Alan Pertürbasyon Testleri ile Denge Yüzey Gerilim Değerlerinin Doğru Belirlenmesi
Summary
Ortaya çıkan kabarcık yöntemi (EBM) ve iplik kabarcığı yöntemi (SBM) kullanılarak denge yüzey gerilimi (EST) değerlerini belirlemek için iki protokol, havaya karşı yüzey aktif madde içeren sulu faz için sunulmuştur.
Abstract
Alan pertürbasyon testleri ile denge yüzey gerilimi (EST) değerlerini belirlemek için iki sağlam protokol gösteriyoruz. Est değerleri, yüzey gerilimi (ST) değerleri sabit durumda ve tedirginliklere karşı sabit olduğunda dinamik yüzey gerilimi (DST) değerlerinden dolaylı olarak belirlenmelidir. Ortaya çıkan kabarcık yöntemi (EBM) ve dönen kabarcık yöntemi (SBM) seçilmiştir, çünkü bu yöntemlerle dinamik gerilim ölçümlerine devam ederken alan tedirginliklerini tanıtmak kolaydır. Bir hava kabarcığına ani genleşme veya sıkıştırma EBM için alan tedirginliği kaynağı olarak kullanılmıştır. SBM için, alan tedirginlikleri üretmek için örnek çözeltinin dönüş frekansında değişiklikler kullanılmıştır. Triton X-100 sulu çözeltisi, kritik mikel konsantrasyonunun (CMC) üzerinde sabit bir konsantrasyonda model yüzey aktif çözeltisi olarak kullanılmıştır. EBM’den model hava/su arabiriminin belirlenen EST değeri 31.5 ± 0.1 mN·m-1, SBM’den 30.8 ± 0.2 mN·m-1idi. Makalede açıklanan iki protokol, EST değerlerini oluşturmak için sağlam ölçütler sağlar.
Introduction
Belirli bir hava/su veya yağ/su arabiriminin denge yüzey geriliminin (EST) veya denge interfacial geriliminin (EIFT) belirlenmesi, detergency, geliştirilmiş yağ geri kazanımı gibi çok çeşitli endüstriyel alanlardaki uygulamalar için kritik bir adımdır. , tüketici ürünleri ve eczacılık1,2,3,4. Bu tür gerilim değerleri dolaylı olarak dinamik yüzey geriliminden (DST) veya dinamik yüzlerarası gerilimden (DIFT) belirlenmelidir, çünkü sadece dinamik gerilim değerleri doğrudan ölçülebilir. Dinamik yüzey gerilim değerleri (yani, zaman fonksiyonu olarak gerilim değerlerinin ölçülmesi) düzenli zaman aralıklarında belirlenir. DST değerleri sabit durumda olduğunda denge gerilim değerleri belirlenmiş sayılır. Gerçek denge yüzey gerilim değerleri, tedirginliklere karşı kararlı olduklarındadaha iyi belirlenir 5. Yüzey alanı sıkıştırma sonra gerginlik gevşeme çeşitli gözlemler daha önce Miller ve Lunkenheimer, iki klasik tenometri yöntemleri, Du Noüy halka ve Wilhelmy plaka yöntemleri6, 7 kullanılan tarafından bildirilmiştir ,8. Bu yöntemler bu çalışmada kullanılanlardan daha az doğrudur ve bu DST’ler birkaç dakikada bir ölçülmektedir. Arayüzlerin yüzey gerilimi (ST) veya yüzlerarası gerilim (IFT) değerlerini ölçmek için çok sayıda teknik geliştirilmiştir, ancak DST veya DIFT değerlerini ölçmek ve edinilen sabit durum gerilim değerlerinin stabilitesi9. Sulu çözelti yüzey aktif karışımları içeriyorsa ve bileşenlerden biri diğerlerinden çok daha hızlı adsorbs, o zaman DST eğrileri geçici bir plato olabilir10. Daha sonra sunulan yöntemler, bir bileşen yüzey aktif maddeleri için olduğu gibi kısa zaman ölçeklerinde iyi çalışmayabilir, ancak yordamlar daha uzun zaman ölçeklerini kapsayacak şekilde biraz uzatılırsa yine de çalışabilirler.
Burada açıklanan protokoller, temsili verileri yalnızca bir hava/sulu çözeltinin yüzey gerilim değerleri için gösterir. Ancak, bu protokoller aynı zamanda sulu çözelti ile immiscible ve sulu çözelti daha küçük bir yoğunluğa sahip bir yağ gibi ikinci bir sıvı karşı sulu bir çözelti NIN IFT için de geçerlidir. Burada, bu kriterleri karşılayan iki sağlam yöntem, ortaya çıkan kabarcık yöntemi (EBM) ve dönen kabarcık yöntemi (SBM) saılmaktadır. Her iki yöntemde de, kabarcık şekillerine dayanan ve ölçümlerde önemli belirsizlikler ve hatalara yol açabilen temas açısı bilgileri gerektirmeyen ST değerleri belirlenir. EBM için, bir şırınga iğne ucundan çıkan kabarcığın hacmi aniden değiştirilerek alan tedirginlikleri ortaya çıkar. SBM için, örneklerin dönüş frekansındaki değişiklikler alan tedirginlikleri için kullanılır. Ayrıntılı protokoller, dinamik ve denge tenometrisinde yaygın hatalardan veya hatalardan kaçınabilmek ve elde edilen verilerin yanlış yorumlanmasını önlemeye yardımcı olacak şekilde, alandaki araştırmacılara rehberlik etmeyi amaçlamaktadır.
Protocol
Representative Results
Discussion
EBM ve SBM, atmosfer basıncında hava/su veya yağ/su arayüzleri için gerilim değerlerini belirlemek için basit ve sağlam yöntemlerdir. Bu yöntemler için önkoşul bilgileri her fazın yoğunluğudur ve gerilim değerlerinin belirlenmesi için temas açısı bilgisi ne gerek vardır9. Tekniklerin önemli bir sınırlaması, numunelerin düşük viskoziteye sahip olması ve tek fazlı veya yüzey aktif çözünürlüğünün altında olmasıdır. İki protokol, EBM ve SBM, dst değerlerini…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar Pioneer Petrol Şirketi (Vincennes, IN) mali destek için müteşekkir.
Materials
| 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 |
References
- Shah, D. O., Schechter, R. S. . Improved oil recovery by surfactant and polymer flooding. , (1977).
- Hiemenz, P. C., Rajagopalan, R. . Principles of Colloid and Surface Chemistry. , (1997).
- Adamson, S. W. . Physical Chemistry of Surfaces. , (1990).
- 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).
- 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).
- Miller, R., Lunkenheimer, K. On the determination of equilibrium surface tension values of surfactant solutions. Colloid & Polymer Science. 261 (7), 585-590 (1983).
- Miller, R., Lunkenheimer, K. Adsorption kinetics measurements of some nonionic surfactants. Colloid & Polymer Science. 264 (4), 357-361 (1986).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Vonnegut, B. Rotating bubble method for the determination of surface and interfacial tensions. Review of Scientific Instruments. 13 (1), 6-9 (1942).
- Lin, S. -. Y., Mckeigue, K., Maldarelli, C. Diffusion-controlled Surfactant Adsorption Studied by Pendant Drop Digitization. AIChE Journal. 36 (12), 1785-1795 (1990).
- Sheng, J. J. Modern chemical enhanced oil recovery: theory and practice. Gulf Professional Publishing. , (2010).
- 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).
