Name: Nauwkeurige bepaling van de evenwichts spanning waarden met oppervlakte Perturbatie tests (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-08-30T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 s
Description: Leer de evenwichtsspanning meten met de emerging bubble method en spinning bubble method voor oppervlaktespanninganalyse. Deze protocollen bieden betrouwbare resultaten voor surfactantoplossingen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs zijn dankbaar voor de financiële ondersteuning van de Pioneer Oil Company (Vincennes, IN).

1. minimale instrument specificaties
<ol><li>Maak een tensiometer voor de EBM met de volgende specificaties: i) een doseersysteem voor het regelen van het volume van de doseer gassen; (II) een camera voor het vastleggen van het ballon beeld; (III) een beeldanalyse software voor het oplossen van de Laplace-Young vergelijking (ly vergelijking) met het axisymmetrische bubbel vorm analyse-algoritme11,12; en (IV) een bemonsterings kamer met temperatuurregeling. Opmerking: normaalgesproken kan het instrument voor de EBM ook worden gebruikt voor de pendant drop methode, waarbij een kleine druppel wordt gevormd en verticaal hangt van het uiteinde van een naald van de injectiespuit.</li>
	<li>Maak een tensiometer voor de SBM met de volgende specificaties: i) een monster buishouder die in staat is een monster buishouder horizontaal te spinnen bij hoge rotatie frequenties van ten minste 6.000 rpm; II) een camera voor het vastleggen van het beeld van de draaiende bubbel in de buis; en (III) een beeldanalyse software om de algemene LY vergelijking en Vonnegut vergelijking13op te lossen. Opmerking: het protocol kan hier worden onderbroken.</li>
</ol>2. materialen en monstervoorbereiding
<ol><li>Zuiver water verkrijgen van een waterzuiverings apparaat. De weerstand van het water bij 25 °C bij de uitvoer van het apparaat moet 18,2 MΩ · cm of Close zijn.</li>
	<li>Reinig alle borosilicaatflesjes, kwarts cellen, glaswerk en magnetische roerstaven door ze gedurende ten minste 8 uur in zuiver water te weken en het inweken proces ten minste één keer te herhalen. Let op: het inweken proces is gericht op het verwijderen van residuele ionen uit de glazen containers, wat de oppervlakte spanningwaarden aanzienlijk kan beïnvloeden.</li>
	<li>Maak een oppervlakteactieve oplossing van belang in het gereinigde glaswerk. NB: de oppervlakteactieve concentratie moet lager zijn dan de oplosbaarheidsgrens in het water.</li>
	<li>Was elke container die zal worden gebruikt voor de spanningsmetingen met de monsteroplossing die zal worden gebruikt voor de werkelijke metingen voorafgaand aan het laden van het monster.</li>
	<li>Meet de dichtheden van de vloeibare monsters vóór de spanningsmeting tot drie of vier significante cijfers. Opmerking: het protocol kan hier worden onderbroken.</li>
</ol>3. oppervlakte tensietrie met de opkomende bubbel methode (EBM)
<ol><li>Kalibreer het beeldverwervings apparaat van de tensiometer volgens de gebruikershandleiding van de leverancier. Opmerking: het protocol kan hier worden onderbroken.</li>
	<li>Selecteer een omgekeerde roestvrijstalen naald op basis van de geschatte maximale bubbel diameter van de geschatte oppervlakte spanningwaarden. Opmerking: de maximale bellen diameter kan worden geschat op basis van de capillaire lengte, dc <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59818/59818eq1.jpg"> </img>(, waarbij γ de oppervlaktespanning (N · m-1) is, δp het dichtheids verschil van de vloeistoffase en de lucht (kg · m-3), en g is de zwaartekrachtversnelling (m2· s-1)). Het maximale bubbel volume (VMax) kan worden geschat als πdc3/6. Opmerking: het protocol kan hier worden onderbroken.</li>
	<li>Plaats de omgekeerde roestvrijstalen naald, verkregen van dezelfde leverancier van de tensiometer, aan de punt van de doseerinrichting. Opmerking: een geautomatiseerde dispenser wordt aanbevolen in vergelijking met een handmatige spuit, omdat het gemakkelijker en nauwkeuriger is voor de gebruikers om het gewenste volume te produceren, en vervolgens, volume en gebied verstoringen aan het oppervlak. De kleinste volume stap van de dispenser wordt aanbevolen om minder dan 1 μL te zijn, van 0,2-0,5 μL, om precieze oppervlakte-verstoringen te produceren. Het protocol kan hier worden onderbroken.</li>
