摘要：介紹泡沫滅火劑、水系滅火劑等流體型滅火劑產 品表面張力測量方法以及測量過程中容易出現的各種誤差，對其產生的原因進行分析。可通過恆溫水域或低溫試驗槽等控 溫裝置確保測量溫度在合理的範圍內，儘量減小溫度造成的測 量誤差。應保證測量中泡沫溶液質量分數的精確性；在測量時 要注意保持銷金環的菰度和水平度，鉗全環使用後應注意清洗 並高溫灼燒。
在消防領域中，特別是對於流體滅火劑，表面張力是 非常重要的一項技術指標。對表面張力大小的適當控制 可以影響流體滅火劑的流動特性，進而影響其滅火性能。 當然，還沒有特定的研究表明表面張力的大小能否直接 決定該類產品的滅火性能，但是可以肯定滅火劑的表面 張力可以在一定程度上影響其滅火效力。由此可見，無 論是對於滅火劑產品的生產單位，還是對於該類產品的 檢測機構而言，準確測量表面張力的大小是衡量滅火劑 產品性能的一項重要工作。
1表面張力的測■
液體表面張力的測定方法分靜力學法和動力學法。 靜力學法有毛細管上升法、du Nouy環法、Wilhelmy盤法 法等，動力學法有震蕩射流法、毛細管波法等■迄今為 止，實際生產中多採用靜力學測定方法。而在消防科技 領域中，最常用來測量流體滅火劑產品表面張力的方法 是吊環法，即duNoiiy環法。吊環法是一種直接測定被 測液體表面張力，不需提供基準物質表面張力的方法。 因而具有精度較高、操作簡便、結果直接等特點。吊環法 測量原理。
如圖1所示，將一個用直徑為2r由鈕絲製成的內徑 為2R'的圓環平置於液面，當圓環被向上緩慢提起時，在請修科孕與技術2013年3月第32卷第3期圓環的內外表面會形成與環表面相垂直的液膜，內外液 膜表面張力的合力豎直向下與拉力平衡。當液膜被切斷 的瞬間，設此時液體的表面張力為S總拉力與圓環重力 的差為八則有式（1）。
f= 2nR'a + 2no{R'4- r） （1）
如果令R = R' + r,而且當該伯絲足夠細，與圓環的 內徑2R'相比,可以將其直徑2r忽略為零的話，則式（1） 可以改寫為式（2）。
(2)
對於拉力f的測量，一般利用電阻應變片來實現表 面張力的非電量電測，提高實驗系統的穩定性和準確度， 並實現自動化測量，既利用吊環法並結合計算機實現自 動化測量。
但是，由於液膜有一定的厚度，同時由於上拉環也將 帶起若干液體，並且環的半徑和被拉起的液膜的半徑稍 有不同，所以吊環法的精度稍低，但是應用很方便，不僅 可以測量氣一液界面的表面張力，也可以測量液一液界 面張力。對於外力，可以使用螺旋秤或者傳感器測量，當 然圓環要相當平整，通常用鉗或含10%錠的鉗製成。
2測量中的誤差分析
筆者對流體型滅火劑產品表面張力測量過程中可能 出現的幾種誤差進行分析，並提出可供參考的避免誤差 發生的方法。
2.1溫度影響造成的誤差
溫度條件對於液體表面張力存在著很大的影響。大 量試驗數據表明，液體的表面張力會隨著溫度的升高而 降低。通過對一系列流體滅火劑產品，包括不同配比的 泡沫滅火劑（成膜型）、水系滅火劑等樣品進行測試，可以 清晰地從表1、表2中看出，溫度的變化對流體型滅火剤 的表面張力存在一定程度的影響。
*1成膜型泡沫滅火劑在不同溫度下的表面張力測■值
衰2水系滅火劑在不同溫度下的衰面張力測值
通過對不同質量分數的泡沫滅火劑和水系滅火劑在 不同溫度下的表面張力進行測量對比（見圖2、圖3所 示）。可以看出，溫度對流體型滅火劑的表面張力存在一 定程度的影響，而且，溫度差異越大，表面張力測量數值 相差越多。這是由於隨著液體溫度的升高，分子在其平 衡位置振動的幅度增大,馳豫時間急劇地增大'分子的擴 散加快，同時，隨著溫度的升高，那些熱運動動能較大的 分子能夠克服液體分子的引力而成為蒸發分子，因而液 體的密度減小，分子的吸引力也隨之減小，表面位能降 低，故表面張力也就減小了。這從理論上分析了表面張 力隨溫度的升高而降低的原因。
在對流體型滅火劑的表面張力進行測量的過程中, 要通過恆溫水域或低溫試驗槽等控溫裝置確保測量溫度 在規定的範圍內，儘量減小測量的溫度差異，這樣才能保 證所測量的表面張力值為該樣品的準確數值。
