V.1.6.4 Harmonizovaná prstencová metoda OECD
V.1.6.4.1 Aparatura
Pro toto měření jsou vhodné komerční tenziometry. Sestávají z těchto částí:
- pohyblivý stolek pro vzorek,
- systém měření síly,
- měřicí tělísko (prstenec),
- měřicí nádoba.
V.1.6.4.1.1 Pohyblivý stolek pro vzorek
Pohyblivý stolek pro vzorek slouží jako podložka pro termostatovanou měřicí nádobu, ve které je kapalina, která má být zkoušena. Spolu se systémem měření síly je upevněn na stojanu.
V.1.6.4.1.2 Systém měření síly
Systém měření síly je umístěn nad stolkem pro vzorek (viz obrázek). Chyba měření síly nemá překročit
-6
± 10 N,
což odpovídá chybě ± 0,1.mg při měření hmotnosti. Ve většině případů je měřicí stupnice komerčních tenziometrů dělena
-1
v mN . m ,
takže je možné povrchové napětí odečítat přímo
-1 -1
v mN . m s přesností na 0,1 mN . m .
V.1.6.4.1.3 Měřicí tělísko (prstenec)
Prstenec je obvykle zhotoven z platino-iridiového drátu o průměru asi 0,4 mm a středním obvodu 60 mm. Prstenec z drátu je zavěšen vodorovně na upevňovací vidlici z drátu a na kovové tyčince, která tvoří spojení k systému měření síly (viz obrázek).
Měřicí tělísko
(všechny rozměry jsou uvedeny v milimetrech)
Obrázek - Měřicí tělísko
V.1.6.4.1.4 Měřicí nádoba
Měřicí nádobou pro zkušební roztok je termostatovaná skleněná nádoba. Má být konstruována tak, aby teplota zkoumané kapaliny i plynné fáze nad jejím povrchem zůstala během měření konstantní a aby se vzorek nemohl odpařovat. Vhodná je válcová skleněná nádoba o vnitřním průměru nejméně 45 mm.
V.1.6.4.2 Příprava aparatury
V.1.6.4.2.1 Čištění
Skleněné nádoby je třeba pečlivě vyčistit: Pokud je to nutné, měly by se vymýt horkou kyselinou chromsírovou a následně koncentrovanou kyselinou fosforečnou
(83 až 98 % hmot. H PO ),
3 4
pečlivě vypláchnout tekoucí vodou a nakonec omýt redestilovanou vodou do neutrální reakce a následně vysušit nebo vypláchnout vzorkem kapaliny, která má být měřena.
Prstenec je třeba nejprve pečlivě umýt vodou, aby se odstranily všechny látky rozpustné ve vodě. Poté se krátce ponoří do kyseliny chromsírové, opláchne se v redestilované vodě do neutrální reakce a nakonec se krátce ohřeje nad methanolovým plamenem.
Poznámka:
Znečištění látkami, které se nerozpouštějí ani nerozkládají kyselinou chromsírovou ani kyselinou fosforečnou, jako například silikony, je nutné odstraňovat vhodnými organickými rozpouštědly.
V.1.6.4.2.2 Kalibrování aparatury
Validace aparatury spočívá v ověření nuly a v nastavení přístroje tak, aby jeho údaje umožňovaly spolehlivé stanovení
-1
v mN.m .
Poloha:
Přístroj musí být nastaven do vodorovné polohy, např. pomocí libely položené na základovou desku tenziometru a nastavením stavěcích šroubů základnové desky.
Nastavení nuly:
Po upevnění prstence na aparatuře a před ponořením do kapaliny je třeba nastavit nulu ukazatele tenziometru a zkontrolovat rovnoběžnost prstence s hladinou kapaliny. K tomu je možné použít hladiny kapaliny jako zrcadla.
Kalibrace:
Vlastní kalibraci před měřením je možné provést dvěma postupy:
a) Použitím závaží: při tomto postupu se použijí jezdce o známé hmotnosti od 0,1 g do 1,0 g, které se umístí na prstenec. Kalibrační faktor
Φ
a,
kterým je třeba násobit všechny hodnoty odečtené na přístroji, je možné určit podle rovnice (1):
σ
r
Φ = --
a σ
a
kde:
mg -1
σ = -- (mN.m )
r 2b
m = hmotnost jezdce (g),
-2
g = tíhové zrychlení (981 cm.s na úrovni hladiny moře),
b = střední obvod prstence (cm),
σ = odečtená hodnota na tenziometru po umístění jezdců
a -1
na prstenec (mN.m ).
b) Použitím vody: při tomto postupu se použije čistá voda, jejíž povrchové napětí má při 23 °C, hodnotu
-1
72,3 mN.m .
Tento postup lze provést rychleji než kalibraci se závažími, ale existuje vždy nebezpečí, že povrchové napětí vody je zkresleno stopovým znečištěním povrchově aktivními látkami.
Kalibrační faktor
Φ
b,
kterým je třeba násobit všechny hodnoty odečtené na přístroji, je možné určit podle rovnice (2):
σ
0
Φ = --
b σ
g
kde:
σ = hodnota povrchového napětí vody uvedená v literatuře
0 -1
(mN.m ),
σ = naměřená hodnota povrchového napětí vody
g -1
(mN.m ),
obě při stejné teplotě.
V.1.6.4.3 Příprava vzorků
Připraví se vodné roztoky zkušebních látek o požadované koncentraci, které nesmějí obsahovat nerozpuštěné složky.
Roztoky musí být udržovány při konstantní teplotě (± 0,5 °C). Protože se povrchové napětí roztoku v měřicí nádobě v čase mění, provedou se měření v různých časech a sestrojí se křivka závislosti povrchového napětí na čase. Nedochází-li k žádným dalším změnám, bylo dosaženo rovnovážného stavu.
Měření je ovlivňováno znečištěním prachem nebo plynnými látkami. Práce musí být tedy prováděny pod ochranným krytem.