Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Точное определение значений эквилибриума поверхностного напряжения с тестами на возмущения в области

Published: August 30, 2019 doi: 10.3791/59818

Summary

Для определения значений равновесного поверхностного натяжения (EST) (EST) представлены два протокола для определения значений равновесного поверхностного натяжения (EST) с использованием метода возникающих пузырьков (EBM) и метода прядильного пузыря (SBM) для фазы, содержащей сурфактант, aqueous против воздуха.

Abstract

Мы демонстрируем два надежных протокола для определения значений равновесного поверхностного натяжения (EST) с тестами возмущения области. Значения EST должны быть косвенно определены из значений динамического поверхностного натяжения (DST), когда значения поверхностного натяжения (ST) находятся в стабильном состоянии и стабильны против возмущений. Были выбраны метод возникающих пузырьков (EBM) и метод прядения пузыря (SBM), потому что с помощью этих методов легко внедрять возмущения области, продолжая при этом измерения динамического напряжения. Резкое расширение или сжатие воздушного пузыря использовалось в качестве источника возмущения площади для EBM. Для SBM, изменения в частоте вращения выборочного раствора были использованы для производства возмущения области. В качестве модельного раствора сурфактанта использовался aqueous раствор Triton X-100 с фиксированной концентрацией выше критической концентрации мицелле (CMC). Определенное значение EST модельного интерфейса воздуха/воды от EBM составило 31,5 и 0,1 мН-м-1, а от SBM - 30,8 и 0,2 мНМ-1. Два протокола, описанные в статье, обеспечивают надежные критерии для определения значений EST.

Introduction

Определение равновесного поверхностного напряжения (EST), или равновесного межфамального напряжения (EIFT), данного воздушного/водного или нефтяного/водного интерфейса является критическим шагом для применения в широком диапазоне промышленных областей, таких как сдерживание, повышение рекуперации нефти , потребительские товары, ифармацевтика 1,2,3,4. Такие значения напряжения должны косвенно определяться динамическим поверхностным натяжением (DST) или динамическим межуфамным напряжением (DIFT), поскольку непосредственно поддаются измерению значения динамического напряжения. Значения динамического поверхностного натяжения (т.е. измерения значений напряжения как функции времени) определяются через регулярные промежутки времени. Равновесные значения напряжения считаются определенными, когда значения DST находятся в стабильном состоянии. Истинные значения равновесного поверхностного натяжения лучше устанавливаются,когда они стабильны против возмущений 5. Несколько наблюдений релаксации напряжения после сжатия поверхности ранее были зарегистрированы Миллером и Лункенхаймером, которые использовали два классических метода тенсиометрии, кольцо Дю Ной и методы пластины Вильгельми6,7 ,8. Эти методы менее точны, чем те, которые используются в этом исследовании, и эти DSTs были измерены каждые несколько минут. Многочисленные методы были разработаны для измерения поверхностного напряжения (ST) или межфалального напряжения (IFT) значения интерфейсов, но Есть только несколько методов, которые могут быть использованы для измерения значений DST или DIFT и позволяют применять возмущения для проверки стабильность приобретенных устойчивых государственных значений напряженности9. Если aqueous раствор содержит смородины смеси, и когда один из компонентов адсорбирует гораздо быстрее, чем другие, то может быть временное плато в dST кривых10. Затем представленные методы могут не работать хорошо в короткие временные шкалы, как для одного компонента сурфактантов, но они все еще могут работать, если процедуры несколько расширены, чтобы охватить более длительные временные шкалы.

Описанные здесь протоколы показывают репрезентативные данные только для значений поверхностного натяжения воздушного/ваквого раствора. Тем не менее, эти протоколы также применяются для IFT вакарастворитого раствора против второй жидкости, такой как масло, которое необратимо с aqueous разрешением и имеет меньшую плотность чем то из aqueous разрешения. Здесь мы представляем два надежных метода, которые удовлетворяют этим критериям, новый метод пузыря (EBM) и метод прядильного пузыря (SBM). В обоих методах, один определяет значения ST, которые основаны на пузырь формы и не требуют контактного угла информации, которая может ввести значительные неопределенности и ошибки в измерениях. Для EBM, возмущения области вводятся резко изменяя объем пузыря, возникающих из шприца иглы отзыв. Для SBM изменения частоты вращения образцов используются для возмущений площади. Подробные протоколы направлены на руководство исследователей в этой области, таким образом, что они могут избежать распространенных ошибок или ошибок в динамической и равновесной тенсиометрии и помочь предотвратить неточные интерпретации полученных данных.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Минимальные технические характеристики прибора

