Waiting
Login processing...

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

Engineering

Nøyaktig bestemmelse av likevekt Surface spenning verdier med areal forstyrrelsene tester

Published: August 30, 2019 doi: 10.3791/59818

Summary

To protokoller for å bestemme likevekt overflaten spenning (EST) verdier ved hjelp av den nye boblen metoden (EBM) og spinning boblen metoden (SBM) er presentert for et overflateaktivt middel som inneholder vandig fase mot luft.

Abstract

Vi viser to robuste protokoller for å bestemme verdiene for likevekt overflatespenning (EST) med område forstyrrelsene tester. EST-verdiene skal indirekte fastsettes fra verdiene for dynamisk overflatespenning (DST) når overflate spennings verdiene (ST) er i stabil tilstand og stabilt mot forstyrrelser. Den nye boblen metoden (EBM) og spinning boblen metoden (SBM) ble valgt, fordi, med disse metodene, er det enkelt å innføre området forstyrrelser mens du fortsetter dynamisk spenning målinger. Brå ekspansjon eller komprimering av en luftboble ble brukt som en kilde til området forstyrrelsene for EBM. For SBM, endringer i rotasjons frekvensen av prøven løsningen ble brukt til å produsere området forstyrrelser. En Triton X-100 vandig løsning av en fast konsentrasjon over sin kritiske micelle konsentrasjon (CMC) ble brukt som en modell overflateaktivt middel løsning. Den bestemte EST verdien av modellen luft/vann-grensesnittet fra EBM var 31,5 ± 0,1 mN · m-1 og at fra SBM var 30,8 ± 0,2 mN · m-1. De to protokollene som beskrives i artikkelen, gir robuste kriterier for å etablere EST-verdiene.

Introduction

Fastsettelse av likevekt overflatespenning (EST), eller likevekt grenseflate spenning (EIFT), av en gitt luft/vann eller olje/vann-grensesnitt er et kritisk skritt for applikasjoner i et bredt spekter av industrielle områder som kombinasjonen, økt oljeutvinning , forbrukerprodukter og pharmaceutics1,2,3,4. Slike spennings verdier bør fastsettes indirekte fra den dynamiske overflatespenningen (DST) eller den dynamiske grenseflate penning (DIFT), fordi bare dynamiske spennings verdier er direkte målbare. Dynamiske overflate spennings verdier (dvs. måling av spennings verdier som tids funksjon) fastsettes ved regelmessige tidsintervaller. Likevekt spennings verdier anses å være fastsatt når SOMMERTID verdiene er i steady state. Ekte likevekt overflatespenning verdier er bedre etablert når de er stabile mot forstyrrelser5. Flere observasjoner av spenningen avslapping etter overflateområdet kompresjon har vært tidligere rapportert av Miller og Lunkenheimer, som brukte to klassiske tensiometry metoder, du Noüy ring og Wilhelmy plate metoder6,7 ,8. Disse metodene er mindre nøyaktige enn de som brukes i denne studien, og de DSTs ble målt hvert få minutt. Tallrike teknikker har blitt utviklet for å måle overflaten spenning (ST) eller grenseflate spenning (IFT) verdier av grensesnitt, men det er bare en håndfull teknikker som kan brukes til å måle DST eller DIFT verdier og tillate en å bruke forstyrrelser å teste stabil-state spennings verdier9. Hvis den vandige oppløsningen inneholder overflateaktivt middel blandinger, og når en av komponentene absorberer mye raskere enn de andre, så kan det være et midlertidig platå i SOMMERTID kurvene10. Da presenteres metoder kan ikke fungere godt på kort tid-skalaer som for en komponent overflateaktive midler, men de kan fortsatt fungere hvis prosedyrene er utvidet litt for å dekke lengre tid-vekter.