2.2質量分數影響造成的誤差
此質量分數影響只針對於濃縮型流體滅火劑產品。 通常所用的泡沫滅火劑產品一般有1%、3%、6%的配比, 而水系滅火劑一般為1%、3%、6%、10%的配比。在對濃 縮型流體滅火劑產品進行表面張力的測量時，要按照配 比與蒸憶水配製成混合液體，再進行測量，這就使得在配 制過程中有可能會出現一些問題，進而影響所配置樣品 液體的質量分數。通過對不同類型的滅火劑樣品在不同 質量分數下的表面張力進行測量可以 看出，質量分數誤差會對滅火劑樣品的表面張力產生一 定的影響。
表3成膜型泡誄滅火劑在不同質量分故下的表面張力測雖值
表4水系滅火劑在不同質量分數下的表面張力測值
從數據中可以看出，不同種類的流體型 滅火劑樣品在同一溫度下，其測量質量分數發生變化時， 表面張力的測量結果也會發生變化。儘管測量質量分數 的變化對表面張力測量值的影響並不是很大，但這種影 響還是存在的（見圖4、圖5所示）。會岀現質量分數對表 面張力造成影響的原因很簡單，流體型滅火劑樣品中添 加了控制表面張力的表面活性劑，質量分數不同，意味著 流體型滅火劑用量不同，從而導致所含表面活性劑的量 有所不同，這樣就會直接導致所測量表面張力值的變化。
2.3測量設備使用不當造成的誤差
目前，表面張力測量所使用的儀器設備基本上都是 表面張力儀，只是按照自動化程度的不同分為手動型、半 自動型和全自動型，其測量方法主要為上文中提到的吊 環法,但由於其測量原理和所使用的主要原配件是相同 的，因而無論是哪種型號的表面張力儀，在使用的過程中 都要注意以下幾點，因為對儀器設備不正確或不恰當使 用都會給表面張力的測量結果帶來影響。
(1) 鈕金環的使用和清洗。儘管表面張力儀的型號 有所不同，但基於其相同的測量原理，都無一例外地要使 用到鉗金環。可以說鈕金環是表面張力儀設備中非常重 要的配件，如果對它使用不謹慎或清潔不徹底很可能會 對表面張力的測量值產生很大的影響。在測量使用時要 注意保持鉗金環的形狀，特別是圓環的弧度和水平度，一 旦環體變形或不能平行於液面就會使測量結果產生很大 的誤差。另外，在每次使用後都要對其進行清洗，一般使 用的清洗劑為石油醒和丁酮，也可用蒸餡水和無水乙醇 代替，清洗的目的是為了去除環體表面附著的樣品溶液 或其他溶液成分，但只靠清洗並不能完全清除鉗金環表 面的殘留物，還要通過高溫灼燒徹底清潔，才能將環體表 面的附著物清除乾淨。因為這些附著物會在下次測量時 對表面張力的測量結果產生很大的影響，因此要給予足 夠的重視。
(2) 儀器修正係數的使用。目前所使用的表面張力 儀中，除了全自動智能型張力儀外，其他的張力儀測量得 到的結果都是一個誤差值，要經過進一步的修正得到最 後的確定值，而每臺設備都會自帶一個修正係數,通常狀 況下為一個計算公式，會在設備的使用說明書中標出。 由此可見，如果直接使用測量數值,會存在很大的誤差。 因此，設備的使用者要特別注意這一點，在進行測量得到 數值後還要使用設備提供的修正係數進行修正才能最終 得出準確的表面張力值。
鉗金環的清洗對表面張力測量值會造成很大的影 響；而忽略了儀器的修正係數會使得所測得的表面張力 潔飴科學專故術2013年3月第32卷第3期 測量值與真實值之間存在很大的誤差。
可以通過對鈕金環進行徹底的清洗和灼燒來去除潛 在的測量值影響因素，並注意修正係數的使用，這樣可以 最大限度地減小或者避免測量設備帶來的誤差。
3總結
根據流體型滅火劑的用途，表面張力是一項很重要 的性能指標，能否準確測量流體型滅火劑的表面張力就 顯得尤為重要。但是，在對流體型滅火劑表面張力的測 量過程中存在著很多可能出現誤差的因素，主要可能由 測量樣品的溫度差異、質量分數差異和測量設備的使用 不當引起。因而,無論是該類產品的生產單位、使用單位 還是檢測單位都應該全面了解可能出現誤差的情況，並 採取一定的方法或達到一定的技術要求儘量減小所產生 的測量誤差，力爭得到最準確的表面張力測量結果。