  1. Подготовить тензиометр для EBM со следующими спецификациями: i) система дозирования для контроля объема газораспределения; ii) камера для захвата изображения пузыря; iii) программное обеспечение для анализа изображений для решения уравнения Лапласа-Янга (уравнение LY) с алгоритмом анализа аксимметрии пузырьков11,12; и (iv) контролируемой температурой камерой образца.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Обычно инструмент для EBM также может быть использован для метода падения кулона, в котором небольшая капля образуется и висит вертикально от конца шприца иглы.
  2. Подготовьте тензиометр для SBM со следующими спецификациями: i) держатель трубки образца, который способен вращать держатель трубки образца горизонтально на высоких частотах вращения не менее 6000 об/мин; ii) камера для захвата изображения вращающегося пузыря в трубке; и (iii) программное обеспечение для анализа изображений для решения общего уравнения LY и уравнения Воннегута13.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Протокол можно приложить здесь.

2. Материалы и подготовка образцов

  1. Получай чистую воду из аппарата очистки воды. Резистоспособность воды при 25 градусах Цельсия при выходе устройства должна состов состов состоечки 18,2 МЗ см или закрыться.
  2. Очистите все боросиликатные флаконы, кварцевые клетки, стеклянную посуду и магнитные перемешивания баров, замачивая их в чистой воде, по крайней мере 8 ч и повторить процесс замачивания по крайней мере еще раз.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Процесс замачивания направлен на удаление остаточных ионов из стеклянных контейнеров, которые могут существенно повлиять на значения поверхностного натяжения.
  3. Подготовьте сурфактантное решение, представляющие интерес для очищенной стеклянной посуды.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Концентрация сурфактанта должна быть ниже предельнодопустимости растворимости в воде.
  4. Вымойте каждый контейнер, который будет использоваться для измерения напряжения с образцовым решением, которое будет использоваться для фактических измерений до загрузки образца.
  5. Измерьте плотность жидких образцов до измерения напряжения до трех-четырех значимых показателей.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Протокол можно приложить здесь.

3. Поверхностная тензиометрия с новым методом пузыря (EBM)

