显降低。根据实验结果给出了大小气泡气含率与平均气含率的计算公式。     

非离子表面活性剂的表面膨胀性质研究

用毛细波 -纵向波技术研究了非离子表面活性剂octaethyleneglycolmonododecylether(C12 E8)的表面膨胀性质。利用毛细波 -纵向波的波数和衰减系数探索了非离子表面活性剂溶液的表面膨胀模量、表面膨胀弹性、表面膨胀粘度、静态膨胀弹性、表面粘度相角与浓度和表面变形频率的关系。还通过表面膨胀性质和Frumkin表面状态方程的研究 ,探讨了非离子表面活性剂溶液的表面吸附动力学性质     

文丘里管空化器内空泡动力学特性的数值模拟

研究了文丘里管空化发生器内空泡的成长、溃灭特性,根据基本的R-P空泡运动方程,考虑了液体粘性、表面张力和可压缩性等因素的影响,运用四阶Runge-Kutta法对空泡径向非线性运动方程进行求解,得到空泡径向演变过程以及溃灭压力的变化趋势.讨论了初始汽泡半径、入口压力和文丘里管的喉径比等因素对空泡演变过程的影响.结果表明,流体的可压缩性对空泡溃灭的影响最大;空化发生器结构参数以及操作参数均对空泡运动特性产生影响,从而影响空化强度.所得结果对空化流场中空化泡演变规律的研究以及水力空化发生器的设计具有指导意义.     

CFD-PBM耦合模型模拟气液鼓泡床的通用性研究

通过对不同操作压力和不同液体性质气液鼓泡床的模拟值与实验数据进行对比，从而验证CFD-PBM耦合模型的通用性。结果表明，CFD-PBM耦合模型在加入了气泡破碎修正因子后，可以很好地预测压力对鼓泡床流体力学行为的影响趋势，当压力升高时，气含率显著升高。不同液体黏度和表面张力条件下CFD-PBM耦合模型的模拟结果与实验结果均吻合较好。随液体黏度增大，气泡破碎速率减小，气泡尺寸分布变宽，曳力显著下降，气含率随之降低。随表面张力减小，气泡破碎速率增大，气泡变小，气含率升高。CFD-PBM耦合模型具有很好的通用性，原因在于考虑了压力、液体黏度和表面张力对气泡聚并、破碎和气液相间作用力的影响。     

表(界)面张力测定方法的研究进展

综述了表(界)面张力的测量原理和方法;详细分析了适合高温、高压、不同气氛影响以及动态表面张力的测量方法、表面张力仪器建立时需要注意的问题和影响测量结果准确度的因素以及其发展趋势;指出了在煤液化工艺和石油加氢工艺中考察气氛对表面张力影响时最好采用最大气泡法和悬滴法。     

Effects of Sodium Benzoate and Sodium Chloride on the Aggregation Behaviors of PEO-PPO-ph-PPO-PEO and PPO-PEO-ph-PEO-PPO at the Air/Water Interface

The effect of sodium benzoate and sodium chloride on the aggregation behavior of PEO-PPO-ph-PPO-PEO (BPE) and PPO-PEO-ph-PEO-PPO (BEP) polyethers at the air/water interface was investigated by measuring the equilibrium surface tension, surface dilational viscoelasticity, and surface tension relaxation. The measurements of surface tension showed that sodium benzoate has a better effect on decreasing the surface tension of BPE and BEP solutions than NaCl, especially when the polyether concentrations are low. According to dilational viscoelasticity measurements, the concentration of BPE required for the maximum dilational modulus is lower than that of BEP, indicating that BPE more easily forms a compact adsorbed layer. The dilational modulus values of BPE solutions in the presence of sodium benzoate and NaCl first increase and then decrease after passing through a maximum, and then they increase again with increasing electrolyte concentration. On the other hand, the dilational modulus values of BEP solutions in the presence of sodium benzoate and NaCl first increase to a maximum and then decrease with increasing electrolyte concentration. The surface tension relaxation results are consistent with those of dilational viscoelasticity. The different effects of sodium benzoate and NaCl on the polyether aggregation behaviors are caused by the strong hydrophobic and π-π interactions between polyethers and sodium benzoate. This work has a great importance for the application and development of polyethers.     

气水流动中气泡生成体积计算模型的改进

In order to address the bubble formation and movement in air-water two-phase flow,single bubble rising in stagnant water is experimentally studied by digital image processing.Bubbles are released individually from the submerged orifices with different diameters(1.81 mm,2.07 mm,2.98 mm,3.92 mm)at different detachment frequency.Images are recorded by a high-speed video camera and processed by digital image processing technique. The factors impacting the formed volume of bubble are discussed.The experimental results showed that a threshold of gas flow rate(400 mm 3 ·s- 1)divides the bubble formation into two regimes:the constant volume regime and the growing volume regime.Especially for the growing volume regime,the surface tension is taken into account.The bubble volume is consisted of two parts:the surface tension impacting part and the gas volume flow rate impacting part.An improved correlation for bubble volume prediction is developed for the two regimes and better coincidence with the experiment data than the previous models is obtained.     

Dilational viscoelastic properties of fluid interfaces—III Mixed surfactant systems

The surface viscosity and elasticity of solutions of mixed surfactants were determined using the longitudinal wave technique combined with tracer particle measurements. The recent analysis of Maru et al., which was restricted to insoluble monolayers and to monolayers adsorbed from a single surfactant solution, has now been extended to multicomponent solutions. This analysis can be used not only to estimate the “net” viscoelastic properties at gas-liquid interfaces but also to estimate the composition as well as the intrinsic viscoelastic properties. Furthermore, when accompanied by separate measurements of shear viscoelastic properties, the above analysis can be used for the determination of dilational viscosity and elasticity.Surface viscoelasticity measurements were conducted on aqueous solutions of sodium lauryl sulfate and sodium lauryl sulfate-lauryl alcohol. Net surface viscosity and elasticity of sodium lauryl sulfate solutions increased with bulk concentration and reached a maximum at a concentration in the neighborhood of the critical micelle concentration. The presence of small amount of lauryl alcohol caused almost an order of magnitude increase in intrinsic surface viscosity and a similar increase in compositional surface elasticity. A comparison between the values of intrinsic surface viscosity and those of surface shear viscosity indicated that surface dilational viscosity exceeds surface shear viscosity by at least two orders of magnitude. These appear to be the first set of data presented hitherto for the surface dilational properties in addition to surface shear properties for the same mixed surfactant systems.     

特征时间对剪切稀化流体气泡上浮特性的影响

非牛顿气液两相流广泛存在于工农业生产中,气泡和液相间的接触非常复杂,对相间的传递效率具有重要的影响。为了理解气泡在非牛顿流体中的运动特性,基于连续表面张力模型与Carreau本构模型,本文运用volume of fluid（VOF）法研究了单气泡在剪切稀化流体内自由上浮的运动特性。研究发现：气泡的动力学特性与液相的特征时间λ密切相关,液相的剪切稀化程度越强（流变指数n越小）或表面张力越小（Eo数越大）时,特征时间λ对气泡变形和尾涡的影响越大。在给定的剪切稀化程度和表面张力下,λ越大,气泡终端速度越大,其尾涡强度和尺度也越大,导致气泡周围液相高剪切速率区和低表观黏度区的范围越宽。此外,当液相的表面张力较小时,在气泡尾部出现了黏度盲区;并且随着λ的增大,黏度盲区逐渐脱离气泡尾部并破碎;黏度盲区的出现减小了气泡周围液相低表观黏度区的面积,增大了气泡上浮过程的摩擦阻力,降低了气泡的终端速度。