	<li>Bepaal het volume van het vloeistofmonster voor de spanningsmetingen, zodanig dat de diepte van het vloeistofmonster lang genoeg is om het volledige omgekeerde deel van de doseernaald ondergedompeld te hebben en een extra diepte van ongeveer 20 mm vloeistofmonster tussen de omgekeerde naaldpunt en het vloeistofmonster oppervlak.</li>
	<li>Laad een vloeibaar monster in de kwarts cel en plaats de cel bovenop het monster platform. In ons voorbeeld was het vloeistofmonster volume 40 mL.</li>
	<li>Pas de hoogte van de omgekeerde naald zodanig aan dat de punt van de naald ten minste 20 mm onder het oppervlak van het vloeistofmonster ligt.</li>
	<li>Pas de positie van de omgekeerde naald zodanig aan dat de rand van de naaldpunt evenwijdig is aan het vloeibare lucht oppervlak.</li>
	<li>Injecteer ~ 1 mL lucht door de geïnde omgekeerde naald om onzuiverheden te verwijderen die eventueel aanwezig kunnen zijn op de punt van de spuit. Deze procedure wordt gebruikt om de chemische zuiverheid van het oppervlak van de lucht/vloeibare interface te verbeteren.</li>
	<li>Maak een schatting van het maximale bubbel volume (VMax) met een procedure die als volgt wordt beschreven. Doseer eerst ~ 2 μL lucht om een bubbel te vormen op de punt van de spuit en observeer de belvorm. Verhoog vervolgens het bubbel volume met ~ 0,5 μL en observeer de belvorm. Herhaal de vorige twee stappen totdat de Bel loskomt van de naaldpunt. Deze stap geeft de VMax.</li>
	<li>Bepaal het juiste bereik van het bubbel volume op basis van de vorige set observaties. Opmerking: de belvorm moet niet-sferisch, substantieel vervormd door zwaartekracht, om nauwkeurig gebruik van de axisymmetrische druppel vorm analyse-algoritme, en het bubbel volume moet vrij kleiner zijn dan de VMax om te voorkomen dat Bubble loslating van de naaldpunt. Voor de punt van de spuit met de binnendiameter van 0,84 mm, is het eerste belvolume van de voorkeur ongeveer 4 μL.</li>
	<li>Bepaal het aanvankelijke ballon volume op basis van het volumebereik van de bellen dat is bepaald in de vorige stap. Het eerste bubbel volume moet dicht bij het midden van het belvolume bereik liggen, zodat het volume en het gebied, de perturbaties bellen binnen het bereik produceren.</li>
	<li>Verdeel het vooraf bepaalde eerste luchtballon volume uit de vorige stap om een bubbel te vormen bij de punt van de omgekeerde spuit tip. Zorg ervoor dat de Bel in hydrostatisch evenwicht, wat betekent dat de oppervlaktespanning krachten balanceren de zwaartekracht (drijfvermogen) krachten. Opmerking: het is belangrijk dat de Bel buiten de omtrek van de naaldpunt is vastgemaakt om de aanwezigheid van een oppervlakteactieve oplossing in de naald van de spuit te voorkomen. Als de bel aan de binnenkant van de naaldpunt is vastgemaakt, herhaalt u de stap 3,8 om de naaldpunt te zuiveren.</li>
	<li>Meet de dynamische oppervlaktespanning op basis van de vorm van de geproduceerde luchtbel aan de punt van de naaldpunt elke 1 s, of een ander vooraf bepaald tijdsinterval. Het aanbevolen numerieke algoritme voor het berekenen van de oppervlaktespanning is één gebaseerd op de analysemethode axisymmetrische druppel vorm van de ly-vergelijking11,12.</li>
	<li>Vergelijk de werkelijke vorm van de bel met de berekende vorm. Als de twee vormen elkaar volledig overlappen, of bijna, leidt één af dat de evenwichts vergelijking geldig is voor elke dynamische en langzaam variërende vorm. Deze gevolgtrekking is volledig geldig wanneer de Bubble stopt met bewegen, en de ST stopt met veranderen, om hydrostatisch evenwicht te hebben. Opmerking: het criterium dat de waarde van de oppervlaktespanning uniform is in de interface en dat hydrodynamische effecten niet belangrijk zijn, is dat de berekende Bubble-interface vorm op basis van de optimale afgeleide oppervlakte spanningswaarden visueel overlapt met de werkelijke bellen interface vorm. Meer kwantitatieve testen zijn mogelijk, maar zullen niet in dit artikel worden meegenomen.</li>
	<li>Meet de oppervlaktespanning als functie van de tijd tot de eerste steady-state oppervlaktespanning (SST1) wordt bereikt. Het SST wordt gedefinieerd als een plateau waarde waarboven de oppervlaktespanning verandert met minder dan 1 mN · m-1 (of met minder dan 5%) in verschillende (10 tot 100) opeenvolgende dynamische oppervlaktespanning metingen.</li>
	<li>Noteer het bubbel volume (V1) en het oppervlak (A1)</li>