  1. Калибровать устройство для приобретения изображений тензиометра в соответствии с руководством пользователя поставщика.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Протокол можно приложить здесь.
  2. Выберите перевернутую иглу из нержавеющей стали на основе предполагаемого максимального диаметра пузыря от предполагаемых значений поверхностного натяжения.
    ПРИМЕЧАНИЕ: максимальный диаметр пузыря можно оценить от длины Equation 1 капилляра, dc ( , где y является поверхностное натяжение (N'm-1), q является разница плотности жидкой фазы и воздуха (kg'm-3), и g является гравитационное ускорение (м2с-1)). Максимальный объем пузыря(V max) можно оценить как «dc3/6».
    ПРИМЕЧАНИЕ: Протокол можно приложить здесь.
  3. Поместите перевернутую иглу из нержавеющей стали, полученную от того же поставщика тензиометра, на кончике дозирующего устройства.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Автоматизированный дозатор рекомендуется по сравнению с ручным шприцем, потому что это проще и точнее для пользователей, чтобы произвести желаемый объем, а затем, объем и область возмущений на поверхность. Наименьшая объемная ступень диспенсера рекомендуется составить менее 1 кЛ, от 0,2-0,5 л, для получения точных возмущений области. Протокол можно приложить здесь.
  4. Определить объем жидкого образца для измерения напряжения так, что глубина жидкого образца достаточно длинная, чтобы вся перевернутая часть дозирующей иглы была погружена в воду, и чтобы иметь дополнительную глубину жидкого образца в 20 мм между перевернутый кончик иглы и поверхность жидкого образца.
  5. Загрузите образец жидкости в кварцевую ячейку и поместите ячейку поверх платформы образца. В нашем примере объем жидкого образца составил 40 мл.
  6. Отрегулируйте высоту перевернутой иглы так, чтобы кончик иглы был не менее 20 мм ниже поверхности жидкого образца.
  7. Отрегулируйте положение перевернутой иглы так, чтобы граница наконечника иглы была параллельно жидко-воздушной поверхности.
  8. Впрысните 1 мл воздуха через погруженную перевернутую иглу, чтобы удалить примеси, которые могли бы присутствовать на кончике шприца. Эта процедура используется для улучшения поверхностной химической чистоты воздушно-жидкого интерфейса.
  9. Оцените максимальный объем пузыря (Vmax) с процедурой, описанной следующим образом. Во-первых, распределить 2 л воздуха, чтобы сформировать пузырь на кончике шприца и наблюдать форму пузыря. Затем увеличьте объем пузыря на 0,5 евро и наблюдайте за формой пузыря. Повторите два предыдущих шага, пока пузырь не отсоединяется от кончика иглы. Этот шаг определяет Vmax.
  10. Определите соответствующий диапазон объема пузыря, основываясь на предыдущем наборе наблюдений.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Форма пузыря должна быть несферической, существенно деформированной гравитацией, чтобы позволить точное использование алгоритма анализа аксисимметричной формы падения, и объем пузыря должен быть довольно меньше, чем Vmax, чтобы избежать отливного пузыря от наконечник иглы. Для наконечника шприца с внутренним диаметром 0,84 мм, предпочтительный первоначальный объем пузыря составляет около 4 л.
  11. Определите начальный объем пузыря на основе диапазона объема пузыря, определяемого по сравнению с предыдущим шагом. Первоначальный объем пузыря должен быть близок к середине диапазона объема пузыря, так что объем и площадь, возмущения производят пузырьки внутри диапазона.
  12. Распределите предопределенный первоначальный объем пузыря с предыдущего шага, чтобы сформировать пузырь на кончике перевернутого кончика шприца. Убедитесь, что пузырь находится в гидростатическом равновесии, что означает, что силы поверхностного натяжения уравновешивают силы гравитации (плавучести).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Важно иметь пузырь закреплены за пределами периметра кончика иглы, чтобы предотвратить наличие сурфактанта раствор внутри шприца иглы. Если пузырь закреплен внутри кончика иглы, повторите шаг 3.8 для очистки кончика иглы.
  13. Измерьте динамическое поверхностное натяжение на основе формы производимого воздушного пузыря на кончике кончика иглы каждые 1 с или другого предопределенного интервала времени. Рекомендуемый численный алгоритм для расчета поверхностного натяжения основан на методе анализа аксисимметричной формы падения уравненияLY 11,12.
  14. Сравните фактическую форму пузыря с рассчитанной формой. Если две фигуры полностью перекрываются или почти, то один делает вывод о том, что уравнение равновесия LY действительно для каждой динамической и медленно меняющейся формы. Этот вывод является полностью действительным, когда пузырь перестает двигаться, и ST перестает меняться, чтобы иметь гидростатическое равновесие.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Критерий того, что значение поверхностного натяжения является однородным по всему интерфейсу и что гидродинамические эффекты не важны, состоит в том, что рассчитанная форма интерфейса пузыря, основанная на оптимальных значениях поверхностного натяжения, визуально перекрывается с фактическая форма интерфейса пузыря. Возможны дополнительные количественные тесты, но не будут рассмотрены в данной статье.
  15. Измерьте поверхностное натяжение как функцию временидо тех пор, пока не будет достигнуто первое поверхностное натяжение на устойчивом состоянии (SST 1). SST определяется как плато значение, за которым поверхностное натяжение изменяется менее чем на 1 мН-1 (или менее чем на 5%) в нескольких (10 до 100) последовательных динамических измерениях поверхностного натяжения.
  16. Запись объема пузыря (V1) и площадь поверхности (A1)
  17. Уменьшите объем пузыря, удалив 1 евро воздуха и запишите новый объем пузыря, V2 и область, A2 (см. рисунок 1).
  18. Продолжить измерение dST и областей, пока dST достигает второго SST (SST2) на объем пузыря V2.
  19. Расширьте объем пузыря, вводя 1 евро воздуха так, чтобы V3 'V 1 и A 3'A 1.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Наличие V3 и A3 точно равны v1 и A1 не является существенным.
  20. Продолжайте измерять значения DST додостижения третьего SST (SST 3). Если три значения SST отличаются друг от друга менее чем на 1,0 мНм-1,или на 5%, то их среднее значение определяется как равновесное поверхностное натяжение (EST).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Протокол можно приложить здесь.

