專利名稱：具塞式表面張力測量槽的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種槽，其特別適用于測量液體表面張力或氣-液界面單分子層表面膜壓。
測量液體的表面張力及變化是物理化學、膠體化學、生物學等學科領域研究物質(zhì)界面活性的重要方法之一，用于測量溶液的表面張力或處于氣一液界面兩性物質(zhì)單分子層膜壓的實驗裝置包括盛載溶液(稱亞相)的槽和張力測量傳感器兩部分，長期以來測量氣一液界面單分子層以及它與亞相中物質(zhì)的作用多采用定面積槽，這種槽的載盛容積從數(shù)十至一百毫升不等，呈扁平的方形或圓形。這種槽的缺點是1、樣品與溶液混合的動力學特性較差。為實時測量出反映待測物質(zhì)與單分子層相互作用引起的表面膜壓變化，加入亞相中的物質(zhì)(通常樣品體積為亞相溶液體積的1/100～1/1000)需要在盡可能短時間內(nèi)在整個亞相溶液中分散均勻。達到這一目的較好的手段是用連桿驅(qū)動葉片的直接攪拌或磁力驅(qū)動的隔離攪拌。由于隔離攪拌所用的攪拌子過長或過大會引起液面波動，嚴重干擾測量的穩(wěn)定性，所以所用磁力攪拌子的長度遠小于槽底面的線徑，這又常常遺留攪拌死角(即臨近池底側(cè)壁部分)。2、槽的鋪展效率不高。槽的鋪展效率是指單位體積的亞相溶液在池中可鋪展的表面積。既使采用扁平形池體，亞相體積仍較大，這意味著溶液和溶液中待測的樣品量需要較多，浪費資金。為節(jié)省資金，通常要盡量減小槽的亞相體積，從而減少樣品、特別是珍貴樣品用量。減小槽的亞相體積一般有兩種途徑一是減小槽的徑向尺寸，即其橫截面積也就是單分子層成膜表面的面積，但是過小的表面積對單分子層的形成和表面張力的測量不利；二是減小槽的深度，但降低槽深度會使攪拌造成的對表面張力的干擾加??；若沒有攪拌，加至槽內(nèi)的樣品無法在短時間內(nèi)混勻并擴散到溶液-單分子層界面，就不能真實反映該物質(zhì)與膜作用的動態(tài)變化。綜上所述，在不影響表面張力測量的情況下提高槽的混合動力學特性；減少樣品用量是定面積單分子層實驗中一直未能解決的問題。3、攪拌子攪拌過程中，亞相溶液產(chǎn)生渦流，位于圓心的吊片會隨隨之轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生額外的扭力，該扭力隨流動的變化而變化，對表面張力或膜壓的測量產(chǎn)生嚴重干擾，影響測量精度。
本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供一種可以邊攪拌邊測量的具塞式表面張力測量槽，其樣品用量少，且具有優(yōu)越的流體混合性能，動態(tài)測量精度高。
本實用新型具塞式表面張力測量槽，包括槽體和設置在槽體內(nèi)的槽池，其中還包括導流隔離塞和防溢槽，所述槽池包括由上至下依次為圓盤狀鋪展皿、至少兩個導流槽和杯形混合腔，其中，導流槽底端開口于混合腔側(cè)壁下部，頂端開口于鋪展皿并鄰近其側(cè)壁，防溢槽為圓形設置在鋪展皿上方；所述槽體上設有加樣孔，其一端開口于混合腔，另一端開口于槽體外壁上部；導流隔離塞包括上、下設置的倒置的圓臺體和圓柱體兩部分，且圓柱體底端面位于加樣孔與混合腔連通位置及導流槽與混合腔連通位置上方，導流隔離塞的中央設有回流孔，其分別與鋪展皿和混合腔連通，導流隔離塞的圓柱體部分側(cè)壁與混合腔內(nèi)壁相配合。