	<li>Verlaag het bubbel volume door ~ 1 μL lucht te verwijderen en noteer het nieuwe bubbel volume, V2 en gebied, A2 (Zie Figuur 1).</li>
	<li>Doorgaan met het meten van de ZOMERtijd en de gebieden totdat de ZOMERtijd het tweede SST (SST2) op het bubbel volume van V2bereikt.</li>
	<li>Breid het bubbel volume uit door ~ 1 μL lucht te injecteren, zodat v3 ≈ v1 en a3 ≈ a1. Opmerking: het hebben van v3 en een3 exact gelijk aan v1 en een1 is niet essentieel.</li>
	<li>Ga door met het meten van DST-waarden totdat een derde SST (SST3) is bereikt. Als de drie SST-waarden van elkaar verschillen met minder dan 1,0 mN · m-1, of met 5%, dan wordt hun gemiddelde gedefinieerd als de evenwichts oppervlaktespanning (EST). Opmerking: het protocol kan hier worden onderbroken.</li>
</ol>4. oppervlakte tensietrie met de Spinning Bubble Method (SBM)
<ol><li>Kalibreer het beeldverwervings apparaat van de tensiometer volgens de gebruikershandleiding van de leverancier. Opmerking: het protocol kan hier worden onderbroken.</li>
	<li>Vul de glazen buis van de monsterhouder, compatibel met de draaiende tensiometer voor de meting, met een vloeibaar monster en sluit de deksel. Er mogen geen luchtbellen aanwezig zijn in de glazen buis. Opmerking: het wordt aanbevolen om de monsterhouder en de glazen buis, die door de leverancier van het instrument worden geleverd of die compatibel zijn met de tensiometer, te gebruiken.</li>
	<li>Plaats de gevulde monsterhouder in de draaiende kamer van de draaiende tensiometer. Opmerking: het protocol kan hier worden onderbroken.</li>
	<li>Draai de buis met een lage snelheid van ~ 500 rpm om te voorkomen dat de geïnjecteerde bubbel omhoog en/of hechten aan de buiswand. Opmerking: het protocol kan hier worden onderbroken.</li>
	<li>Laad ~ 2,0 μL lucht in de spuit. Opmerking: het protocol kan hier worden onderbroken.</li>
	<li>Steek de naald van de injectiespuit door het polymere septum afdichten van de bovenkant van de draaiende buis.</li>
	<li>Injecteer een luchtbel van ~ 2,0 μL in de draaiende buis. Opmerking: het bubbel volume blijft meestal constant, tenzij de Bel breekt. Als de Bel breekt, is het beter om het proces opnieuw te starten.</li>
	<li>Verhoog de rotatie frequentie van de monsterhouder naar ν1 zodat de Bel in de glazen buis zodanig vervormd is dat de verhouding tussen de horizontale bubbel lengte (L) en de straal van het midden van de bel (R) een waarde van 8 of Groter. Opmerking: als de monsterbuis met het beschikbare instrument niet kan worden gesponnen met een voldoende hoge rotatie frequentie om substantiële bubbel vervorming mogelijk te maken en een L/R -ratio van 8 of meer te hebben, kan de algemene vergelijking worden gebruikt om de zomertijd te berekenen Waarden.</li>
	<li>Pas de kantelhoek van de meetkamer met de buis, indien nodig, om de monsterbuis horizontaal te positioneren, om bellen beweging te voorkomen, en om te helpen bereiken gyrostatisch evenwicht (hydrostatisch evenwicht in een roterende vloeistof) voor een axisymmetrische vorm aangenomen in de LY vergelijking en algoritme gebruikt. Opmerking: Gyrostatisch evenwicht is gedefinieerd voor het draaien van bubbels, analoog aan het hydrostatische evenwicht van niet-roterende bubbels, wanneer de bel niet beweegt.</li>
	<li>Meet de ZOMERTIJD waarden op een vooraf bepaald tijdsinterval. De typische waarde is 1 s.</li>
	<li>Blijf de ZOMERtijd meten met een vaste rotatie frequentie, ν1, totdat deze een steady-state waarde (SST1) bereikt en SST1 en de rotatie frequentie ν1 (Zie Figuur 2).</li>
	<li>Noteer het bubbel volume, V1 en gebied, A1.</li>
	<li>Verander de rotatie frequentie naar een tweede rotatie frequentie, ν2, om het oppervlak te variëren.</li>
	<li>Blijf de ZOMERtijd meten met een vaste rotatie frequentie, ν2, totdat er een tweede steady-state waarde (SST2) en de rotatie frequentie ν2is bereikt.</li>
	<li>Noteer het bubbel volume, V2 en gebied, A2. Opmerking: v2 moet heel dicht bij v1zijn.</li>
	<li>Wijzig de rotatie frequentie in ν3. Opmerking: het is niet essentieel om ν3 exact gelijk te hebben aan ν1 .</li>
	<li>Meet de DST-waarden met een vaste rotatie frequentie, ν3, tot de derde steady-state waarde, SST3, is bereikt.</li>
	<li>Record ν3 en A3.</li>
	<li>4,19. Wanneer de drie SST-waarden van elkaar verschillen met minder dan 1,0 mN · m-1 (of met minder dan 5%), wordt hun gemiddelde beschouwd als de "est".</li>
</ol>