4. Поверхностная тензиометрия с помощью метода прядильного пузыря (SBM)

  1. Калибровать устройство для приобретения изображений тензиометра в соответствии с руководством пользователя поставщика.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Протокол можно приложить здесь.
  2. Заполните стеклянную трубку держателя образца, совместимую с спиннингом тензиометра для измерения, жидким образцом и закройте крышку. Внутри стеклянной трубки не должно присутствовать пузырьки воздуха.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Рекомендуется использовать держатель образца и стеклянную трубку, которые предоставляются поставщиком прибора или совместимы с тензиометром.
  3. Поместите заполненный держатель образца внутри вращающейся камеры вращающегося тензиометра.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Протокол можно приложить здесь.
  4. Спин трубки на низкой скорости 500 евро за об/ во до н.э., чтобы предотвратить вводимый пузырь от миграции вверх и / или крепления к трубе стены.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Протокол можно приложить здесь.
  5. Нагрузка 2,0 л воздуха в шприц.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Протокол можно приложить здесь.
  6. Вставьте шприц иглы пирсинг через полимерной перегородки герметизации верхней части вращающейся трубки.
  7. Введите воздушный пузырь в размере 2,0 евро в вращающуюся трубку.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Объем пузыря обычно остается постоянным, если пузырь не ломается. Если пузырь ломается, лучше начать процесс заново.
  8. Увеличьте частоту вращения держателя образца до1, чтобы пузырь внутри стеклянной трубки деформировался таким образом, что соотношение горизонтальной длины пузыря (L) и радиуса середины пузыря (R) для достижения значения 8 или Больше.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Если, с имеющимся инструментом, пробы трубки не могут быть вращаться на достаточно высокой частоте вращения, чтобы существенные деформации пузыря и L/R соотношение 8 или больше, общее уравнение LY может быть использован для расчета DST Значения.
  9. Отрегулируйте угол наклона измерительной камеры, содержащей трубку, при необходимости, чтобы позиционировать образец трубки, ориентированной горизонтально, чтобы предотвратить движение пузыря, и помочь достичь гиростаческого равновесия (гидростатическое равновесие в вращающейся жидкости) для аксисимметричная форма, предполагаемая в используемом уравнении ly и алгоритме.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Гиростатический равновесие определяется для вращающихся пузырьков, аналогично гидростатическому равновесию невращающихся пузырьков, когда пузырь не движется.
  10. Измерьте значения DST с заранее определенным временным интервалом. Типичное значение 1 с.
  11. Продолжайте измерять летнего времени на фиксированной частоте вращения, No1, пока не достигнет стабильного значения состояния (SST1) и запись SST1 и частоты вращения No1 (см. Рисунок 2).
  12. Запись объем пузыря, V1 и области, A1.
  13. Измените частоту вращения на вторую частоту вращения, No2, чтобы изменять площадь поверхности.
  14. Продолжайте измерять летнего времени на фиксированной частоте вращения,Q 2, пока не достигнет второго стабильного значения состояния (SST2) и частоты No2.
  15. Запись объем пузыря, V2 и области, A2.
    ПРИМЕЧАНИЕ: V2 должен быть очень близко к V1.
  16. Измените частоту вращения до3.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Имея3 точно равна 1 не является существенным.
  17. Измерьте значения dST на фиксированной частоте вращения, Q3, до тех пор, пока не будет достигнуто третье значение устойчивого состояния, SST3.
  18. Запись No3 и A3.
  19. 4.19. Если три значения SST отличаются друг от друга менее чем на 1,0 мН/м-1 (или менее чем на 5%), их среднее значение считается "EST".