本實用新型具塞式表面張力測量槽，其中所述導流槽由頂端向底端逐漸變小，導流槽槽底與水平面的夾角為15～35°。
本實用新型具塞式表面張力測量槽，其中導流槽槽底于水平面的夾角為20°。
本實用新型具塞式表面張力測量槽，其中所述導流槽為六個。
本實用新型具塞式表面張力測量槽，其中導流隔離塞的回流孔橫截面積近似等于導流槽下端口面積之和；導流槽的倒錐面與導流槽槽底的夾角為2～10°；導流槽的圓柱體部分與槽體混合腔內(nèi)壁間為過渡配合。
本實用新型具塞式表面張力測量槽，其中導流槽的倒錐面與導流槽槽底的夾角為4°。
本實用新型具塞式表面張力測量槽的優(yōu)點和積極效果在于1、鋪展皿與混合腔通過導流隔離塞的分離，使亞相液體在混合腔內(nèi)的渦流在上層鋪展皿中轉(zhuǎn)變成由外向內(nèi)匯流的層流，這從根本上消除了以往表面張力測量槽中的攪拌渦流對表面的影響以及對測量吊片產(chǎn)生的扭力。2、鋪展皿深度的減小。亞相液體以層流方式的流動降低了對鋪展皿的深度要求。鋪展皿的深度的減少一方面加快流體在平面內(nèi)的流動速度，提高混合效率和樣品相表面的擴散數(shù)率。另一方面也減少了亞相液體的用量。另外此種具塞式兩體結(jié)構(gòu)的具塞式表面張力測量槽克服了渦流攪拌遺留死角的弊病，并易于清洗。
本實用新型具塞式表面張力測量槽的其它細節(jié)和特點可通過閱讀下文結(jié)合附圖詳加描述的實施例便可清楚明了。
圖1為本實用新型具塞式表面張力測量槽的俯視圖；圖2為圖1的A-A面剖視圖。
如圖1和圖2所示的具塞式表面張力測量槽，其包括槽體1及設置在槽體1內(nèi)的槽池，、其還包括導流隔離塞2和防溢槽4，所述槽池包括由上至下依次為圓盤狀鋪展皿5、六個導流槽6和杯形混合腔7，其中導流槽6底端開口于混合腔7側(cè)壁下部，頂端開口于鋪展皿5并鄰近其側(cè)壁，導流槽6由頂端向底端逐漸變小，導流槽6槽底與水平面的夾角為20°；防溢槽4為圓形設置在鋪展皿5上方；槽體1上設有加樣孔3，其一端開口于混合腔7，另一端開口于槽體外壁上部；導流隔離塞2包括上、下設置的倒置的圓臺體和圓柱體兩部分，且圓柱體底端面位于加樣孔2與混合腔7連通位置及導流槽6與混合腔7連通位置上方，導流隔離塞2的中央設有回流孔8，其分別與鋪展皿5和混合腔7連通，導流隔離塞2的圓柱體部分側(cè)壁與混合腔7內(nèi)壁相配合。導流隔離塞2的回流孔橫截面積近似等于導流槽下端口面積之和；導流槽6的倒錐面與導流槽6槽底的夾角為4°。本實用新型采用較小的杯形混合腔與導流隔離塞相配合形式，使得亞相溶液的體積低于原結(jié)構(gòu)的1/3，從而減少了珍貴樣品用量，節(jié)約資金。防溢槽3的作用有兩個一方面防止槽內(nèi)的液體在晃動或移動過程中溢出，另一方面在槽不使用情況下將水注入至防溢槽3水位，減少槽的污染。
測量一樣品與亞相表面單分子層作用時，在向槽體內(nèi)加入液體至鋪展皿5后，再由加樣孔3注射少量樣品至混合腔7內(nèi)。在磁力攪拌子驅(qū)動下，樣品與混合腔7中溶液迅速混合(稱第一次混合)，并沿放射性分布的六條導流槽6開始流入鋪展皿5，在鋪展皿5內(nèi)經(jīng)一次混合后的樣品由外周向中心匯集流動，邊流動邊與鋪展皿5中亞相液體混合(稱第二次混合)，經(jīng)導流隔離塞2的回孔8再次進入混合腔7，完成一次循環(huán)。經(jīng)如此反復循環(huán)，樣品與液體達到完全混勻。這時，就可以通過吊片測量鋪展皿5表面張力或亞相表面單分子層表面膜壓由加入樣品引起的變化。
