1.2試驗材料準備

在本次試驗中準備5種不同濃度的NaCl鹽溶液、2種混合種類鹽溶液和4種CaSO4與NaCl配比的鹽溶液作為液體表麵張力和鹽溶液在潔淨表麵上的接觸角測試的試品。

在表麵化學理論中，當絕大多數無機鹽作為溶質時，溶液濃度提高，液體表麵張力增大。為了模擬水在不同鹽密的汙層表麵吸收鹽分的情況，近似認為相同體積的液滴在不同汙層表麵的底麵積相同並完全吸收底麵積範圍內的鹽分，該底麵積統一選用2μL的水在潔淨表麵上的底麵積大小為0.025 cm2，再換算至0.05、0.1、0.2、0.3、0.4 mg/cm2的5種鹽密表麵上的液滴濃度，分別為：0.0107、0.0214、0.0427、0.0641、0.0855 mol/L。

結合電力係統線路運行環境，對自然汙穢分布和種類進行研究，得到兩份混合成分鹽溶液的離子成分配比，配置溶液的含鹽質量與濃度為0.021 4 mol/L的50 mL的NaCl鹽溶液相同。第一份模擬的是在經濟發達地區交通繁忙路段附近的典型汙穢成分，選用的鹽為：NaNO3、KCl、NH4Cl、CaSO4，其相應的質量分數比為17.68：3.35：5.19：54.54；第二份模擬的是火電廠、煤礦和焦化廠等工業區附近典型汙穢物成分，選用的鹽為：NaCl、KCl、NH4Cl、CaSO4、MgSO4，相應的質量分數比為：74：10.6：2.98：66.34：2.1。

由於CaSO4是很多工業生產過程中的原材料或者是副產物，因此分析CaSO4成分的變化對於研究汙層表麵憎水性的變化有極大的意義。配置4份不同質量分數比例的NaCl和CaSO4鹽溶液，配置的溶液的含鹽質量與濃度為0.0214mol/L的NaCl鹽溶液相同，配比選擇為1：1、2：1、5：1、10：1。

憎水角測量所用的矽橡膠試片的尺寸為100 mm×100 mm×5 mm。試驗中為了保證試片處於相同環境中，用清水對試片進行清洗，並用酒精擦拭後用無紡布擦幹。本試驗中的塗汙方式采用固體層法中的定量塗刷法，根據IEC規程中的汙層分級設置，選用灰密為0.5、3mg/cm2，鹽密值選用0.05、0.1、0.2 mg/cm2，分別代表汙穢程度為“中、重、非常重”的汙穢等級。塗汙之前先進行打灰處理，再將汙液均勻塗抹在試片上。將塗汙後的試片和潔淨試片放入相同環境中，如圖2所示。

本研究在憎水角測試儀中測量液滴的靜態接觸角，測量選用的液體體積為2。在相同的環境下每種液體在每種表麵上分散測量12個點，取平均值。

圖2不同汙層染汙情況

2鹽溶液表麵張力與其在潔淨矽橡膠表麵接觸角的關係

2.1 NaCl鹽溶液表麵張力和接觸角的關係

選用1.2節中準備的潔淨矽橡膠試片和5種NaCl鹽溶液，利用懸滴法測量液體表麵張力，並測量其在潔淨矽橡膠表麵的接觸角。

鹽溶液的濃度、表麵張力和測量的靜態接觸角的結果如表1所示。圖3為空白組和五種鹽溶液的摩爾濃度和接觸角的關係曲線。

結果表明，隨著鹽溶液濃度增大，鹽溶液的表麵張力增大，且表麵張力的增大呈逐漸飽和趨勢。隨著鹽溶液濃度增大，鹽溶液表麵張力增大，其在潔淨矽橡膠表麵上的接觸角也增大。

因此，對於NaCl鹽溶液，當溶質的濃度發生變化時，鹽溶液的表麵張力和其在潔淨表麵的接觸角的變化規律較為一致，同時對比表1和圖3中數據可以發現，在濃度變化區間較小的範圍內，NaCl鹽溶液的摩爾濃度和表麵張力的數值關係是近似直線的。

2.2多種混合鹽溶液配方的表麵張力對其在潔淨矽橡膠表麵接觸角的影響

根據1.2中試驗準備材料中的兩份多種鹽溶液配方和四種CaSO4和NaCl的質量分數配比的鹽溶液，分別測量鹽溶液的表麵張力和其在潔淨矽橡膠表麵的接觸角。

通過數據的對比，選擇的鹽配方的液滴的含鹽質量與NaCl液滴的含鹽質量相同，多種成分的鹽溶液液體表麵張力有微小降低，接觸角有略微的升高。

對於四種CaSO4和NaCl的質量分數配比鹽溶液在潔淨矽橡膠表麵的接觸角的變化規律，由於總含鹽質量不變而CaSO4的摩爾質量比NaCl大，因此當CaSO4的比例較小時，混合鹽溶液的摩爾濃度比NaCl鹽溶液的摩爾濃度更小，因此混合鹽溶液的在潔淨矽橡膠表麵的接觸角比NaCl鹽溶液的接觸角較小。而隨著CaSO4的比例提高，混合鹽溶液的表麵張力增大，鹽液滴在潔淨矽橡膠表麵的接觸角升高。

因此，對於NaCl與CaSO4的混合鹽溶液，CaSO4的含量增加，鹽溶液表麵張力增大，其在潔淨表麵的接觸角也增大，兩者變化規律一致。