一種表面活性劑極性的檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種表面活性劑極性的檢測(cè)裝置，包括與氣-液兩相界面表面接觸用于感應(yīng)氣-液兩相界面處的表面電荷的檢測(cè)探針；接收所述檢測(cè)探針檢測(cè)到的表面電荷并產(chǎn)生一定電勢(shì)的控制單元，所述控制單元對(duì)該電勢(shì)的變化信號(hào)進(jìn)行降噪、數(shù)據(jù)處理和極性分析判斷該信號(hào)的極性，根據(jù)該信號(hào)的極性判斷吸附在該氣-液兩相界面表面活性劑的極性；接收所述控制單元傳送的對(duì)活性劑極性的判斷結(jié)果并對(duì)該結(jié)果進(jìn)行顯示的顯示單元。本裝置在使用過程中測(cè)量原理可靠、測(cè)量方法簡(jiǎn)單，可迅速、準(zhǔn)確地探測(cè)出表面活性劑的極性，檢測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用范圍廣、方便攜帶，且具有能耗低和易于操作的特點(diǎn)。
【專利說明】一種表面活性劑極性的檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣-液兩相界面處表面活性劑的極性檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種表面活性劑極性的檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]表面活性劑是一種能夠顯著降低水的表面張力或兩相界面張力的物質(zhì)。表面活性劑在人們的日常生活中以及精細(xì)化工領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。由于具有潤(rùn)濕或抗粘、乳化或破乳、增溶、分散和抗靜電等一系列物理化學(xué)作用，表面活性劑成為一類靈活多樣具有重要使用價(jià)值的精細(xì)化工產(chǎn)品。近年來(lái)，我國(guó)表面活性劑的產(chǎn)量和使用量逐年增加、種類繁多，但不同極性的表面活性劑具有不同的物理化學(xué)性質(zhì)、特定的應(yīng)用范圍和處理要求，因此準(zhǔn)確及時(shí)地檢測(cè)表面活性劑的極性對(duì)社會(huì)生活生產(chǎn)具有十分重要的意義。
[0003]目前常見的檢測(cè)表面活性劑極性的方法主要有:色譜測(cè)定法、分光光度法、流動(dòng)注射分析法、共振散射光譜法等。其中色譜測(cè)定法操作復(fù)雜，測(cè)量條件較為苛刻，應(yīng)用范圍受到一定限制。分度光度法多采用亞甲藍(lán)試劑，該法準(zhǔn)確度和重現(xiàn)度好，流動(dòng)注射分析法操作簡(jiǎn)單快捷，但兩種方法均需要大量有毒溶劑氯仿進(jìn)行萃取并反洗。光譜法靈敏度高，但所需檢測(cè)步驟繁多，不便用于在線監(jiān)測(cè)，且所用儀器設(shè)備較為昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明公開了一種表面活性劑極性的檢測(cè)裝置，包括與氣-液兩相界面表面接觸用于感應(yīng)氣-液兩相界面處的表面電荷的檢測(cè)探針；
[0005]接收所述檢測(cè)探針檢測(cè)到的表面電荷并產(chǎn)生一定電勢(shì)的控制單元，所述控制單元對(duì)該電勢(shì)的變化信號(hào)進(jìn)行降噪、數(shù)據(jù)處理和極性分析判斷該信號(hào)的極性，根據(jù)該信號(hào)的極性判斷吸附在該氣-液兩相界面表面活性劑的極性；
[0006]接收所述控制單元傳送的對(duì)活性劑極性的判斷結(jié)果并對(duì)該結(jié)果進(jìn)行顯示的顯示單元。
[0007]進(jìn)一步的，所述控制單元包括處理器，所述處理器對(duì)電勢(shì)的變化信號(hào)進(jìn)行降噪、信號(hào)存儲(chǔ)、信號(hào)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析判斷該電勢(shì)變化信號(hào)的極性以及根據(jù)該信號(hào)的極性判斷吸附在該氣-液兩相界面表面活性劑的極性。
[0008]一種表面活性劑極性的檢測(cè)裝置的表面活性劑極性的檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0009]步驟1:將該檢測(cè)裝置懸掛于氣-液兩相界面表面的上方并緩慢下降，檢測(cè)探針接觸到氣-液兩相界面時(shí)感應(yīng)到界面處的表面電荷；
[0010]步驟2:控制單元接收所述檢測(cè)探針感應(yīng)到的表面電荷并產(chǎn)生一定的電勢(shì)，并對(duì)產(chǎn)生的電勢(shì)的變化信號(hào)進(jìn)行信號(hào)降噪、信號(hào)存儲(chǔ)、信號(hào)數(shù)據(jù)處理和信號(hào)極性判斷；