Protokollene beskrevet her viser representative data bare for overflate spennings verdier av en luft/vandig løsning. Disse protokollene gjelder imidlertid også for IFT av en vandig oppløsning mot en annen væske, for eksempel en olje, som er ublandbare med den vandige oppløsningen og har en mindre tetthet enn den vandige oppløsningen. Her presenterer vi to robuste metoder som tilfredsstiller disse kriteriene, den nye boblen metoden (EBM) og spinning boble metoden (SBM). I begge metodene, bestemmer en ST-verdier som er basert på boble figurer og ikke krever kontakt Vinkelinformasjon, noe som kan innføre betydelig usikkerhet og feil i målingene. For EBM, området forstyrrelser er innført av brått endre volumet av boblen dukker opp fra en sprøyte nålspissen. For SBM, endringer i rotasjons frekvens av prøvene brukes for området forstyrrelser. Den detaljerte protokoller har som mål å veilede forskere i felten, slik at de kan unngå vanlige feil eller feil i dynamisk og likevekt tensiometry og bidra til å forhindre unøyaktige tolkninger av ervervet data.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. minimums spesifikasjoner for instrumentet

  1. Forbered en tensiometer for EBM med følgende spesifikasjoner: (i) et doseringssystem for styring av gass volumet; (II) et kamera for å fange boble bildet; (III) et bildeanalyse programvare for å løse Laplace-Young ligning (ly ligning) med axisymmetric Bubble Shape analyse algoritmen11,12; og (IV) et temperatur kontrollert prøve kammer.
    Merk: vanligvis kan instrumentet for EBM også brukes til anheng drop metoden, der en liten dråpe dannes og henger vertikalt fra enden av en sprøyte nål.
  2. Forbered en tensiometer for SBM med følgende spesifikasjoner: (i) en prøve tube holderen som er i stand til å spinne en prøve tube holderen horisontalt ved høye rotasjons frekvenser på minst 6 000 RPM; (II) et kamera for å fange bildet av spinning boblen i røret; og (III) en bildeanalyse programvare for å løse den generelle LY ligningen og Vonnegut ligning13.
    Merk: protokollen kan stanses midlertidig her.

2. materialer og prøveforberedelse

  1. Få rent vann fra et vannrensing apparat. Resistivitet av vannet ved 25 ° c ved enhets utgangen skal være 18,2 MΩ · cm eller nær.
  2. Rengjør alle Borosilikatglass hetteglass, kvarts celler, glass og magnetiske røring barer ved soaking dem i rent vann i minst 8 timer og gjenta soaking prosessen minst én gang.
    Merk: soaking prosessen er rettet mot å fjerne rester ioner fra glass beholdere, som kan påvirke overflaten spenning verdier betraktelig.
  3. Forbered et overflateaktivt middel løsning av interesse for de renset glass.
    Merk: den overflateaktive middel konsentrasjonen bør være lavere enn løselighet grensen i vannet.
  4. Vask hver beholder som skal brukes for spennings målinger med prøve løsningen som skal brukes for de faktiske målingene før prøve lasting.
  5. Mål tettheten av væske prøvene før spennings målingen til tre eller fire signifikante tall.
    Merk: protokollen kan stanses midlertidig her.

