一种测量液体在颗粒表面表观接触角的方法
【专利摘要】本发明涉及一种测量液体在颗粒表面表观接触角的方法，有以下步骤：1)取颗粒盛放在容器中，加入液体;2)对表观导热系数进行若干次测量，计算平均值以及每次测量值与平均值的相对误差;3)改变加入的液体量，重复步骤2），直至再加入的液体不能进入颗粒间孔隙而积聚在堆积颗粒顶部；4)分析表观导热系数测量相对误差随液体占孔隙容积率变化的规律，确定临界含液量；5）根据数学模型，计算获得表观接触角。本发明能降低接触角测试时固体表面须为理想表面的要求，使得液体在颗粒状固体表面的接触角能够测量。
【专利说明】一种测量液体在颗粒表面表观接触角的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测量液体在颗粒表面表观接触角的方法。
【背景技术】
[0002]接触角是在固、液、气三相交界处，自固-液界面经过液体内部到气-液界面之间所夹的角。接触角不仅在表面浸润现象中起着重要作用，同时也是有关固-液界面上表面张力的表现。
[0003]接触角现有测试方法通常有两种:其一为外形图像分析方法；其二为称重法。后者通常称为润湿天平或渗透法接触角仪。但目前应用最广泛，测值最直接与准确的还是外形图像分析方法。
[0004]外形图像分析法的原理为:将液滴滴于固体样品表面，通过显微镜头与相机获得液滴的外形图像，再运用数字图像处理和一些算法将图像中液滴的接触角计算出来。
[0005]计算接触角的方法通常基于特定的数学模型如液滴可被视为球或圆椎的一部分，然后通过测量特定的参数如宽/高或通过直接拟合来计算得出接触角值。Young-Laplace方程描述了封闭界面的内、外压力差与界面的曲率和界面张力的关系，可用来准确地描述轴对称的液滴的外形轮廓，从而计算出其接触角。
[0006]现有接触角测量方法均为将液滴滴在固体平面上进行测量，但有一些固体材料无法加工成平面，或者加工成平面后会改变其表面物理属性，如土壤颗粒、谷物颗粒等，但在研究液体在此类物质构成的介质中的运移等物理机制时通常会涉及液体在固体骨架表面的接触角，而这是现有技术手段很难测定的。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是针对目前尚无有效技术手段对液体在无法加工成平面的颗粒状固体表面上的表观接触角进行测量的问题，提供一种方法简单，操作方便的接触角测试方法。
[0008]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0009]一种测量液体在颗粒表面表观接触角的方法，包括以下步骤:
[0010]I)取颗粒盛放在容器中，加入液体并充分混合，得混合物；
[0011]2)用导热系数测量仪器对混合物表观导热系数进行若干次测量，计算平均值以及每次测量值与平均值的相对误差，得表观导热系数测量相对误差；
[0012]3)改变加入的液体量，然后重复步骤2)，直至再加入的液体不能进入颗粒间孔隙而积聚在堆积颗粒顶部；
[0013]4)分析表观导热系数测量相对误差随液体占孔隙容积率变化的规律，确定随液体占孔隙容积率增大时，相对误差由大变小的临界含液量；
[0014]5)根据建立的临界含液量与液体在颗粒表面的接触角数学模型，计算获得接触角。[0015]所述步骤2)中对混合物表观导热系数进行3次以上的测量。
[0016]步骤3)中所述改变加入的待测液体量，每次液体量改变不超过堆积颗粒间孔隙容积的5%。
[0017]孔隙容积可以由多种办法测量，当孔隙容积确定后，液体量改变量很容易通过称重法等方法确定。
[0018]步骤4)中所述临界含液量为，相对误差减小至导热系数测量仪器给定的重复性误差范围之内；
[0019]步骤5)所述的数学模型为:
【权利要求】
1.一种测量液体在颗粒表面表观接触角的方法，其特征在于有以下步骤: 1)取颗粒盛放在容器中，加入液体并充分混合，得混合物； 2)用导热系数测量仪器对混合物表观导热系数进行若干次测量，计算平均值以及每次测量值与平均值的相对误差，得表观导热系数测量相对误差； 3)改变加入的液体量，然后重复步骤2)，直至再加入的液体不能进入颗粒间孔隙而积聚在堆积颗粒顶部； 4)分析表观导热系数测量相对误差随液体占孔隙容积率变化的规律，确定随液体占孔隙容积率增大时，相对误差由大变小的临界含液量； 5)根据建立的临界含液量与液体在颗粒表面的接触角数学模型，计算获得表观接触角。
2.根据权利要求1所述的一种测量液体在颗粒表面表观接触角的方法，其特征在于:所述步骤2)中对混合物表观导热系数进行3次以上的测量。
3.根据权利要求1所述的一种测量液体在颗粒表面表观接触角的方法，其特征在于:步骤3)中所述改变加入的待测液体量，每次液体量改变不超过堆积颗粒间孔隙容积的5%。
4.根据权利 要求1所述的一种测量液体在颗粒表面表观接触角的方法，其特征在于:步骤4)中所述临界含液量为，相对误差减小至导热系数测量仪器给定的重复性误差范围之内。
5.根据权利要求1所述的一种测量液体在颗粒表面表观接触角的方法，其特征在于:步骤5)所述的数学模型为:
【文档编号】G01N13/00GK103575621SQ201310504039
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】于明志, 胡爱娟, 范雪晶 申请人:山东建筑大学