<ol><li>Shah, D. O., Schechter, R. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aShah%2C+DO+%22Improved+oil+recovery+by+surfactant+and+polymer+flooding%22">Improved oil recovery by surfactant and polymer flooding</a>. , Academic Press Inc. New York. (1977).</li>
<li>Hiemenz, P. C., Rajagopalan, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHiemenz%2C+PC+%22Principles+of+Colloid+and+Surface+Chemistry%22">Principles of Colloid and Surface Chemistry</a>. , Marcel Dekker, Inc. New York. (1997).</li>
<li>Adamson, S. W. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAdamson%2C+SW+%22Physical+Chemistry+of+Surfaces%22">Physical Chemistry of Surfaces</a>. , Wiley. New York. (1990).</li>
<li>Doe, P. H., El-Emary, M., Wade, W. H., Schechter, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surfactants+for+producing+low+interfacial+tensions%3A+II.+Linear+alkylbenzenesulfonates+with+additional+alkyl+substituents%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Oil+Chemists%27+Society%22%5BJournal%5D)">Surfactants for producing low interfacial tensions: II. Linear alkylbenzenesulfonates with additional alkyl substituents.</a> Journal of the American Oil Chemists' Society. 55 (5), 505-512 (1978).</li>
<li>Chung, J., Boudouris, B. W., Franses, E. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+Tension+Behavior+of+Aqueous+Solutions+of+a+Propoxylated+Surfactant+and+Interfacial+Tension+Behavior+against+a+Crude+Oil%5BTitle%5D)+AND+%22Colloids+and+Surfaces+A%3A+Physicochemical+and+Engineering+Aspects%22%5BJournal%5D)">Surface Tension Behavior of Aqueous Solutions of a Propoxylated Surfactant and Interfacial Tension Behavior against a Crude Oil.</a> Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 537, 163-172 (2018).</li>
<li>Miller, R., Lunkenheimer, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+determination+of+equilibrium+surface+tension+values+of+surfactant+solutions%5BTitle%5D)+AND+%22Colloid+%26+Polymer+Science%22%5BJournal%5D)">On the determination of equilibrium surface tension values of surfactant solutions.</a> Colloid & Polymer Science. 261 (7), 585-590 (1983).</li>
<li>Miller, R., Lunkenheimer, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adsorption+kinetics+measurements+of+some+nonionic+surfactants%5BTitle%5D)+AND+%22Colloid+%26+Polymer+Science%22%5BJournal%5D)">Adsorption kinetics measurements of some nonionic surfactants.</a> Colloid & Polymer Science. 264 (4), 357-361 (1986).</li>
<li>Lunkenheimer, K., Miller, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Properties+of+homologous+series+of+surface-chemically+pure+surfactants+at+the+water-air+interface+Part+I%3A+Equilibrium+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Abhandlungen+der+Akademie+der+Wissenschaften+der+DDR%2C+abteilung+Mathematik%2C+Naturwissenschaften%2C+Technik%22%5BJournal%5D)">Properties of homologous series of surface-chemically pure surfactants at the water-air interface Part I: Equilibrium properties.</a> Abhandlungen der Akademie der Wissenschaften der DDR, abteilung Mathematik, Naturwissenschaften, Technik. (1), 113(1986).</li>
<li>Franses, E. I., Basaran, O. A., Chang, C. -H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Techniques+to+measure+dynamic+surface+tension%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Colloid+%26+Interface+Science%22%5BJournal%5D)">Techniques to measure dynamic surface tension.</a> Current Opinion in Colloid & Interface Science. 1 (2), 296-303 (1996).</li>
<li>Hua, X. Y., Rosen, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+surface+tension+of+aqueous+surfactant+solutions+1.+basic+parameters%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Colloid+and+Interface+Science%22%5BJournal%5D)">Dynamic surface tension of aqueous surfactant solutions 1. basic parameters.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 124 (2), 652-659 (1988).</li>
<li>Rotenberg, Y., Boruvka, L., Neumann, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+surface+tension+and+contact+angle+from+the+shapes+of+axisymmetric+fluid+interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Colloid+And+Interface+Science%22%5BJournal%5D)">Determination of surface tension and contact angle from the shapes of axisymmetric fluid interfaces.</a> Journal of Colloid And Interface Science. 93 (1), 169-183 (1983).</li>
<li>Boyce, J. F., Schurch, S., Rotenberg, Y., Neumann, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Measurement+of+Surface+and+Interfacial+Tension+by+the+Axisymmetric+Drop+Technique%5BTitle%5D)+AND+%22Colloids+and+Surfaces%22%5BJournal%5D)">The Measurement of Surface and Interfacial Tension by the Axisymmetric Drop Technique.</a> Colloids and Surfaces. 9, 307-317 (1984).</li>
<li>Vonnegut, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rotating+bubble+method+for+the+determination+of+surface+and+interfacial+tensions%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Rotating bubble method for the determination of surface and interfacial tensions.</a> Review of Scientific Instruments. 13 (1), 6-9 (1942).</li>
<li>Lin, S. -Y., Mckeigue, K., Maldarelli, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffusion-controlled+Surfactant+Adsorption+Studied+by+Pendant+Drop+Digitization%5BTitle%5D)+AND+%22AIChE+Journal%22%5BJournal%5D)">Diffusion-controlled Surfactant Adsorption Studied by Pendant Drop Digitization.</a> AIChE Journal. 36 (12), 1785-1795 (1990).</li>
<li>Sheng, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modern+chemical+enhanced+oil+recovery%3A+theory+and+practice%5BTitle%5D)+AND+%22Gulf+Professional+Publishing%22%5BJournal%5D)">Modern chemical enhanced oil recovery: theory and practice.</a> Gulf Professional Publishing. , (2010).</li>
<li>Moody, C. A., Field, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perfluorinated+surfactants+and+the+environmental+implications+of+their+use+in+fire-fighting+foams%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Perfluorinated surfactants and the environmental implications of their use in fire-fighting foams.</a> Environmental Science and Technology. 34 (18), 3864-3870 (2000).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De EBM en de SBM zijn eenvoudige en robuuste methoden om de spanningswaarden voor lucht/water-of olie/water-interfaces bij atmosferische druk te bepalen. Vereiste informatie voor deze methoden is de dichtheid van elke fase en er is geen contacthoek informatie vereist voor het bepalen van de spanningswaarden9. Een belangrijke beperking van de technieken is dat de monsters een lage viscositeit moeten hebben en één-fase of onder de oppervlakteactieve oplosbaarheid moeten zijn. De twee protocollen, de...