3. Surface tensiometry med den nye boble metoden (EBM)

  1. Kalibrer tensiometer enhet for bildeinnhenting i henhold til leverandørens Brukerhåndbok.
    Merk: protokollen kan stanses midlertidig her.
  2. Velg en omvendt rustfritt stål nål basert på estimert maksimal boble diameter fra estimert overflatespenning verdier.
    Merk: maksimal boble diameter kan anslås fra kapillær lengden, dc ( Equation 1 hvor γ er overflatespenningen (N · m-1), Δρ er tetthets forskjellen i væskefasen og luften (kg · m-3), og g er tyngdekraft akselerasjonen (m2· s-1)). Det maksimale boble volumet (VMax) kan anslås som πdc3/6.
    Merk: protokollen kan stanses midlertidig her.
  3. Plasser den omvendte nålen i rustfritt stål, Hentet fra samme leverandør av tensiometer, på spissen av uttaket enheten.
    Merk: en automatisert dispenser anbefales sammenlignet med en manuell sprøyte, fordi det er enklere og mer nøyaktig for brukerne å produsere ønsket volum, og deretter volum og areal forstyrrelser til overflaten. Det minste volum trinnet i uttaket er anbefalt å være mindre enn 1 μL, fra 0,2 til 0,5 μL, for å produsere nøyaktige område forstyrrelser. Protokollen kan stanses midlertidig her.
  4. Bestem volumet på væske prøven for spennings målingene slik at dybden av væske prøven er lang nok til at hele den omvendte delen av kanylen senkes under vann, og for å få en ekstra ~ 20 mm dybde av flytende prøve mellom invertert nålspissen og væsken prøven overflaten.
  5. Legg en flytende prøve i kvarts cellen og plasser cellen på toppen av prøve plattformen. I vårt eksempel var væske prøvevolumet 40 mL.
  6. Juster høyden på den omvendte nålen slik at tuppen av nålen er minst 20 mm under overflaten av væsken prøven.
  7. Juster posisjonen til den omvendte nålen slik at grensen til nålespissen er parallell med væske luft overflaten.
  8. Injiser ~ 1 mL luft gjennom den nedsenket omvendte nålen for å fjerne urenheter som kan være tilstede på tuppen av sprøyten. Denne prosedyren brukes til å forbedre overflaten kjemisk renhet av luft/væske-grensesnitt.
  9. Beregn det maksimale boble volumet (VMax) med en prosedyre som beskrevet nedenfor. Først dispensere du ~ 2 μL luft for å danne en boble på tuppen av sprøyten og observere boble formen. Deretter øker boble volumet med ~ 0,5 μL og observere boble formen. Gjenta de to foregående trinnene til boblen løsner fra nålespissen. Dette trinnet angir VMax.
  10. Bestem riktig område for boble volumet, basert på det forrige settet med observasjoner.
    Merk: boblen formen bør være ikke-sfærisk, vesentlig deformert av tyngdekraften, for å tillate nøyaktig bruk av axisymmetric drop form analyse algoritme, og boblen volumet bør være ganske mindre enn VMax for å unngå boble avløsning fra nålspissen. For sprøytespissen med den innvendige diameteren på 0,84 mm, er det foretrukne første boble volumet ca 4 μL.
  11. Bestem det første boble volumet basert på boble volumområdet som er bestemt fra forrige trinn. Det opprinnelige boble volumet bør være nær midten av boble volumområdet, slik at volumet, og området, forstyrrelser produserer bobler inne i området.
  12. Dispensere det forhåndsbestemte første boble volumet fra forrige trinn for å danne en boble på tuppen av den omvendte sprøytespissen. Sørg for at boblen er i hydrostatisk likevekt, noe som betyr at overflaten spenn kreftene balansere tyngdekraften (oppdrift) styrker.
    Merk: det er viktig å ha boblen festet utenfor nålespissen for å hindre at det finnes et overflateaktivt middel i sprøyte nålen. Hvis boblen er festet på innsiden av nålespissen, gjentar du trinn 3,8 for å rengjøre nålespissen.
  13. Mål den dynamiske overflatespenningen basert på formen på den produserte luftboblen på spissen av nålespissen hver 1 s, eller et annet forhåndsbestemt tidsintervall. Den anbefalte numeriske algoritmen for beregning av overflatespenning er en basert på axisymmetric for figur analyse i ly-ligningen11,12.
  14. Sammenlign den faktiske formen på boblen med den beregnede figuren. Hvis de to figurene overlapper helt, eller nesten, vil én angir at likevekt-ligningen er gyldig for hver dynamiske og langsomt varierende form. Denne slutning er helt gyldig når boblen slutter å bevege seg, og ST slutter å endre, å ha hydrostatisk likevekt.
    Merk: kriteriet om at overflaten spenningsverdien er ensartet i hele grensesnittet og at hydrodynamisk effekter er ikke viktig er at den beregnede boblen grensesnittet form basert på den optimale utledes overflatespenning verdier overlapper visuelt med faktisk boble grensesnitt form. Flere kvantitative tester er mulig, men vil ikke bli vurdert i denne artikkelen.
  15. Mål overflatespenningen som en funksjon av tid til den første steady-state overflatespenning (SST1) er oppnådd. SST er definert som et platå verdi utover som overflaten spenningen endres med mindre enn 1 mN · m-1 (eller mindre enn 5%) i flere (10 til 100) påfølgende dynamiske overflate spennings målinger.
  16. Registrere boble volumet (V1) og overflateområdet (A1)
  17. Senk boble volumet ved å fjerne ~ 1 μL luft, og ta opp det nye boble volumet, V2 og areal, en2 (se figur 1).
  18. Fortsett å måle SOMMERTID og områdene til SOMMERTID når andre SST (SST2) på boblen volumet av V2.
  19. Utvid boble volumet ved å injisere ~ 1 μL luft slik at v3v1 og en3 a1.
    Merk: å ha v3 og en3 nøyaktig lik V1 og a1 er ikke avgjørende.
  20. Fortsette måler DST verdier til en tredje SST (SST3) er nådd. Hvis de tre SST-verdiene avviker fra hverandre med mindre enn 1,0 mN · m-1, eller med 5%, er gjennomsnittet deres definert som likevekt overflatespenning (EST).
    Merk: protokollen kan stanses midlertidig her.

