Articolo metodologico

Determinazione accurata dei valori di tensione della superficie di equilibrio con i test di perturbazione dell'area

DOI:

10.3791/59818

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30 agosto 2019

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1Charles D. Davidson School of Chemical Engineering, Purdue University, 2Department of Chemistry, Purdue University

In questo articolo

Sommario

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Due protocolli per determinare i valori di tensione superficiale di equilibrio (EST) utilizzando il metodo a bolle emergente (EBM) e il metodo della bolla rotante (SBM) sono presentati per una fase acquosa contenente surfactant contro l'aria.

Abstract

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Dimostriamo due protocolli robusti per determinare i valori di tensione superficiale di equilibrio (EST) con test di perturbazione dell'area. I valori EST devono essere indirettamente determinati dai valori di tensione superficiale dinamica (DST) quando i valori di tensione superficiale (ST) sono a stato costante e stabili rispetto alle perturbazioni. Il metodo a bolle emergente (EBM) e il metodo a bolla rotante (SBM) sono stati scelti, perché, con questi metodi, è semplice introdurre perturbazioni di area continuando le misurazioni dinamiche della tensione. L'espansione o la compressione improvvisa di una bolla d'aria è stata utilizzata come fonte di perturbazione dell'area per l'EBM. Per l'SBM, sono state utilizzate modifiche alla frequenza di rotazione della soluzione campione per produrre perturbazioni di area. Un Triton X-100 soluzione aqueous di una concentrazione fissa sopra la sua concentrazione critica di micelle (CMC) è stato utilizzato come soluzione surfactant modello. Il valore EST determinato dell'interfaccia aria/acqua del modello dall'EBM era di 31,5 mN-m-1 e che dall'SBM era di 30,8 mN-m-1. I due protocolli descritti nell'articolo forniscono criteri affidabili per stabilire i valori EST.

Introduzione

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La determinazione della tensione superficiale di equilibrio (EST), o della tensione interfacciale di equilibrio (EIFT), di una data interfaccia aria/acqua o olio/acqua è un passo fondamentale per applicazioni in una vasta gamma di aree industriali come la deterrenza, il recupero dell'olio , prodotti di consumo e farmacia1,2,3,4. Tali valori di tensione devono essere determinati indirettamente dalla tensione superficiale dinamica (DST) o dalla tensione interfacciale dinamica (DIFT), perché solo i valori di tensione dinamica sono direttamente ....

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Protocollo

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1. Specifiche minime dello strumento

  1. Preparare un tensiometro per l'EBM con le seguenti specifiche: (i) un sistema di erogazione per il controllo del volume del gas di erogazione; (ii) una fotocamera per l'acquisizione dell'immagine della bolla; (iii) un software di analisi delle immagini per risolvere l'equazione Laplace-Young (equazione LY) con l'algoritmo di analisi della forma a bolle assim>11,12; e (iv) una camera campione a temperatura controllata.
    NOTA: Di solito, lo strumento per l'EBM può essere utilizzato anche per il metodo di caduta del ciondolo, in cui si forma una piccola goccia e pe....

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Risultati

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Tensione superficiale dinamica e tensione superficiale di equilibrio di una soluzione Triton X-100 con l'EBM
I valori SST delle soluzioni Triton X-100 contro l'aria sono stati misurati e la loro stabilità è stata testata per una soluzione acquosa di 5 mM; la CMC per questo surfactant in acqua è 0,23 mM14. L'SST1, 31,5 x 0,1 mN -m-1, è stato ottenuto circa 20 s dopo la formazione della bolla (Figura 3). Dopo circa 25 s, la supe.......

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Discussione

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L'EBM e l'SBM sono metodi semplici e robusti per determinare i valori di tensione per le interfacce aria/acqua o olio/acqua alla pressione atmosferica. Le informazioni preliminari per questi metodi sono la densità di ogni fase e non sono necessarie informazioni sull'angolo di contatto per determinare i valori di tensione9. Una delle principali limitazioni delle tecniche è che i campioni dovrebbero avere una bassa viscosità, ed essere monofase o al di sotto della solubilità surfactant. I due protoc.......

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Dichiarazioni

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

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Gli autori sono grati alla Pioneer Oil Company (Vincennes, IN) per il sostegno finanziario.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
10 µ L, Modello 1701 SN SYR, NDL cementato, calibro personalizzato, lunghezza, stile di puntaHamilton80008calibro: 26s, lunghezza dell'ago: 2,5 pollici, stile di punta: 2
Densimetro AntonPaar Anton PaarDMA 5000
Sistema di purificazione dell'acqua micropura BarnsteadThermo Fisher Scientific50132374
Tensiometro a bolle emergenteRamé-Hart Instrument CompanyModello 790
Tensiometro a bolle rotantiDataPhysics InstrumentsSVT 20
Triton X-100Sigma-AldrichX100

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  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.

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Tag

Tensione superficiale dinamicametodo della bolla emergentemetodo della bolla rotantesoluzione di Triton X 100concentrazione micellare criticaequazione di Laplace Youngforma della goccia assialsimmetricatensione superficiale allo stato stazionario

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