석유 제품 및 물의 표면 장력 시험 방법
액체의 표면 장력은 액체 표면의 경계를 따라 작용하는 장력으로, 액체 표면층의 분자 인력 불균형으로 인해 발생합니다. 간단히 말해, 액체 표면은 늘어난 탄성 막처럼 작용하여 최소 표면적으로 수축하려는 경향을 보입니다.
이는 액체 표면의 분자 간 거리가 액체 내부의 분자 간 거리보다 크기 때문에 발생합니다. 이로 인해 표면 분자는 액체 내부를 향하는 인력을 받아 수축력을 생성합니다. 흔한 예로는 물방울이 구형을 형성하고 작은 곤충이 물 표면을 걸을 수 있는 현상이 있습니다.
실험 목적:
석유 제품 품질 평가: 계면 장력 값을 통해 오일 내 불순물(예: 계면활성제)의 농도를 판단하여 간접적으로 오일 순도를 반영합니다.
공정 매개변수 최적화: 오일 정제 과정에서 침전 시간 및 온도와 같은 매개변수 조정을 안내하여 유수 분리 효율을 향상시킵니다.
장비 고장 방지: 비정상적인 계면 장력은 콜로이드 및 아스팔텐 침전 위험을 나타낼 수 있으며, 사전 세척 또는 공정 조정을 필요로 합니다.
오일 노화 모니터링: 초기 노화 단계에서 계면 장력이 빠르게 변화하며, 이를 사용하여 슬러지 형성 경향을 신속하게 판단할 수 있습니다.
장비 안전 보장: 예를 들어, 변압기 오일의 계면 장력이 감소하면 물 흡수가 쉬워져 절연 성능이 저하됩니다.
실험 기기 및 시료
실험 시료: 석유 제품, 물
실험 기기: SH107 자동 계면 장력계GB/T6541 표준 준수
시험 방법
I. 시료 채취 및 준비
건조된 주사기 또는 피펫을 사용하여 시험할 오일 시료를 적절한 양만큼 채취하고, 2차 오염 또는 기포 유입을 방지합니다.
링의 작동 범위를 덮을 수 있는 충분한 양의 탈이온수를 시험 셀에 주입합니다.
온도 제어: 항온 장치를 시작하고 주변 온도를 설정 값(예: 20°C)으로 안정화합니다. 온도 변동이 안정된 후에 작업을 진행합니다.
II. 계면 장력 측정 과정
계면 형성: 오일 시료를 시험 셀에 천천히 주입하여 탈이온수와 접촉하게 하여 깨끗하고 안정적인 유수 계면을 형성합니다.
링법 작동: 측정 링을 유수 계면에 수직으로 담그고, 링의 평면이 계면에 평행하도록 합니다. 기기 센서를 통해 계면에서 링에 가해지는 위쪽 당기는 힘(장력에 의해 발생)을 감지합니다. 당기는 힘이 안정된 후 값을 기록하고, 정확도를 높이기 위해 측정을 2~3회 반복합니다.
데이터 기록: 각 측정 후 당기는 힘 값과 주변 온도를 즉시 기록합니다. 데이터가 비정상적(예: 과도한 변동)인 경우, 링을 다시 세척하고 위의 단계를 반복합니다.
III. 결과 계산 및 보고
계면 장력 계산: 기기에서 출력된 당기는 힘 값과 링의 기하학적 매개변수(예: 둘레)를 결합하여 데이터를 표준 공식에 대입하여 계면 장력 계수를 계산합니다.
예시 공식(단순화): 계면 장력 = 당기는 힘 × 보정 계수 / 링 둘레
실험 결과:
실험 결과는 32.5 mN/m(밀리뉴턴/미터)이며, 이는 유수 계면에서 분자 간 힘의 강도를 반영합니다. 이 값은 표준 문헌에 보고된 유사한 오일 제품의 일반적인 범위(30~35 mN/m)와 일치하여 실험의 신뢰성을 검증합니다.