[0011]步驟3:控制單元根據(jù)電勢(shì)的變化信號(hào)的極性判斷氣-液兩相界面表面活性劑的極性:如果該電勢(shì)的變化信號(hào)為正，則該氣-液兩相界面表面的活性劑的極性為正；如果該電勢(shì)的變化信號(hào)為負(fù)，則該氣-液兩相界面表面的活性劑的極性為負(fù)。[0012]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種表面活性劑極性的檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，通過微型檢測(cè)探針接觸氣-液兩相界面時(shí)感應(yīng)界面處的表面電荷并在控制單元上產(chǎn)生感應(yīng)電流并經(jīng)過電阻在電阻兩端產(chǎn)生一定的電勢(shì)，采集電勢(shì)的變化信號(hào)，對(duì)采集到的電勢(shì)變化信號(hào)進(jìn)行降噪、信號(hào)數(shù)據(jù)處理、信號(hào)極性分析，通過該電勢(shì)變化信號(hào)的極性來(lái)判斷氣-液兩相界面表面活性劑的極性。本發(fā)明公開的表面活性劑極性的檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，在檢測(cè)過程中不受溶液溫度、粘度、PH值及表面活性劑濃度等因素的影響，檢測(cè)范圍廣，穩(wěn)定性良好，具有較高的檢測(cè)靈敏度和檢測(cè)精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1為本發(fā)明公開的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明公開的檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明中控制單元內(nèi)部具有的電路原理圖。
[0017]圖中:1、控制單元；2、檢測(cè)探針；3、顯示單元；11、處理器；17、紅色指示燈；18、藍(lán)色指示燈；19、開關(guān)；21、探針保護(hù)套。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚完整的描述:
[0019]本發(fā)明的工作原理如下:吸附在氣-液兩相界面上的表面活性劑極性的性質(zhì)決定了界面電荷的極性，即正離子表面活性劑將會(huì)使溶液在兩相界面積累正電荷，而負(fù)離子表面活性劑將會(huì)在兩相界面積累負(fù)電荷，且界面電荷極性不會(huì)受表面活性劑的濃度以及溶液PH值的影響。本發(fā)明基于上述原理，根據(jù)氣-液兩相界面處帶有一定數(shù)量的電荷，這些表面電荷會(huì)通過吸附異號(hào)離子、排斥同號(hào)離子而在界面形成雙電層，并且雙電層具有一定的電勢(shì)，通過采集電勢(shì)變化信號(hào)的極性來(lái)判斷該氣-液兩相界面活性劑的極性。
[0020]如圖1所示的一種表面活性劑極性的檢測(cè)裝置，包括檢測(cè)探針2、控制單元I和顯示單元3。該控制單元I內(nèi)部具有一定的電路結(jié)構(gòu)，如圖3所示。所述檢測(cè)探針2與氣-液兩相界面表面接觸用于感應(yīng)氣-液兩相界面處的表面電荷；該表面電荷運(yùn)動(dòng)至控制單元I內(nèi)在控制單元I上產(chǎn)生感應(yīng)電流，并經(jīng)過電阻在電阻兩端產(chǎn)生一定的電勢(shì)，控制單元I采集電勢(shì)的變化信號(hào)存儲(chǔ)在處理器11內(nèi)。由于處理器11包括邏輯運(yùn)算器、程序存儲(chǔ)器和信號(hào)存儲(chǔ)器，因此該處理器11對(duì)采集到的電勢(shì)變化信號(hào)進(jìn)行降噪、數(shù)據(jù)處理和極性分析判斷，根據(jù)該信號(hào)的極性判斷吸附在該氣-液兩相界面表面活性劑的極性。并且將輸出的活性劑極性結(jié)果顯示在顯示單元3上。
[0021]進(jìn)一步的，控制單元I包括處理器11，所述處理器11對(duì)電勢(shì)的變化信號(hào)進(jìn)行降噪、信號(hào)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析判斷該電勢(shì)變化信號(hào)的極性以及該氣-液兩相界面表面活性劑的極性。在實(shí)際應(yīng)用中，處理器11可以采用ATmegall6L8位AVR微處理器。[0022]進(jìn)一步的，如圖2所示，在控制單元I上設(shè)置有開關(guān)19、紅色指示燈17和藍(lán)色指示燈18。當(dāng)處理器11判斷表面活性劑為正離子時(shí)控制紅色指示燈17亮起，當(dāng)表面活性劑為負(fù)離子時(shí)控制藍(lán)色指示燈18亮起。
[0023]進(jìn)一步的，如上所公開的一種表面活性劑極性的檢測(cè)裝置的表面活性劑極性的檢測(cè)方法，具體包括以下步驟:
[0024]步驟1:將該檢測(cè)裝置懸掛于氣-液兩相界面表面的上方并緩慢下降，檢測(cè)探針2接觸到氣-液兩相界面時(shí)感應(yīng)到界面處的表面電荷；
[0025]步驟2:控制單元I接收所述檢測(cè)探針2感應(yīng)到的表面電荷并產(chǎn)生一定的電勢(shì)，并對(duì)產(chǎn)生的電勢(shì)的變化信號(hào)進(jìn)行信號(hào)降噪、信號(hào)存儲(chǔ)、信號(hào)數(shù)據(jù)處理和信號(hào)極性判斷；