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Динамическое поверхностное натяжение и равновесное поверхностное натяжение водного раствора Triton X-100 с EBM
Измерялись значения SST растворов Triton X-100 против воздуха, а их устойчивость была проверена на 5 мМ водиное решение; CMC для этого сурфактанта в воде 0.23 mM14. SST1, 31,5 и 0,1 мН-1, был получен примерно 20 с после пузыря был сформирован(рисунок 3). Примерно через 25 с, площадь поверхности была сжата от 1 1 11,4 мм2 до А 9,0 мм2 за счет уменьшения объема пузыря от V1 и 3,8 л до V2 2,8 л. DST сначала опустился до 31 мН-м-1, и в течение 1 с, он увеличился до SST2 из 31,5 и 0,1 мН'м-1. Примерно через 50 с, площадь поверхности была резко расширена с 2 - 9,0 мм2 до 3 и 11,4 мм2 за счет увеличения объема пузыря с 2,8 л (V2) до 3,8 л (V 3).Значение dST изменилось мало и, следовательно, SST3 было определено, чтобы быть 31,5 и 0,1 мНм-1. Три значения SST были примерно одинаковыми. Таким образом, EST было определено, чтобы быть 31,5 и 0,1 мН'м-1.

Динамическое поверхностное натяжение и равновесное поверхностное натяжение водного раствора Triton X-100 с SBM
При 9000 об/мин, SST1, 30,9 и 0,1 мНМ-1, того же решения Triton X-100, как описано выше, было достигнуто около 500 с после того, как пузырь был введен (Рисунок 4). Затем площадь поверхности была уменьшена за счет резкого изменения частоты вращения с1 евро 9000 об/мин до2 и 8500 об/мин. Затем, DST был снижен до 27,5мН -1 , а затем в течение 1 с вырос до 30,6 мН 'м-1. Таким образом, SST2 был 30,6 и 0,1 мНМ-1. После 630 с, площадь поверхности была расширена за счет увеличения частоты вращения с2 - 8500 об/мин до3 и 9000 об/мин. DST подскочил до 34 мН-м-1, а затем он быстро снизился до стабильного состояния значение 30,8 и 0,1 мН 'м-1, SST3. Таким образом, EST был определен как 30,8 и 0,2 мНМ-1. Разница в 2,2% значений EST от этих двух методов, вероятно, обусловлена определенной систематической ошибкой; обсуждение этих ошибок выходит за рамки нынешнего документа.

Figure 1
Рисунок 1 . Схематическая диаграмма dST, значения поверхностного натяженияустойчивого состояния (SST 1, SST2и SST3)и EST с EBM. V 1 - это начальный объем пузыря, а V2 и V3 - это объемы пузырьков после первого и второго тома, а также область, возмущения, соответственно. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 2
Рисунок 2 . Схематическая диаграмма DST, значения поверхностного натяженияустойчивого состояния (SST 1, SST2и SST3)и EST с SBM. Здесь частотавращения No1 — это частота вращения до возмущений области, а частоты вращения 2иNo 3 — частоты вращения после первой и второй частоты, а также область, возмущения, соответственно. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 3
Рисунок 3 . DST модели сурфактанта в воде DI (5 мМ) против воздуха с EBM. В этом рисунке V1 является первоначальным объемом пузыря, а V2 и V3 — это объемы пузырьков после первого и второго тома, а область, возмущения, соответственно. До каждого возмущения значения DST достигали значения плато, которое определяется как SST. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Figure 4
Рисунок 4 . DST модели surfactant в di воды (5 мМ) против воздуха оценивается с SBM. В этом рисунке, No1 частота вращения до возмущения области, и No2 и No3 являются частоты вращения после первой и второй частоты, и область, возмущения, соответственно. Подобно методу EBM, до каждого возмущения значения DST достигли значения плато, которое определяется как SST. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

EBM и SBM являются простыми и надежными методами определения значений напряжения для воздушных/водных или масляных/водных интерфейсов при атмосферном давлении. Предварительной информацией для этих методов является плотность каждой фазы, и для определения значений напряжения9не требуется информация о уголке контакта. Основным ограничением методов является то, что образцы должны иметь низкую вязкость и быть однофазными или ниже растворительства сурфактанта. Эти два протокола, EBM и SBM, используются для измерения значений DST для мониторинга их в зависимости от времени. При достигается значение SST, стабильность значения SST проверяется путем измерения dST после применения возмущений области. Затем нестабильные или метастабильные значения SSTмогут быть отсеяны 5, и надежные значения EST могут быть определены.

