Prüfverfahren für die Oberflächenspannung von Erdölprodukten und Wasser

Prüfverfahren für die Oberflächenspannung von Erdölprodukten und Wasser

Die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit ist die Spannung, die entlang einer beliebigen Grenze auf der Flüssigkeitsoberfläche wirkt und durch das Ungleichgewicht der molekularen Anziehung in der Oberflächenschicht der Flüssigkeit verursacht wird. Einfach ausgedrückt verhält sich die Flüssigkeitsoberfläche wie ein gedehnter elastischer Film, der dazu neigt, sich auf die minimale Oberfläche zusammenzuziehen.

Dies liegt daran, dass der Abstand zwischen Molekülen auf der Flüssigkeitsoberfläche größer ist als der zwischen Molekülen innerhalb der Flüssigkeit. Dadurch werden die Oberflächenmoleküle einer Anziehungskraft ausgesetzt, die in das Innere der Flüssigkeit zeigt und so eine Kontraktionskraft erzeugt. Häufige Beispiele hierfür sind Wassertropfen, die eine Kugelform bilden, und kleine Insekten, die auf der Wasseroberfläche laufen können.

Zweck des Experiments::

Bewerten Sie die Qualität des Ölprodukts. Beurteilen Sie die Konzentration von Verunreinigungen (z. B. oberflächenaktiven Substanzen) im Öl anhand des Grenzflächenspannungswerts, um indirekt die Reinheit des Öls widerzuspiegeln.

Optimieren Sie Prozessparameter. Steuern Sie die Anpassung von Parametern wie Absetzzeit und Temperatur während des Ölraffinierungsprozesses, um die Effizienz der Öl-Wasser-Trennung zu verbessern.

Verhindern Sie Geräteausfälle. Eine abnormale Grenzflächenspannung kann auf das Risiko einer Kolloid- und Asphaltenablagerung hinweisen, die eine vorherige Reinigung oder Prozessanpassung erfordert.

Überwachen Sie die Ölalterung. Die Grenzflächenspannung ändert sich während der anfänglichen Alterungsphase schnell, was zur schnellen Beurteilung des Schlammbildungstrends verwendet werden kann.

Gewährleisten Sie die Gerätesicherheit. Beispielsweise führt die verringerte Grenzflächenspannung von Transformatorenöl dazu, dass es anfällig für Wasseraufnahme ist, was seine Isolierleistung beeinträchtigt.

Experimentelle Instrumente und Proben

Experimentelle Proben: Erdölprodukte, Wasser

Experimentelles Instrument: SH107 Automatischer Grenzflächenspannungsmesser

， Entspricht dem GB/T6541-Standard.

Testmethode

I. Probenahme und Vorbereitung

Verwenden Sie eine trockene Spritze oder Pipette, um eine angemessene Menge der zu testenden Ölprobe zu entnehmen und eine sekundäre Kontamination oder das Eindringen von Luftblasen zu vermeiden.

Injizieren Sie entionisiertes Wasser in einer ausreichenden Menge in die Testzelle, um den Betriebsbereich des Rings abzudecken.

Temperaturregelung: Starten Sie das Thermostatgerät und stabilisieren Sie die Umgebungstemperatur auf den eingestellten Wert (z. B. 20 °C). Fahren Sie mit dem Betrieb erst fort, nachdem sich die Temperaturschwankung stabilisiert hat.

II. Verfahren zur Messung der Grenzflächenspannung

Grenzflächenbildung: Injizieren Sie die Ölprobe langsam in die Testzelle, um sie mit entionisiertem Wasser in Kontakt zu bringen und eine klare und stabile Öl-Wasser-Grenzfläche zu bilden.

Funktionsweise der Ringmethode: Tauchen Sie den Messring vertikal in die Öl-Wasser-Grenzfläche ein und achten Sie darauf, dass die Ringebene parallel zur Grenzfläche verläuft. Erfassen Sie über den Instrumentensensor die nach oben gerichtete Zugkraft (verursacht durch Spannung), die an der Schnittstelle auf den Ring ausgeübt wird. Notieren Sie den Wert, nachdem sich die Zugkraft stabilisiert hat, und wiederholen Sie die Messung zwei bis drei Mal, um die Genauigkeit zu verbessern.

Datenaufzeichnung: Zeichnen Sie nach jeder Messung sofort den Zugkraftwert und die Umgebungstemperatur auf. Wenn die Daten abnormal sind (z. B. übermäßige Schwankung), reinigen Sie den Ring erneut und wiederholen Sie die oben genannten Schritte.

III. Ergebnisberechnung und Berichterstattung

Berechnen Sie die Grenzflächenspannung: Setzen Sie die Daten auf der Grundlage des vom Instrument ausgegebenen Zugkraftwerts und in Kombination mit den geometrischen Parametern des Rings (z. B. Umfang) in die Standardformel ein, um den Grenzflächenspannungskoeffizienten zu berechnen.

Beispielformel (vereinfacht): Grenzflächenspannung = Zugkraft × Korrekturfaktor / Ringumfang

Experimentelle Ergebnisse:

Das experimentelle Ergebnis beträgt 32,5 mN/m (Millinewton pro Meter), was die Intensität der intermolekularen Kräfte an der Öl-Wasser-Grenzfläche widerspiegelt. Dieser Wert stimmt mit dem typischen Bereich (30–35 mN/m) für ähnliche Ölprodukte überein, der in der Standardliteratur angegeben ist, was die Zuverlässigkeit des Experiments bestätigt.