Artykuł metodologiczny

Dokładne wyznaczanie równowagowych wartości napięcia powierzchniowego za pomocą testów perturbacji obszarowej

DOI:

10.3791/59818

⸱

30 sierpnia 2019

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

W tym artykule

Podsumowanie

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

Dwa protokoły do określania wartości napięcia powierzchniowego równowagi (EST) za pomocą metody pojawiających się pęcherzyków (EBM) i metody wirujących pęcherzyków (SBM) są przedstawione dla fazy wodnej zawierającej surfaktant w stosunku do powietrza.

Streszczenie

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

Demonstrujemy dwa solidne protokoły do określania wartości napięcia powierzchniowego równowagi (EST) za pomocą testów perturbacji obszaru. Wartości EST należy pośrednio określić na podstawie wartości dynamicznego napięcia powierzchniowego (DST), gdy wartości napięcia powierzchniowego (ST) są w stanie ustalonym i stabilnym pod względem zakłóceń. Wybrano metodę pojawiających się pęcherzyków (EBM) i metodę wirujących pęcherzyków (SBM), ponieważ dzięki tym metodom łatwo jest wprowadzić perturbacje obszarowe przy jednoczesnym kontynuowaniu dynamicznych pomiarów naprężeń. Nagłe rozszerzanie się lub ściskanie pęcherzyka powietrza było wykorzystywane jako źródło perturbacji obszarowych dla EBM. W przypadku SBM zmiany częstotliwości rotacji roztworu próbki wykorzystano do wytworzenia zaburzeń powierzchniowych. Jako modelowy roztwór środka powierzchniowo czynnego zastosowano wodny roztwór Triton X-100 o stałym stężeniu powyżej krytycznego stężenia miceli (CMC). Określona wartość EST modelowej granicy faz powietrze/woda z EBM wynosiła 31,5 ± 0,1 mN·m-1, a z SBM 30,8 ± 0,2 mN·m-1. Dwa protokoły opisane w artykule zapewniają solidne kryteria ustalania wartości EST.

Wprowadzenie

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

Określenie równowagowego napięcia powierzchniowego (EST) lub równowagowego napięcia międzyfazowego (EIFT) danego granicy faz powietrze/woda lub olej/woda jest krytycznym krokiem dla zastosowań w szerokim zakresie obszarów przemysłowych, takich jak detergenty, zwiększony odzysk oleju, produkty konsumenckie i farmaceutyki1,2,3,4. Takie wartości naprężenia powinny być wyznaczane pośrednio na podstawie dynamicznego napięcia powierzchniowego (DST) lub dynamicznego napięcia międzyfazowego (DIFT), ponieważ tylko wartości naprężeń dynamicznych są be....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

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

1. Minimalne wymagania dotyczące przyrządów

  1. Przygotować tensjometr do EBM o następujących specyfikacjach: (i) system dozowania do kontrolowania objętości dozowanego gazu; (ii) kamerę do przechwytywania obrazu bąbelkowego; (iii) oprogramowanie do analizy obrazu do rozwiązywania równania Laplace'a-Younga (równanie LY) za pomocą algorytmu analizy osiowosymetrycznego kształtu pęcherzyka11,12; oraz (iv) komora na próbki o kontrolowanej temperaturze.
    UWAGA: Zazwyczaj przyrząd do EBM może być również używany do metody upuszczania wisiorka, w której tworzy się mała kropla i zwisa pionowo z końca igły ....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

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

Dynamiczne napięcie powierzchniowe i równowagowe napięcie powierzchniowe wodnego roztworu Triton X-100 z EBM
Zmierzono wartości SST roztworów Triton X-100 w stosunku do powietrza i przetestowano ich stabilność dla roztworu wodnego o sile 5 mM; CMC dla tego środka powierzchniowo czynnego w wodzie wynosi 0,23 mM14. SST1, 31,5 ± 0,1 mN·m-1, uzyskano około 20 s po uformowaniu się pęcherzyka (Rysunek 3). Po około 25 s powierzchnię ścisnięto.......

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

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

EBM i SBM to proste i niezawodne metody określania wartości naprężeń dla granicy faz powietrze/woda lub olej/woda pod ciśnieniem atmosferycznym. Wymaganymi informacjami dla tych metod jest gęstość każdej fazy, a do określenia wartości rozciągania9 nie są wymagane żadne informacje o kącie zwilżania. Głównym ograniczeniem technik jest to, że próbki powinny mieć niską lepkość i być jednofazowe lub mniej rozpuszczalne w środkach powierzchniowo czynnych. Dwa protokoły, EBM i SBM, służą do pomiaru warto.......

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

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

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

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

Autorzy są wdzięczni Pioneer Oil Company (Vincennes, IN) za wsparcie finansowe.

....

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
10 &mikro; L, Model 1701 SN SYR, Cemented NDL, Niestandardowy wskaźnik, długość, styl punktowyHamilton80008Wskaźnik: 26s, długość igły: 2,5 cala, styl punktowy: 2
Gęstościomierz Anton PaarAnton PaarDMA 5000
Barnstead MicroPure Water Purification SystemThermo Fisher Scientific50132374
Pojawiający się tensjometr pęcherzykowyRamé-Hart Instrument CompanyModel 790
Tensjometr wirującej bańkiDaneInstrumentySVT 20
Triton X-100Sigma-AldrichX100
fizyczne

Bibliografia

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

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Dynamiczne napi cie powierzchniowemetoda wy aniaj cych si p cherzyk wmetoda wiruj cych p cherzyk wroztw r Triton X 100krytyczne st enie micelarner wnanie Laplace a Youngaosiowo symetryczny kszta t kroplinapi cie powierzchniowe w stanie stacjonarnym

Powiązane artykuły