Критическими шагами протокола EBM являются (i) удаление примесей из наконечника шприцовой иглы (Шаг 3.8) и (ii) выбор надлежащей степени возмущения каждой области. Если наконечник шприц-иглы содержит поверхностно-активные примеси, измеренные значения летнего действия могут иметь значительные ошибки по сравнению с теми, с очищенным наконечником. Путем формировать и отделять серию пузырей воздуха на кончике шприца, поверхностно-активные примеси можно извлечь с пузырьками воздуха. Кроме того, если было установлено, что значения EST значительно различаются от пузыря к пузырю, рекомендуется начать эксперимент с новым жидким образцом и с правильно вымытыми жидкими контейнерами и шприцевыми иглами. Процесс мытья жидких контейнеров описан в шаге 2.2, и при необходимости можно использовать ту же процедуру для мытья шприцевых игл. Кроме того, если площадь поверхности была сжата настолько, что форма воздушного пузыря становится близкой к сферической форме, в результате значения DST могут иметь значительные ошибки из-за трудностей в получении точных решений с имеющимся программным обеспечением. В таких случаях степень сжатия площади должна быть меньше, или первоначальный объем пузыря, до сжатия площади поверхности, должен быть больше.

Критическими шагами протокола SBM являются (i) введение воздушного пузыря без какого-либо вторжения пузырьков воздуха и (ii) предотвращение контакта впрыскиваемого воздушного пузыря с любыми твердыми поверхностями (например, внутренняя стена или септума образца трубки), так что гиростатический равновесие может быть сохранен на протяжении каждого измерения. Если несколько пузырьков воздуха впрыскиваются или образуются в прядильной пробе стеклянной трубки, и если эти пузырьки находятся в непосредственной близости друг от друга, то в результате значения DST могут иметь значительные ошибки из-за гидродинамических взаимодействий между пузырьками воздуха. В таких случаях рекомендуется начинать эксперимент заново со ступеньки загрузки сурфактантного раствора (Шаг 4.2). Кроме того, для поддержания гиростаческого равновесия на протяжении всего измерения, настоятельно рекомендуется следить за расположением вращающегося воздушного пузыря. Любое дрейфующее вращающийся пузырь влево или в правильном направлении может быть сведено к минимуму, контролируя угол наклона вращающегося держателя образца.

Тот же тензиометр, используемый для протокола EBM, может также использоваться для конфигурации метода падения подвески, где решение сурфактанта приостанавливается вертикально в конце наконечника шприца. Метод падения кулона имеет недостаток, по сравнению с EBM для экспериментов, требующих длительного времени (более 1 ч), так как объем падения может уменьшиться из-за испарения растворителя. Однако метод падения кулона может быть предпочтительным, когда доступный объем жидкой пробы меньше минимального объема, необходимого для EBM. Метод SBM имеет определенные преимущества по сравнению с методом падения кулона, методом Кольца Дю Ной, или методом пластины Вильгельми, потому что образец находится в герметичной трубке на протяжении измерений, тем самым устраняя ошибки из-за любого испарения растворителя. Кроме того, как описано в разделе введения, межлицевая напряженность (IfTs) между двумя неизведанными жидкостями, такими как нефть и вода для усиленияприменения5,15 или углеводородов и флюороуглеродов для пожаротушения жидкости16, могут быть определены с теми же тензиометрами и с теми же протоколами.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторам нечего раскрывать.