4. Surface tensiometry med spinning boble metoden (SBM)

  1. Kalibrer tensiometer enhet for bildeinnhenting i henhold til leverandørens Brukerhåndbok.
    Merk: protokollen kan stanses midlertidig her.
  2. Fyll glassrøret på prøve holderen, som er kompatibelt med den roterende tensiometer for målingen, med en flytende prøve og Lukk lokket. Ingen luftbobler skal være tilstede inne i glassrøret.
    Merk: det anbefales at prøve holderen og glassrøret, som leveres av instrument leverandøren eller er kompatible med tensiometer, brukes.
  3. Plasser den fylte prøveholderen inne i det spinnende kammeret på den roterende tensiometer.
    Merk: protokollen kan stanses midlertidig her.
  4. Snurr røret på en lav hastighet på ~ 500 RPM for å hindre at den innsatte boblen migrerer oppover og/eller fester til rørveggen.
    Merk: protokollen kan stanses midlertidig her.
  5. Legg inn ~ 2,0 μL av luft i sprøyten.
    Merk: protokollen kan stanses midlertidig her.
  6. Sett sprøyten nålen piercing gjennom polymer septum tetting toppen av spinning røret.
  7. Injiser en luftboble på ~ 2,0 μL i spinning røret.
    Merk: boble volumet forblir vanligvis konstant, med mindre boblen brytes. Hvis boblen brytes, er det bedre å starte prosessen på nytt.
  8. Øk rotasjons frekvensen på prøve holderen til ν1 slik at boblen inne i glassrøret er deformert slik at forholdet mellom den horisontale boble lengden (L) og radius av midten av boblen (R) for å nå en verdi på 8 eller Større.
    Merk: Hvis prøve røret med det tilgjengelige instrumentet ikke kan slås på med tilstrekkelig høy rotasjons frekvens for å muliggjøre betydelig boble deformasjon og ha et L/R -forhold på 8 eller høyere, kan den generelle ly-ligningen brukes til å beregne Verdier.
  9. Juster vinkelen på måle kammeret som inneholder slangen, om nødvendig, for å posisjonere prøve røret orientert horisontalt, for å forhindre boble bevegelse, og for å bidra til å oppnå gyrostatic likevekt (hydrostatisk likevekt i en roterende væske) for en axisymmetric-figur antatt i LY-ligningen og algoritmen som brukes.
    Merk: Gyrostatic likevekt er definert for roterende bobler, analogt til hydrostatisk likevekt av ikke-roterende bobler, når boblen ikke er i bevegelse.
  10. Mål SOMMERtid verdiene på et forhåndsbestemt tidsintervall. Den typiske verdien er 1 s.
  11. Fortsett å måle SOMMERTID ved en fast rotasjons frekvens, ν1, til den når en verdi for STEADY-State (SST1) og ta opp SST1 og rotasjons frekvens ν1 (se figur 2).
  12. Record boblen volum, V1 og område, A1.
  13. Endre rotasjons frekvensen til en annen rotasjons frekvens, ν2, for å variere overflateområdet.
  14. Fortsett å måle SOMMERTID ved en fast rotasjons frekvens, ν2, til den når en annen steady-state-verdi (SST2) og rotasjons frekvensen ν2.
  15. Record boblen volum, V2 og areal, en2.
    Merk: v2 bør være svært nær V1.
  16. Endre rotasjons frekvensen til ν3.
    Merk: å ha ν3 nøyaktig lik ν1 er ikke avgjørende.
  17. Mål DST-verdier ved en fast rotasjons frekvens, ν3, til den tredje steady-state-verdien, SST3, er nådd.
  18. Record ν3 og A3.
  19. 4,19. når de tre SST-verdiene skiller seg fra hverandre med mindre enn 1,0 mN · m-1 (eller mindre enn 5%), er gjennomsnittet deres tatt for å være "EST".