De bepaling van de evenwichts oppervlaktespanning (EST), of de evenwichts Interfaciale spanning (EIFT), van een bepaalde lucht/water-of olie/water-interface is een cruciale stap voor toepassingen in een breed scala van industriële gebieden, zoals detergerende, verbeterde olieterugwinning , consumentenproducten en Pharmaceutica1,2,3,4. Dergelijke spanningswaarden moeten indirect worden bepaald van de dynamische oppervlaktespanning (DST) of de dynamische Interfaciale spanning (DIFT), omdat alleen dynamische spanningswaarden rechtstreeks meetbaar zijn. Dynamische oppervlakte spanningwaarden (d.w.z. het meten van spanningswaarden als functie van de tijd) worden met regelmatige tijdsintervallen bepaald. De waarden van de evenwichts spanning worden geacht te zijn bepaald wanneer de ZOMERTIJD waarden zich in steady state bevinden. Ware evenwichts oppervlaktespanning waarden zijn beter vastgesteld wanneer ze stabiel tegen verstoringen5. Verschillende waarnemingen van de spanning ontspanning na oppervlakte compressie zijn eerder gerapporteerd door Miller en lunkenheimer, die gebruikt twee klassieke tensiometrie methoden, de du Noüy ring en de Wilhelmy plaat methoden6,7 ,8. Deze methoden zijn minder nauwkeurig dan degene die in deze studie werden gebruikt, en die DSTs werden om de paar minuten gemeten. Er zijn tal van technieken ontwikkeld voor het meten van de oppervlaktespanning (ST) of Interfaciale spanning (IFT) waarden van interfaces, maar er zijn slechts een handvol technieken die kunnen worden gebruikt om de DDB-of DIFT-waarden te meten en om perturbaties toe te passen voor het testen van de stabiliteit van de verworven steady-state spanningswaarden9. Als de waterige oplossing bestaat uit oppervlakteactieve stoffen en wanneer een van de componenten veel sneller adsort dan de andere, dan kan er een tijdelijk plateau zijn in de DST-curves10. Dan kunnen de gepresenteerde methoden niet goed werken in de korte tijdschema's als voor één component oppervlakteactieve stoffen, maar ze kunnen nog steeds werken als de procedures licht worden verlengd om langere tijdschema's te dekken.
De hier beschreven protocollen tonen representatieve gegevens alleen voor oppervlaktespanning waarden van een lucht/waterige oplossing. Deze protocollen zijn echter ook van toepassing op de IFT van een waterige oplossing tegen een tweede vloeistof, zoals een olie, die niet mengbaar is met de waterige oplossing en een kleinere dichtheid heeft dan die van de waterige oplossing. Hier presenteren we twee robuuste methoden die voldoen aan deze criteria, de opkomende Bubble-methode (EBM) en de Spinning Bubble Method (SBM). In beide methoden bepaalt men de ST-waarden die zijn gebaseerd op bellen vormen en vereisen geen contacthoek-informatie, die aanzienlijke onzekerheden en fouten in de metingen kan introduceren. Voor de EBM worden perturbaties in het gebied geïntroduceerd door het volume van de bubbel die uit een naaldpunt van de injectiespuit komt abrupt te veranderen. Voor de SBM worden veranderingen in de rotatie frequentie van de monsters gebruikt voor perturbaties in het gebied. De gedetailleerde protocollen zijn bedoeld om onderzoekers in het veld te begeleiden, zodat ze veelvoorkomende fouten of fouten in dynamische en evenwichts tensietrie kunnen voorkomen en onnauwkeurige interpretaties van de verworven gegevens helpen voorkomen.