實驗結(jié)果表明，該槽對樣品的混合特性明顯優(yōu)于具有同樣表面積同樣深度的常規(guī)圓柱形狀的槽，所用亞相液體的體積低于原來的1/3。
權利要求1.一種具塞式表面張力測量槽，包括槽體(1)和設置在槽體(1)內(nèi)的槽池，其特征在于還包括導流隔離塞(2)和防溢槽(4)，所述槽池包括由上至下依次為圓盤狀鋪展皿(5)、至少兩個導流槽(6)和杯形混合腔(7)，其中，導流槽(6)底端開口于混合腔(7)側(cè)壁下部，頂端開口于鋪展皿(5)并鄰近其側(cè)壁，防溢槽(4)為圓形，設置在鋪展皿(5)上方；所述槽體(1)上設有加樣孔(3)，其一端開口于混合腔(7)，另一端開口于槽體外壁上部；導流隔離塞(2)包括上、下設置的倒置的圓臺體和圓柱體兩部分，且圓柱體底端面位于加樣孔(3)與混合腔(7)連通位置及導流槽(6)與混合腔(7)連通位置上方，導流隔離塞(2)的中央設有回流孔(8)，其分別與鋪展皿(5)和混合腔(7)連通，導流隔離塞(2)的圓柱體部分側(cè)壁與混合腔(7)內(nèi)壁相配合。
2.根據(jù)權利要求1所述的具塞式表面張力測量槽，其特征在于所述導流槽(6)由頂端向底端逐漸變小，導流槽(6)槽底于水平面的夾角為15～35°。
3.根據(jù)權利要求2所述的具塞式表面張力測量槽，其特征在于導流槽(6)槽底與水平面的夾角為20°。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的具塞式表面張力測量槽，其特征在于所述導流槽(6)數(shù)量為6個。
5.根據(jù)權利要求1、2或3所述的具塞式表面張力測量槽，其特征在于導流隔離塞的回流孔橫截面積近似等于導流槽下端口面積之和；導流槽(6)的倒錐面與導流槽(6)槽底的夾角為2～10°；導流槽2的圓柱體部分與槽體混合腔內(nèi)壁間為過渡配合。
6.根據(jù)權利要求4所述的具塞式表面張力測量槽，其特征在于導流隔離塞的回流孔橫截面積近似等于導流槽下端口面積之和；導流槽(6)的倒錐面與導流槽(6)槽底的夾角為2～10°；導流槽2的圓柱體部分與槽體混合腔內(nèi)壁間為過渡配合。
7.根據(jù)權利要求5所述的具塞式表面張力測量槽，其特征在于導流隔離塞(2)的回流孔橫截面積近似等于導流槽下端口面積之和；導流槽(6)的倒錐面與導流槽(6)槽底的夾角為4°。
8.根據(jù)權利要求6所述的具塞式表面張力測量槽，其特征在于導流隔離塞(2)的回流孔橫截面積近似等于導流槽下端口面積之和；導流槽(6)的倒錐面與導流槽(6)槽底的夾角為4°。
專利摘要本實用新型涉及一種槽,其特別適用于測量液體表面張力或氣－液界面單分子層表面膜壓。包括槽體及其槽池和導流隔離塞,槽池包括由上至下依次為圓形防溢槽、圓形鋪展皿、至少兩個導流槽和杯形混合腔。導流槽與混合腔及鋪展皿連通;槽體上設有加樣孔,其一端與混合腔連通,另一端開口于槽體外壁頂部;導流隔離塞包括由上至下依次為扁圓柱體、倒錐體和圓柱體,且圓柱體底端面位于加樣孔與混合腔連通位置上方,導流隔離塞設有中心通孔,其與混合腔配合。
文檔編號G01N13/02GK2472221SQ0120464
公開日2002年1月16日 申請日期2001年2月28日 優(yōu)先權日2001年2月28日
發(fā)明者韓學海 申請人:韓學海, 中國科學院生物物理研究所