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Dynamisk overflatespenning og likevekt overflatespenning av en vandig Triton X-100 løsning med EBM
SST-verdiene til Triton X-100 løsninger mot luft ble målt, og deres stabilitet ble testet for 5 mM vandig oppløsning; CMC for dette overflateaktivt middel i vann er 0,23 mM14. Den SST-1, 31,5 ± 0,1 mN · m-1, ble innhentet ca 20 s etter at boblen ble dannet (Figur 3). Etter ca. 25 s ble overflatearealet komprimert fra 1 = 11,4 mm2 til 2 = 9,0 mm2 ved å redusere boble volumet fra V1 = 3,8 μL til V2 = 2,8 μL. SOMMERTID første falt til 31 mN · m-1, og innen 1 s, det økte til SST2 av 31,5 ± 0,1 mN · m-1. Etter ca 50 s ble arealet utvidet brått fra en2 = 9,0 mm2 til en3 = 11,4 mm2 ved å øke boble volumet fra 2,8 μL (v2) til 3,8 μL (v 3). DST-verdien endret seg lite og dermed ble SST3 fast bestemt på å være 31,5 ± 0,1 mN · m-1. De tre SST-verdiene var omtrent det samme. Derfor var EST fast bestemt på å være 31,5 ± 0,1 mN · m-1.

Dynamisk overflatespenning og likevekt overflatespenning av en vandig Triton X-100 løsning med SBM
På 9 000 RPM, det SST1, 30,9 ± 0,1 mN · m-1, av samme Triton X-100 løsning som det beskrevet ovenfor ble nådd om 500 s etter at boblen ble injisert (Figur 4). Deretter ble arealet redusert ved brått å endre rotasjons frekvensen fra ν1 = 9 000 rpm til ν2 = 8 500 RPM. Deretter ble SOMMERTID redusert til 27,5 mN · m-1, og deretter innen 1 s steg til 30,6 mN · m-1. Derfor, SST2 var 30,6 ± 0,1 mN · m-1. Etter ~ 630 s ble overflatearealet utvidet ved å øke rotasjons frekvensen fra ν2 = 8 500 RPM til ν3 = 9 000 rpm. SOMMERTID hoppet til ~ 34 mN · m-1, og så sank det raskt til en steady-state verdi på 30,8 ± 0,1 mN · m-1, det SST3. Derfor ble EST bestemt som 30,8 ± 0,2 mN · m-1. 2,2% forskjell i EST-verdier fra de to metodene skyldes sannsynligvis en viss systematisk feil. diskusjonen om disse feilene er utenfor omfanget av gjeldende papir.

Figure 1
Figur 1 . Skjematisk diagram av SOMMERTID, steady-state overflaten spenning verdier (SST1, SST2og SST3), og EST med EBM. V 1 er den opprinnelige boble volum, og v2 og v3 er boblen volumer etter den første og den andre volum, og areal, forstyrrelser, henholdsvis. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2 . Skjematisk diagram av SOMMERTID, steady-state overflaten spenning verdier (SST1, SST2, og SST3), og EST med SBM. Her er ν1 rotasjons frekvensen før areal forstyrrelser, og ν2 og ν3 er rotasjons frekvensene etter den første og den andre frekvensen, og areal, forstyrrelser, hhv. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3 . DST av modellen overflateaktivt middel i DI vann (5 mM) mot luft med EBM. I dette tallet er v1 det første boble volumet, og v2 og v3 er boble volumene etter den første og den andre volum, og areal, forstyrrelser, henholdsvis. Før hver forstyrrelsene nådde SOMMERTID verdiene en platå verdi, som er definert som SST. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4 . DST av modellen overflateaktivt middel i DI vann (5 mM) mot luft evaluert med SBM. I dette tallet er ν1 rotasjons frekvensen før areal forstyrrelser, og ν2 og ν3 er rotasjons frekvensene etter den første og den andre frekvensen, og areal, forstyrrelser, henholdsvis. I likhet med EBM-metoden, før hver forstyrrelsene, nådde verdiene for SOMMERTID en platå verdi, som er definert som SST. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Den EBM og SBM er enkle og robuste metoder for å bestemme spennings verdier for luft/vann eller olje/vann-grensesnitt ved atmosfærisk trykk. Nødvendig informasjon for disse metodene er tettheten av hver fase, og ingen kontakt Vinkelinformasjon er nødvendig for å bestemme spennings verdier9. En stor begrensning av teknikkene er at prøvene skal ha lav viskositet, og være enkelt fase eller under overflateaktivt middel løselighet. De to protokollene, EBM og SBM, brukes for å måle SOMMERtid verdier for å overvåke dem som en funksjon av tid. Når en SST-verdi er nådd, er stabiliteten til SST-verdien testet ved å måle SOMMERTID etter bruk av området forstyrrelser. Deretter kan ustabile eller metastabile SST-verdier bli vist5, og pålitelige EST-verdier kan fastslås.

