1、毕业论文 文献综述 化学工程与工艺 水 +醇二元体系表面性质研究 一、 前言部分 表面张力是重要的热物性参数之一，与诸多工业领域密切相关，如矿物浮选、化工生产、食品药品加工、制冷工程等；目前已有多种计算表面张力的理论方法，其中密度梯度理论考虑了流体界面密度的梯度变化以及分子分布的不均匀性，概念清晰简洁、计算精度高，受到了广泛关注。 醇类物质及其混合物有着广泛的应用，不仅被用于制造新型替代燃料，化纤生产等的重要原料，由于其对有机物的优良溶解性，也被应用于萃取、精馏等化工过程。而含醇混合体系由于氢键作用均为缔合体系，具有高 度非理想性，因此对其热物性的描述具有相当难度。如何预测这类特殊体系的表面张
2、力是学者们关注的重要学术问题之一，将密度梯度理论的扩展到该类体系，对于完善理论方法有重要意义。 通常，由于环境不同，处于界面的分子与处于相本体内的分子所受力是不同的。在水内部的一个水分子受到周围水分子的作用力的合力为零，但在表面的一个水分子却不如此。因上层空间气相分子对它的吸引力小于内部液相分子对它的吸引力，所以该分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液体内部，结果导致液体表面具有自动缩小的趋势，这种收缩力称为表面张力。将水分散成雾 滴，即扩大其表面，有许多内部水分子移到表面，就必须克服这种力对体系做功 表面功。显然这样的分散体系便储存着较多的表面能。 定义及相关 (1)定义或解释 促使液体
3、表面收缩的力叫做表面张力。 液体表面相邻两部分之间，单位长度内互相牵引的力。 (2)单位 表面张力的单位常用达因。 (3)说明 表面张力的方向和液面相切，并和两部分的分界线垂直，如果液面是平面，表面张力就在这个平面上。 如果液面是曲面，表面张力就在这个曲面的切面上。 表面张力是分子力的一种表现。它发生在液体和气体接触 时的边界部分。是由于表面层的液体分子处于特殊情况决定的。液体内部的分子和分子间几乎是紧挨着的，分子间经常保持平衡距离，稍远一些就相吸，稍近一些就相斥，这就决定了液体分子不像气体分子那样可以无限扩散，而只能在平衡位置附近振动和旋转。在液体表面附近的分子由于只显著受到液体内侧分子的作
4、用，受力不均，使速度较大的分子很容易冲出液面，成为蒸汽，结果在液体表面层 (跟气体接触的液体薄层 )的分子分布比内部分子分布来得稀疏。相对于液体内部分子的分布来说，它们处在特殊的情况中。表面层分子间的斥力随它们彼此间的距离增大而减小，在 这个特殊层中分子间的引力作用占优势。因此，如果在液体表面上任意划一条分界线 MN把液面分成 a、 b两部分，如图所示。 F表示 a部分表面层中的分子对 b部分的吸引力， F6表示右部分表面层中的分子对 a部分的吸引力，这两部分的力一定大小相等、方向相反。这种表面层中任何两部分闻的相互牵引力，促使了液体表面层具有收缩的趋势，由于表面张力的作用，液体表面总是趋向于
5、尽可能缩小，因此空气中的小液滴往往呈圆球形状。 表面张力 F的大小跟分界线 MN的长度成正比。可写成 F=L 或 =F/L 。 比值 叫做表面张力系数，它的单位常用 dyn cm。在数值上表面张力系数就等于液体表面相邻两部分间单位长度的相互牵引力。 二、主题部分 （阐明有关主题的历史背景、现状和发展方向，以及对这些问题的评述） 液体表面区的分子犹豫受力不平衡生产的向内收缩的单位长度的力，即表面张力。它分为静态表面张力个动态表面张力。通常液体的表面张力，自其液体表面形成之后，随着时间的推移而有所变化。在新的液体表面形成瞬间，经过约 1s 以上时的表面张力，称作静态表面张力；在 1s 一下的表面张
6、力称作动态表面张力。表面张力是多相系统的重要界面性质，对于泡沫分离，蒸馏，萃取，乳化，媳妇 ，湿润等过程存在重要影响。在实际生产过程中，动态表面张力更有意义，因为它反映出船只过程以及媳妇，粘附，铺展等过程的有关信息，这对于化工过程的设计与研究是非常有意义的。现有的表面张力测定 95%都是常压或沸点条件下进行的，现在越来越需要考察不同温度和压力条件下表面张力的测定方法，特别是高温高压下表面张力的测定方法。 液体表面张力的测定方法分静力学法和动力学法。静力学法有毛细管上升法， duNouy 吊环法，Wilhelmy 盘发，旋滴法，滴体积法，最大气泡压力法，震荡射流发，毛细管波法可以用来测定动态表面
7、张力。由于动 力学法本身较复杂，测定精度不高，而先前的数据采集与处理手段都不够先进，致使此类测定方法成功应用的实例很少。 三 总结部分 表面张力是重要的热物性参数之一，一般指被测液体与空气间的界面张力。表面张力的测量在石油，化工，医药及水电部门对绝缘油油质的监督等部门有着广泛的应用，在胶体化学，乳状液等基础理论研究中也是必不可少的。 目前对表面张力的测量方法主要有：滴体积法（滴重法），吊环法（ DeNouy），吊片法（ Wilhelmy 平板法），悬滴法，静滴法（躺滴法），旋转液滴法及等密度法。 随着科学技术的不断提升与发展 ，对于液体表面张力的测定技术也取得了不少提升。使人们测定数据更加精确
8、，安全效率。 四、参考文献 李勇慧，黄建滨，王传忠，杨榕，李润锴短碳链醇水混合溶剂中表面活性剂的表面性质 化学学报 2001年第 59卷 陈树大，胡新根， 潘富敏 ，林瑞森，方文军 氨基苯甲酸异构体在水一乙醇混合溶剂中的离解焓和熵 化学学报 2001年第 59期， 1089-1095 闵琪 段远源 林鸿 宋艺新含醇二元体系表面张力预测模型舞 杨宇平，王农几种醇溶液表面张力的测定与分析 (兰州交通大学化学与生 物工程学院，甘肃兰州 730070) 欧阳钢锋，陆贵增，杨洋溢，黄钟奇邻、问、对二甲苯 +醇体系的表面张力和黏度 (中山大学化学与化学工程学院，广东广州 510275) 三监，王益，宫清涛，篮监，赵濉，俞稼镛 烷基醇聚氧乙烯醚羧酸钠水溶液的动态表面张力及泡沫性能的研究 (中国科学院理化技术研究所，北京， 100080)