<table><tbody><tr><td>10 &micro;L, Model 1701 SN SYR, Cemented NDL, Custom gauge, length, point style</td><td>Hamilton</td><td>80008</td><td>gauge: 26s, needle length: 2.5 inch, point style: 2</td></tr><tr><td>Anton Paar Dichtheidsmeter</td><td>Anton Paar</td><td>DMA 5000</td><td></td></tr><tr><td>Barnstead MicroPure waterzuiveringssysteem</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>50132374</td><td></td></tr><tr><td>Emerging bubble tensiometer</td><td>Ram&eacute;-Hart Instrument Company</td><td>Model 790</td><td></td></tr><tr><td>Spinning bubble tensiometer</td><td>DataPhysics Instruments</td><td>SVT 20</td><td></td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>X100</td><td></td></tr></tbody></table>

nauwkeurige bepaling van de evenwichts spanning waarden met oppervlakte perturbatie tests

Accurate Determination of the Equilibrium Surface Tension Values with Area Perturbation Tests

We demonstreren twee robuuste protocollen voor het bepalen van de evenwichts oppervlaktespanning (EST) waarden met oppervlakte perturbatie testen. De EST-waarden moeten indirect worden bepaald aan de hand van de dynamische oppervlaktespanning (DST)-waarden wanneer de oppervlaktespanning (ST)-waarden zich in steady-state bevinden en stabiel zijn tegen verstoringen. De opkomende bellen methode (EBM) en de Spinning Bubble Method (SBM) werden gekozen, omdat het, met deze methoden, eenvoudig is om gebieds verstoringen te introduceren terwijl aanhoudende dynamische spanningsmetingen. Abrupte expansie of compressie van een luchtbel werd gebruikt als een bron van perturbatie van het gebied voor de EBM. Voor de SBM werden veranderingen in de rotatie frequentie van de monsteroplossing gebruikt om oppervlakte-verstoringen te produceren. Een Triton X-100 waterige oplossing van een vaste concentratie boven zijn kritische micel concentratie (CMC) werd gebruikt als een model oppervlakteactieve oplossing. De vastgestelde EST-waarde van de model lucht/water-interface van de EBM was 31,5 ± 0,1 mN · m-1 en die van de sbm was 30,8 ± 0,2 MN · m-1. De twee protocollen die in het artikel worden beschreven, bieden robuuste criteria voor het vaststellen van de EST-waarden.

Dynamische oppervlaktespanning en evenwichts oppervlak spanning van een waterige Triton X-100 oplossing met de EBM De SST-waarden van de Triton X-100-oplossingen tegen lucht werden gemeten en hun stabiliteit werd getest voor een waterige oplossing van 5 mM; de CMC voor deze oppervlakteactieve stof in water is 0,23 mM14. De SST1, 31,5 ± 0,1 MN · m-1, werd verkregen ongeveer 20 s nadat de Bel werd gevormd (Figuur 3). Na ongeveer...

Twee protocollen voor het bepalen van de evenwichts oppervlaktespanning (EST) waarden met behulp van de opkomende bellen methode (EBM) en de Spinning Bubble Method (SBM) worden gepresenteerd voor een oppervlakteactieve stof die waterige fase tegen lucht.

Nauwkeurige bepaling van de evenwichts spanning waarden met oppervlakte Perturbatie tests

We demonstrate two robust protocols for determining the equilibrium surface tension (EST) values with area perturbation tests. The EST values should be ...

Deze protocollen kunnen worden opgenomen in spanningsmeetprotocollen. Ze kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om evenwichtsinterfaciale spanning tussen water- en oliefasen te meten. Elk van de twee protocollen in deze video kan worden gebruikt om robuuste en betrouwbare evenwichtsspanningswaarden te verkrijgen.Deze waarden kunnen worden vastgesteld na het testen van hun stabiliteit tegen verstoringen van het gebied. Om te beginnen moet u de tensiometer en het monster voorbereiden zoals beschreven in het tekstprotocol. Selecteer vervolgens een omgekeerde roestvrijstalen naald op basis van de geschatte oppervlaktespanningswaarden en plaats deze op het puntje van het doseerapparaat.Laad vervolgens 40 milliliter vloeibaar monster in een kwartscel. Plaats de cel boven op het voorbeeldplatform. Pas de hoogte van de omgekeerde naald zodanig aan dat de punt van de naald ten minste 20 millimeter onder het oppervlak van het vloeistofmonster ligt.Injecteer een milliliter lucht door de ondergedompelde omgekeerde naald om onzuiverheden te verwijderen die eventueel aanwezig kunnen zijn op de punt van de spuit en om de oppervlakte chemische zuiverheid van de lucht / vloeibare interface te verbeteren. Bepaal vervolgens experimenteel het initiële bellenvolume. Geef het berekende initiële bellenvolume af om een bel te vormen aan het uiteinde van de omgekeerde spuit.Zorg ervoor dat de bel zich in hydrostatisch evenwicht bevindt, zodat de bel niet beweegt. Meet de dynamische oppervlaktespanning op basis van de vorm van de geproduceerde luchtbel aan het puntje van de naald. Bereken elke seconde de oppervlaktespanning op basis van de axisymmetrische druppelvormanalysemethode van de Laplace-Young vergelijking.Vergelijk de werkelijke vorm van de bel met een berekende vorm. Als de twee vormen elkaar overlappen, is de vergelijking van Evenwicht Laplace-Young geldig. Deze gevolgtrekking is volledig geldig wanneer de bel stopt met bewegen en de oppervlaktespanning stopt met veranderen.Meet de oppervlaktespanning als een functie van de tijd totdat de eerste steady-state oppervlaktespanning is bereikt. De steady state oppervlaktespanning wordt gedefinieerd als een vlak van waarde waarboven de oppervlaktespanning met minder dan één millinewton per meter of met minder dan 5% verandert in verschillende opeenvolgende dynamische oppervlaktespanningsmetingen. Wanneer steady state oppervlakte spanning wordt bereikt, record het bellen volume en het oppervlak.Verlaag vervolgens het bellenvolume door één microliter lucht te verwijderen en het nieuwe bellenvolume en -gebied vast te leggen. Ga door met het meten van de dynamische oppervlaktespanning in de gebieden totdat de dynamische oppervlaktespanning de tweede steady state oppervlaktespanning bereikt. Vouw vervolgens het bellenvolume uit door één microliter lucht te injecteren, zodat het volume en het gebied vergelijkbaar zijn met de oorspronkelijke waarden.Ga door met het meten van de dynamische oppervlaktespanningswaarden totdat een derde steady state oppervlaktespanning is bereikt. Als de drie steady state oppervlaktespanningswaarden van elkaar verschillen met minder dan één millinewton per meter, of met minder dan 5%, definiëren we hun gemiddelde als de evenwichtsspanning. Plaats een gevulde monsterhouder in de draaiende kamer van de draaiende tensiometer en draai de buis vervolgens op 500 RPM.Dit moet voorkomen dat de geïnjecteerde bel naar boven of hechten aan de buiswand. Laad vervolgens twee microliter lucht in de spuit. Steek de naald van de spuit door het rubberen septum, dat de draaiende buis verzegelt en een twee microliter luchtbel in de draaiende buis injecteert.Verhoog de rotatiefrequentie van de monsterbuis zodat de bel dichter bij de rotatieas komt en meer vervormt door de verhoogde centrifugale krachten. Blijf het versnellen totdat de verhouding van de lengte van de horizontale bel tot zijn straal in het midden van de bel acht of meer is. Stel vervolgens de kantelhoek van de meetkamer aan om de monsterbuis horizontaal te positioneren.Dit zal bellenbeweging voorkomen en helpen bij het bereiken van gyrostatisch evenwicht voor een axisymmetrische vorm die wordt aangenomen in de Laplace-Young-vergelijking en het gebruikte algoritme. Meet en nota nu van de dynamische oppervlaktespanningswaarden met intervallen van één seconde. Ga verder op een vaste rotatiefrequentie totdat de oppervlaktespanning een steady state waarde bereikt.Ook het volume en het gebied van de bel opnemen. Eenmaal geregistreerd, wijzigt u de rotatiefrequentie in een tweede rotatiefrequentie om het oppervlak te variëren. Meet de dynamische oppervlaktespanning bij een vaste rotatiefrequentie zodra deze een tweede steady state waarde bereikt op de nieuwe frequentie.Op dit punt, ook opnemen van de nieuwe bubble volume en gebied. Wijzig vervolgens de rotatiefrequentie zodat deze dicht bij de oorspronkelijke waarde ligt. Meet de dynamische oppervlaktespanningswaarden bij deze vaste rotatiefrequentie totdat de derde steady state waarde is bereikt.Nogmaals, neem het nieuwe bellenvolume en gebied op. Met behulp van de opkomende belmethode werden de steady state oppervlaktespanningswaarden van een vijf millimolaroplossing van Triton X-100 gemeten tegen lucht. Deze concentratie ligt boven de kritische micelleconcentratie voor deze oppervlakteactieve stoffen in water.De steady state oppervlakte spanning van 31,5 millinewton per meter werd ongeveer 20 seconden na de vorm van de bel verkregen. Na ongeveer 25 seconden werden het volume en het gebied van de bel verminderd en daalde de dynamische oppervlaktespanning tot 31 en binnen een seconde en steeg terug naar 31,5, wat de steady state oppervlaktespanning nummer twee markeert. Na ongeveer 50 seconden werden het volume en het gebied van de bel abrupt verhoogd en veranderde de dynamische oppervlaktespanningswaarde weinig, en daarom werd de steady state oppervlaktespanning nummer drie ook vastgesteld op 31,5 millinewton per meter.De drie SST-waarden waren allemaal hetzelfde, daarom werd de evenwichtsspanning vastgesteld op 31,5 millinewton per meter. Met behulp van de draaiende bubble methode, steady state oppervlakte spanning een bleek te zijn 30,9 millinewtons per meter, steady state oppervlakte spanning twee bleek te zijn 30,6, en steady state oppervlakte spanning drie en het evenwicht oppervlakte spanning bleek te zijn 30,8. De twee methoden hadden een verschil van 2,2% in de spanningswaarden van het evenwichtsoppervlak bij het meten van vijf millimolar Triton X-100.Dit was waarschijnlijk te wijten aan bepaalde systematische fouten. Het belangrijkste om te onthouden voor de opkomende zeepbel methode is het handhaven van de omstandigheden dicht bij de hydrostatische evenwichten. Voor de draaiende bel methode, moet u de juiste vergelijking toe te passen.De methoden beschreven in deze video kunnen ook worden toegepast om evenwicht interfaciale spanning waarden tussen water en olie fasen te bepalen. Deze methoden bieden een meer betrouwbare manier om te berekenen hoeveel een oppervlakteactieve werking absorbeert wanneer in evenwicht bij de lucht-water interface. Het kan ook worden gebruikt om de omvang van oppervlakteactieve aggregatie te bepalen in oplossing genaamd micellisatie.

accurate-determination-equilibrium-surface-tension-values-with-area

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

We beschrijven een methode voor het meten bindingsenergie, worden uitgedrukt als weefsel oppervlaktespanning, tussen de cellen in 3D weefsel-achtige aggregaten. Verschillen in weefsel oppervlaktespanning is aangetoond dat zij correleren met invasiviteit van de longen, de spieren, en hersentumoren, en zijn fundamentele determinanten van oprichting van ruimtelijke relaties tussen de verschillende celtypen.

Meting van Aggregate samenhang door weefseloppervlak Tensiometry

Dit artikel demonstreert de experimentele procedure voor het meten van eindbezinksnelheden van bolvormige deeltjes in op oppervlakteactieve stoffen gebaseerde afschuifverdunnende visco-elastische vloeistoffen. Vloeistoffen over een breed scala aan reologische eigenschappen worden voorbereid en bezinksnelheden worden gemeten voor een reeks deeltjesgroottes in niet-gebonden vloeistoffen en vloeistoffen tussen parallelle wanden.

Experimentele meting van de bezinksnelheid van bolvormige deeltjes in ongeconfinieerde en beperkte op oppervlakteactieve stoffen gebaseerde afschuifverdunning visco-elastische vloeistoffen

Werkwijzen worden voor de gerichte extractie van oppervlakteactieve stoffen aanwezig in atmosferische aërosolen en bepaling van de absolute concentraties en oppervlaktespanning curven in water, met inbegrip van de kritische micelconcentratie (CMC).

Extractie en karakterisering van Surfactants van atmosferische aërosolen

Veel proteïnen in de cel zin en membraan kromming veroorzaken. Beschrijven we een methode om te halen membraan nanotubes van lipide blaasjes te bestuderen de interactie van proteïnen of elke kromming-actieve molecuul met gebogen membranen in vitro.

Membraan Nanotubes trekken van Giant Unilamellar blaasjes

Wij rapporteren hier de synthese en de karakterisering van de bestelde Nanoporeuze koolstof (met een 4.6 poriegrootte van nm) en de SBA-15 (met een 5.3 poriegrootte van nm). Het werk beschrijft het oppervlak en textuur eigenschappen van moleculaire zeven nanoporeuze, hun bevochtigbaarheid en het smeltende gedrag van D2O beperkt in de materialen.

Oppervlakte-eigenschappen van gesynthetiseerde nanoporeuze koolstof en siliciumdioxide Matrices

Hier presenteren we atomaire kracht microscopie (AFM), die wordt gebruikt als een nano-en micro-indentatie tool op cellen en weefsels. Het instrument maakt gelijktijdige verwerving van 3D-oppervlaktetopografie van het monster en de mechanische eigenschappen mogelijk, met inbegrip van de modulus van de celwand Young en de turgor-druk.

Gebruik van atoom kracht microscopie om mechanische eigenschappen en turgor druk van plantencellen en Plantenweefsels te meten

Het doel van het protocol is om de mechanische eigenschappen van de membraan van gigantische blaasjes betrouwbaar te meten met micro pipet aspiratie.

Het verkrijgen van gigantische Unilamellaire hybride blaasjes door elektro vorming en meting van hun mechanische eigenschappen door micropipet aspiratie

We presenteren een protocol om de vorming van hydraten te bestuderen in aanwezigheid van niet-ionische oppervlakteactieve stoffen op de interface van een waterdruppel ondergedompeld in cyclopentane. Het protocol bestaat uit het bouwen van een goedkope, programmeerbare, temperatuurregulator. Het temperatuurcontrolesysteem wordt gecombineerd met visualisatietechnieken en interne drukmetingen.

Het bestuderen van oppervlakteactieve effecten op hydraatkristallisatie bij olie-water interfaces met behulp van een low-cost geïntegreerde modulaire Peltier Device

We illustreren de methoden die betrokken zijn bij het screenen en identificeren van de biosurfactant producerende microben. Methoden voor chromatografische karakterisering en chemische identificatie van de biosurfactanten, het bepalen van de industriële toepasbaarheid van de biosurfactant bij het verbeteren van de resterende olieterugwinning worden ook gepresenteerd.

Verbeterde olieterugwinning met behulp van een combinatie van biosurfactanten

Dit manuscript beschrijft het ontwerp en de werking van een microtensiometer / confocale microscoop om gelijktijdige metingen van interfaciale spanning en oppervlaktedilatationale reologie uit te voeren terwijl de interfaciale morfologie wordt gevisualiseerd. Dit biedt de real-time constructie van structuur-eigenschap relaties van interfaces die belangrijk zijn in technologie en fysiologie.

Microtensiometer voor confocale microscopie visualisatie van dynamische interfaces

Leer de evenwichtsspanning meten met de emerging bubble method en spinning bubble method voor oppervlaktespanninganalyse. Deze protocollen bieden betrouwbare resultaten voor surfactantoplossingen.

Nauwkeurige bepaling van de evenwichts spanning waarden met oppervlakte Perturbatie tests

Meer video's verkennen