De kritiske trinnene i EBM-protokollen er (i) fjerning av urenheter fra sprøyte nålespissen (trinn 3,8) og (II) valg av passende omfang for hvert område forstyrrelsene. Hvis sprøyte nålespissen inneholder urenheter i overflaten, kan de målte DST verdiene ha signifikante feil sammenlignet med en renset spiss. Ved å forme og demontere en serie luftbobler på sprøytespissen, kan overflateaktive urenheter fjernes med luftboblene. I tillegg, hvis EST-verdiene er funnet å variere betydelig fra boble til boble, anbefales det å starte eksperimentet med en ny flytende prøve og med riktig vasket flytende prøvebeholdere og sprøyte nåler. Vaskeprosessen for væske beholderne er beskrevet i trinn 2,2, og den samme prosedyren kan om nødvendig brukes til å vaske sprøyte nålene. Videre, hvis overflatearealet har blitt komprimert så mye at formen på luftboblen blir nær en sfærisk form, kan de resulterende DST verdiene har betydelige feil på grunn av vanskeligheter med å skaffe nøyaktige løsninger med tilgjengelig programvare. I slike tilfeller bør omfanget av området komprimering være mindre, eller den opprinnelige boble volum før overflaten komprimering, bør være større.

De kritiske trinnene i SBM-protokollen er (i) injisere en luftboble uten inntrenging av luftbobler og (II) hindre injisert luftboble fra å kontakte noen solide overflater (f. eks, prøve tube indre vegg eller septum), slik at gyrostatic likevekt kan opprettholdes gjennom hver måling. Hvis flere luftbobler injiseres eller dannes i det roterende prøve glassrøret, og hvis disse boblen er i nærheten av hverandre, kan de resulterende DST verdiene ha betydelige feil på grunn av hydrodynamisk interaksjoner mellom luftbobler. I slike tilfeller anbefales det å starte eksperimentet på nytt fra det overflateaktive innlastings trinnet (trinn 4,2). Også, for å opprettholde gyrostatic likevekt gjennom en måling, er det sterkt anbefalt å holde overvåking plasseringen av spinning luftboble. Enhver drivende av den roterende boblen til enten venstre eller høyre retning kan minimeres ved å kontrollere vinkelen på den roterende prøveholderen.

De samme tensiometer som brukes for EBM-protokollen, kan også brukes for en konfigurasjon med anheng drop-metode der den overflateaktive løsningen er suspendert vertikalt på enden av sprøytespissen. Den anheng drop metoden har en ulempe, i forhold til EBM for eksperimenter som krever lange tider (over enn ca 1 t), som dråpe volum kan reduseres på grunn av løsemiddel fordampning. Den anheng drop metoden kan foretrekkes, men når det tilgjengelige flytende prøven volumet er mindre enn minimums volumet som kreves for EBM. Den SBM metoden har visse fordeler over anheng drop metoden, du Noüy ring metoden, eller Wilhelmy plate metoden fordi prøven er i en forseglet rør gjennom målingene, og dermed eliminere feil på grunn av eventuelle løsemiddel fordampning. I tillegg, som beskrevet i Introduksjons seksjonen, grenseflate spenninger (IFTs) mellom to ublandbare væsker, som olje og vann for forbedrede olje gjenvinnings søknader5,15 eller hydrokarboner og fluorocarbon for brannslukking væsker16, kan bestemmes med samme tennometre og med de samme protokollene.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

Forfatterne er takknemlige for Pioneer Oil Company (Vincennes, IN) for økonomisk støtte.

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

Engineering dynamisk overflatespenning likevekt overflatespenning overflatespenning avslapping areal forstyrrelsene test nye boble metode (EBM) spinning boble metode (SBM)
Nøyaktig bestemmelse av likevekt Surface spenning verdier med areal forstyrrelsene tester
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