Acknowledgments

Авторы благодарны нефтяной компании Pioneer (Vincennes, IN) за финансовую поддержку.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
10 µL, Model 1701 SN SYR, Cemented NDL, Custom gauge, length, point style Hamilton 80008 gauge: 26s, needle length: 2.5 inch, point style: 2
Anton Paar Density Meter Anton Paar DMA 5000
Barnstead MicroPure Water Purification System Thermo Fisher Scientific 50132374
Emerging bubble tensiometer Ramé-Hart Instrument Company Model 790
Spinning bubble tensiometer DataPhysics Instruments SVT 20
Triton X-100 Sigma-Aldrich X100

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Shah, D. O., Schechter, R. S. Improved oil recovery by surfactant and polymer flooding. , Academic Press Inc. New York. (1977).
  2. Hiemenz, P. C., Rajagopalan, R. Principles of Colloid and Surface Chemistry. , Marcel Dekker, Inc. New York. (1997).
  3. Adamson, S. W. Physical Chemistry of Surfaces. , Wiley. New York. (1990).
  4. Doe, P. H., El-Emary, M., Wade, W. H., Schechter, R. S. Surfactants for producing low interfacial tensions: II. Linear alkylbenzenesulfonates with additional alkyl substituents. Journal of the American Oil Chemists' Society. 55 (5), 505-512 (1978).
  5. Chung, J., Boudouris, B. W., Franses, E. I. Surface Tension Behavior of Aqueous Solutions of a Propoxylated Surfactant and Interfacial Tension Behavior against a Crude Oil. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 537, 163-172 (2018).
  6. Miller, R., Lunkenheimer, K. On the determination of equilibrium surface tension values of surfactant solutions. Colloid & Polymer Science. 261 (7), 585-590 (1983).
  7. Miller, R., Lunkenheimer, K. Adsorption kinetics measurements of some nonionic surfactants. Colloid & Polymer Science. 264 (4), 357-361 (1986).
  8. Lunkenheimer, K., Miller, R. Properties of homologous series of surface-chemically pure surfactants at the water-air interface Part I: Equilibrium properties. Abhandlungen der Akademie der Wissenschaften der DDR, abteilung Mathematik, Naturwissenschaften, Technik. (1), 113 (1986).
  9. Franses, E. I., Basaran, O. A., Chang, C. -H. Techniques to measure dynamic surface tension. Current Opinion in Colloid & Interface Science. 1 (2), 296-303 (1996).
  10. Hua, X. Y., Rosen, M. J. Dynamic surface tension of aqueous surfactant solutions 1. basic parameters. Journal of Colloid and Interface Science. 124 (2), 652-659 (1988).
  11. Rotenberg, Y., Boruvka, L., Neumann, A. W. Determination of surface tension and contact angle from the shapes of axisymmetric fluid interfaces. Journal of Colloid And Interface Science. 93 (1), 169-183 (1983).
  12. Boyce, J. F., Schurch, S., Rotenberg, Y., Neumann, A. W. The Measurement of Surface and Interfacial Tension by the Axisymmetric Drop Technique. Colloids and Surfaces. 9, 307-317 (1984).
  13. Vonnegut, B. Rotating bubble method for the determination of surface and interfacial tensions. Review of Scientific Instruments. 13 (1), 6-9 (1942).
  14. Lin, S. -Y., Mckeigue, K., Maldarelli, C. Diffusion-controlled Surfactant Adsorption Studied by Pendant Drop Digitization. AIChE Journal. 36 (12), 1785-1795 (1990).
  15. Sheng, J. J. Modern chemical enhanced oil recovery: theory and practice. Gulf Professional Publishing. , (2010).
  16. Moody, C. A., Field, J. A. Perfluorinated surfactants and the environmental implications of their use in fire-fighting foams. Environmental Science and Technology. 34 (18), 3864-3870 (2000).

Tags

Инженерия Выпуск 150 динамическое поверхностное натяжение равновесное поверхностное натяжение расслабление поверхностного напряжения испытание возмущения области новый метод пузыря (EBM) метод прядения пузыря (SBM)
Точное определение значений эквилибриума поверхностного напряжения с тестами на возмущения в области
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Chung, J., Boudouris, B. W.,More

Chung, J., Boudouris, B. W., Franses, E. I. Accurate Determination of the Equilibrium Surface Tension Values with Area Perturbation Tests. J. Vis. Exp. (150), e59818, doi:10.3791/59818 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter