"ГОСТ 33419-2015. Межгосударственный стандарт. Методы испытаний химической продукции, представляющей опасность для окружающей среды. Определение поверхностного натяжения водных растворов"
(введен в действие Приказом Росстандарта от 21.10.2015 N 1608-ст)

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены".

1 ПОДГОТОВЛЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации 339 "Безопасность сырья, материалов и веществ" на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного документа, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 22 июля 2015 г. N 78-П)

За принятие проголосовали:

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 21 октября 2015 г. N 1608-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 33419-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 сентября 2016 г.

5 Настоящий стандарт модифицирован по отношению к международному документу OECD, Test N 115:1995 Surface Tension of Aqueous Solutions (ОЭСР, Тест N 115:1995 Поверхностное натяжение водных растворов) путем изменения структуры. Сравнение структуры международного документа со структурой настоящего стандарта приведено в дополнительном приложении ДА.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования международного документа для приведения в соответствие с ГОСТ 1.5 (пункт 3.5).

Перевод с английского языка (en).

Степень соответствия - модифицированная (MOD)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационных указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru).

1.1 Настоящий стандарт устанавливает метод определения поверхностного натяжения водных растворов различных химических веществ.

1.2 Метод, представленный в настоящем стандарте, может использоваться для большинства химических веществ независимо от степени их чистоты.

В настоящем стандарте применен термин с соответствующим определением:

2.1 поверхностное натяжение (Surface tension): Свободная поверхностная энтальпия единицы площади поверхности жидкости.

Примечание - Единицей измерения поверхностного натяжения в системе СИ является ньютон на метр, Н/м. На практике используют производную единицу измерения мН/м = 10^-3 Н/м. В устаревшей системе единиц СГС 10^-3 Н/м = 1 дин/см.

Использование стандартных веществ во всех случаях при испытании нового вещества не требуется. Использование стандартных веществ необходимо для периодической калибровки и верификации оборудования и возможности сопоставления результатов в случае применения разных методов. Перечень стандартных веществ с широким диапазоном значений поверхностного натяжения приведен в [4].

4.1 Методы определения поверхностного натяжения основаны на измерении силы, которую необходимо приложить в вертикальном направлении к скобе (или кольцу), находящейся на поверхности жидкости, для ее отделения от поверхности, или к пластине, грань которой контактирует с поверхностью жидкости, для вытягивания образующейся пленки.

4.2 Испытание не требуется проводить для веществ с растворимостью менее 1 мг/л. Измерение поверхностного натяжения с использованием кольцевого тензиометра возможно только для водных растворов с динамической вязкостью менее 200 мПа·с.

Для исследуемого вещества должны быть известны его структурная формула, растворимость в воде, устойчивость к гидролизу и критическая концентрация мицеллообразования.

Полное описание метода представлено в ИСО 304:1985 [2].

Полное описание метода представлено в ИСО 304:1985 [2].

Полное описание метода представлено в ИСО 304:1985 [2].

Данный метод основан на ИСО 304-1985 [2], DIN 53914 [5], ASTM-D-1590 [6] и ASTM-D-1331 [7].

5.6.1 Для проведения испытания используют доступные виды тензиометров. Тензиометры состоят из следующих элементов:

- подвижный столик для пробы;

- система для измерения силы;

- измерительный элемент (кольцо);

- измерительный сосуд.

5.6.2 Подвижный столик для пробы используется в качестве опоры для измерительного сосуда. Вместе с системой для измерения силы он размещается на подставке.

5.6.3 Система для измерения силы располагается выше столика для пробы. Погрешность измерения силы не должна превышать +/- 10⁶ Н, что соответствует пределу погрешности +/- 0,1 мг при измерении массы. В большинстве доступных тензиометров измерительная шкала откалибрована в мН/м, и поверхностное натяжение следует считывать с точностью 0,1 мН/м.

5.6.4 Кольцо обычно изготавливают из платиново-иридиевой проволоки толщиной примерно 0,4 мм и средним периметром примерно 60 мм. Кольцо подвешивается горизонтально с помощью металлического штифта и проволочного монтажного кронштейна для установления соединения с системой для измерения силы (рисунок 1). Если кольцо не находится в горизонтальном положении, то может быть получен ошибочный результат [8].

5.6.5 Измерительный сосуд, содержащий исследуемый раствор, представляет собой стеклянный сосуд с системой контроля температуры. Сосуд должен быть сконструирован таким образом, чтобы во время испытания температура исследуемого раствора и газовой фазы, находящейся над его поверхностью, оставалась постоянной и исследуемый раствор не испарялся. Подходящими являются цилиндрические стеклянные сосуды с внутренним диаметром не менее 45 мм.

5.7.1 Очистка

5.7.1.1 Измерительный сосуд следует тщательно очистить. При необходимости его промывают горячей сульфохромовой смесью, а затем концентрированной фосфорной кислотой (с массовой долей H₃PO₄ 83 - 98%), тщательно промывают проточной водой и окончательно промывают бидистиллированной водой до получения нейтральной реакции. Затем высушивают или промывают исследуемым раствором.

5.7.1.2 Кольцо сначала тщательно промывают водой для удаления любых растворимых в воде веществ, кратковременно погружают в сульфохромовую смесь, промывают бидистиллированной водой до получения нейтральной реакции и затем нагревают над пламенем метанола.

5.7.1.3 Вещества, которые не растворяются или не разрушаются под действием сульфохромовой смеси или фосфорной кислоты, например силиконы, удаляют с помощью подходящего органического растворителя.

5.7.2 Нивелирование прибора

Прибор следует уравновесить, например, с помощью спиртового уровня в основании тензиометра или настройкой регулировочных винтов. Кольцо устанавливают на прибор так, чтобы оно было параллельно поверхности жидкости. Поверхность жидкости в данном случае можно использовать как зеркало. До погружения кольца в жидкость показание тензиометра устанавливают на ноль. Калибровку проводят с использованием массы или воды.

5.7.3 Калибровка по массе

Рейтер известной массы в диапазоне от 0,1 до 1,0 г помещают на кольцо. Поправочный коэффициент , на который умножают все показания прибора, определяют по соотношению:

где

где m - масса рейтера, г;

g - ускорение свободного падения (981 см·с^-2 на уровне моря);

b - средний периметр кольца, см;

- показание тензиометра после помещения рейтера на кольцо, мН/м.

5.7.4 Калибровка с использованием воды

Калибровка с использованием чистой воды выполняется быстрее, чем калибровка по известной массе, но имеется опасность изменения поверхностного натяжения воды (72,3 мН/м при 23 °C) под действием следовых количеств примесей, например, поверхностно-активных веществ. Поправочный коэффициент определяется по соотношению:

где - значение поверхностного натяжения воды в соответствии с литературными данными, мН/м;

- измеренное значение поверхностного натяжения воды, мН/м.

Оба показателя определяются при одной и той же температуре.

5.8.1 Готовят раствор исследуемого вещества в дистиллированной воде. Концентрация раствора должна составлять 90% от концентрации насыщения, но если такая концентрация превышает 1 г/л, то в испытании используют концентрацию 1 г/л.

5.8.2 Измерению может помешать загрязнение пылью и парами других веществ. В связи с этим измерение следует проводить под защитным колпаком.

Измерение проводится при температуре примерно 20 °C. Температуру контролируют с точностью +/- 0,5 °C.

Исследуемый раствор переносят в измерительный сосуд, не допуская образования пены. Следует зарегистрировать время с момента переноса исследуемого раствора в измерительный сосуд. Измерительный сосуд помещают на подвижный столик. Измерительный сосуд поднимают до тех пор, пока кольцо не будет погружено ниже поверхности исследуемого раствора. Затем поверхность столика постепенно и равномерно опускают со скоростью примерно 0,5 см/мин для отделения кольца от поверхности до достижения максимальной силы. Показание силы считывают на тензиометре. Слой жидкости, соединенный с кольцом, не должен отделяться от кольца. После окончания первого измерения испытания повторяют до достижения постоянного значения поверхностного натяжения.

7.1.1 Для расчета поверхностного натяжения значение, считанное с прибора в мН/м, сначала умножают на поправочный коэффициент или в зависимости от использованной методики калибровки. Полученное значение следует рассматривать как приблизительное и требующее поправки. Эмпирическим путем были установлены поправочные коэффициенты, зависящие от размеров кольца, плотности жидкости и ее поверхностного натяжения (таблицы Харкинса - Джордана) [9]. Поскольку определение поправочного коэффициента для каждого отдельного испытания по таблицам Харкинса - Джордана является трудоемким, то следует использовать упрощенную методику, применимую к водным растворам. Она состоит в принятии скорректированных значений поверхностного натяжения из таблицы 1, приведенной ниже. Следует использовать интерполяцию для показаний в диапазоне табличных данных. Таблица составлена на основе корректировки Харкинса - Джордана. Таблица аналогична таблице, представленной в DIN 53914 [5] для воды и водных растворов (плотность ) и для промышленно доступного кольца, имеющего средний радиус кольца 9,55 мм и радиус проволоки кольца 0,185 мм. В таблице 1 приведены скорректированные значения измерений, установленные после калибровки по массе или воде.

7.1.2 В альтернативном случае без предварительной калибровки поверхностное натяжение следует рассчитывать по следующему соотношению:

где F - сила, измеренная на динамометре в момент отрыва кольца;

R - радиус кольца;

f - поправочный коэффициент [9], [10].

Отчет об испытании должен содержать следующую информацию:

- метод испытания;

- тип воды или раствора, используемого для проведения испытания;

- информация об исследуемом веществе (химическая идентификация, примеси);

- результаты измерения: индивидуальные показания, их среднее арифметическое значение и среднее скорректированное значение;

- концентрация тестируемого раствора;

- температура проведения испытания;

- время с момента приготовления раствора до проведения измерения;

- описание зависимости измеренного поверхностного натяжения от времени после переноса раствора в измерительный сосуд;

- вся информация и примечания, имеющие значение для интерпретации результатов, в частности, в отношении примесей и физического состояния вещества.