[0026]步驟3:控制單元I根據(jù)電勢(shì)的變化信號(hào)的極性判斷氣-液兩相界面表面活性劑的極性:如果該電勢(shì)的變化信號(hào)為正，則該氣-液兩相界面表面的活性劑的極性為正；如果該電勢(shì)的變化信號(hào)為負(fù)，則該氣-液兩相界面表面的活性劑的極性為負(fù)。
[0027]實(shí)施例:
[0028]在實(shí)際應(yīng)用中，如圖2所示的表面活性劑極性的檢測(cè)裝置的示意圖，該檢測(cè)裝置的最底端為檢測(cè)探針2，在檢測(cè)探針2的外部可以設(shè)置有探針保護(hù)套21，將顯示單元3設(shè)置在控制單元I的表面，首先我們將檢測(cè)探針2懸掛在待測(cè)液體即氣-液兩相界面表面的上方并緩緩下降，當(dāng)檢測(cè)探針2接觸到氣-液兩相界面時(shí)，感應(yīng)該界面處的表面電荷，由于控制單元I內(nèi)具有電路結(jié)構(gòu)，因此可以產(chǎn)生感應(yīng)電流并經(jīng)過電阻在電阻兩端產(chǎn)生一定的電勢(shì)，然后采集電勢(shì)的變化信號(hào)并通過處理器11將采集到的電勢(shì)變化信號(hào)進(jìn)行降噪、數(shù)據(jù)處理和極性分析，判斷出信號(hào)極性。根據(jù)信號(hào)極性進(jìn)而判斷表面活性劑的極性，當(dāng)信號(hào)幅值為正時(shí)，處理器11控制顯示單元3對(duì)上述判斷結(jié)果進(jìn)行顯示。并且如果處理器11判斷表面活性劑為正離子時(shí)則控制紅色指示燈17亮起，如果處理器11判斷表面活性劑為負(fù)離子時(shí)則控制藍(lán)色指示燈18亮起。
[0029]本發(fā)明公開的一種表面活性劑極性的檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，根據(jù)正離子表面活性劑將會(huì)使溶液在兩相界面積累正電荷，而負(fù)離子表面活性劑將會(huì)在兩相界面積累負(fù)電荷，本裝置通過對(duì)氣-液兩相界面表面電荷產(chǎn)生的電勢(shì)變化信號(hào)的極性來(lái)判斷表面活性劑的極性。本裝置在使用過程中測(cè)量原理可靠、測(cè)量方法簡(jiǎn)單，可迅速、準(zhǔn)確地探測(cè)出表面活性劑的極性，檢測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用范圍廣、方便攜帶，且具有能耗低和易于操作的特點(diǎn)。
[0030]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種表面活性劑極性的檢測(cè)裝置，其特征在于:包括與氣-液兩相界面表面接觸用于感應(yīng)氣-液兩相界面處的表面電荷的檢測(cè)探針(2); 接收所述檢測(cè)探針(2)檢測(cè)到的表面電荷并產(chǎn)生一定電勢(shì)的控制單元(I)，所述控制單元(I)對(duì)該電勢(shì)的變化信號(hào)進(jìn)行降噪、數(shù)據(jù)處理和極性分析判斷該信號(hào)的極性，根據(jù)該信號(hào)的極性判斷吸附在該氣-液兩相界面表面活性劑的極性； 接收所述控制單元(I)傳送的對(duì)活性劑極性的判斷結(jié)果并對(duì)該結(jié)果進(jìn)行顯示的顯示單元⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面活性劑極性的檢測(cè)裝置，其特征還在于:所述控制單元(I)包括處理器(11)，所述處理器(11)對(duì)電勢(shì)的變化信號(hào)進(jìn)行降噪、信號(hào)存儲(chǔ)、信號(hào)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析判斷該電勢(shì)變化信號(hào)的極性以及根據(jù)該信號(hào)的極性判斷吸附在該氣-液兩相界面表面活性劑的極性。
3.—種如權(quán)利要求1至2任意一項(xiàng)所述的一種表面活性劑極性的檢測(cè)裝置的表面活性劑極性的檢測(cè)方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1:將該檢測(cè)裝置懸掛于氣-液兩相界面表面的上方并緩慢下降，檢測(cè)探針(2)接觸到氣-液兩相界面時(shí)感應(yīng)到界面處的表面電荷； 步驟2:控制單元(I)接收所述檢測(cè)探針(2)感應(yīng)到的表面電荷并產(chǎn)生一定的電勢(shì)，并對(duì)產(chǎn)生的電勢(shì)的變化信號(hào)進(jìn)行信號(hào)降噪、信號(hào)存儲(chǔ)、信號(hào)數(shù)據(jù)處理和信號(hào)極性判斷； 步驟3:控制單元(I)根據(jù)電勢(shì)的變化信號(hào)的極性判斷氣-液兩相界面表面活性劑的極性:如果該電勢(shì)的變化信號(hào)為正，則該氣-液兩相界面表面的活性劑的極性為正；如果該電勢(shì)的變化信號(hào)為負(fù)，則該氣-液兩相界面表面的活性劑的極性為負(fù)。
【文檔編號(hào)】G01N27/60GK103940892SQ201410200519
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月13日
【發(fā)明者】宋永欣, 周航, 孫潤(rùn)哲 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)