Układy zdyspergowane

Badania nasze koncentrują się na wyjaśnieniu mechanizmu powstawania i stabilności układów zdyspergowanych, przede wszystkim pian. Wykazaliśmy, że wartości sił stabilizujących układ pianowy w warunkach dynamicznych determinowane są przez chwilowe, najczęściej nierównowagowe pokrycia adsorpcyjne na granicy faz roztwór/gaz. Naszym podstawowy celem jest określenie wpływu kinetyki dyfuzji, aktywności powierzchniowej substancji rozpuszczonej, struktury cząsteczek substancji powierzchniowo aktywnych, prędkości bańki, indukowanych ruchem nierównowagowych pokryć adsorpcyjnych na powierzchni wypływającej bańki oraz typu tworzących się cienkich filmów ciekłych na właściwości powstających pian. Struktura warstwy adsorpcyjnej na granicy faz gaz/ciecz w warunkach dynamicznych oraz wpływ indukowanych ruchem nierównowagowych pokryć adsorpcyjnych na stabilność powstających cienkich filmów ciekłych (filmów pianowych i zwilżających) oraz dynamika powstawania kontaktu trójfazowego gaz/ciecz/ciało stałe są przedmiotem szczegółowych badań. Badany jest wpływ adsorpcji substancji powierzchniowo aktywnych na lokalne i graniczne prędkości bańki, odbicia i pulsacje kształtów bańki podczas kolizji z różnorodnymi powierzchniami międzyfazowymi, dynamikę i czas powstawania kontaktu trójfazowego, oraz wpływ szorstkości i hydrofilowych/hydrofobowych właściwości powierzchni ciał stałych na mechanizm i kinetykę tworzenia się kontaktu trójfazowego. Mierzone są także równowagowe właściwości adsorpcyjne, a parametry charakteryzujące aktywność powierzchniową surfaktantów są określane poprzez dopasowanie odpowiedniej izotermy adsorpcji. Określane są również zmiany potencjału powierzchniowego na granicy faz roztwór/gaz. Badania mają charakter interdyscyplinarny i wykonywane są we współpracy z grupami badawczymi z Max-Planck-Institute for Colloid and Surface Chemistry in Golm/Potsdam, the Institute of Physical Chemistry Bulgarian Academy of Sciences in Sofia, Universite Henri Poincare, Nancy oraz Université de Metz, France

GŁÓWNE KIERUNKI BADAŃ

METODY BADAWCZE

  • Zestaw pomiarowy do rejestracji zderzeń pęcherzyka z różnymi powierzchniami międzyfazowymi przy użyciu szybkiej kamery.
  • Zestaw pomiarowy z oświetleniem stroboskopowym do pomiarów lokalnych i granicznych prędkości pęcherzyka.
  • Zestaw (skomputeryzowany) do pomiarów czasu życia pojedynczego pęcherzyka na powierzchni roztworu.
  • Metody pneumatyczne i pneumatyczno-machaniczne do określania własności pieniących roztworów.
  • Automatyczny zestaw i procedura szybkiej charakteryzacji zdolności pieniących i stabilności pian.
  • Zestaw do pomiaru zawartości cieczy w pianach mokrych metodą bezpośrednią.
  • Aparatura do pomiarów napięcia powierzchniowego (metoda odrywania pierścienia - Du Noy'a - oraz metoda stalagmometryczna).
  • Metoda wirującej płytki (sonda Kelvina) do pomiarów elektrycznego potencjału powierzchniowego.
  • Aparatura cyrkulacyjna do określania kinetyki procesu adsorpcji.

GŁÓWNE OSIĄGNIĘCIA

  • Wykazanie, że obecność powietrza uwięzionego na powierzchni hydrofobowej przyspiesza powstawanie kontaktu trójfazowego
  • Opis mechanizmu tworzenia i stabilności pian mokrych w warunkach dynamicznych. - wykazanie istnienia korelacji pomiędzy zmianami sił efektywnej elastyczności powierzchniowej a pienieniem roztworów w szeregach homologicznych n-alkanoli i kwasów tłuszczowych.
  • Udowodnienie (eksperymentalne), że kształt pęcherzyka zderzającej się z różnymi powierzchniami międzyfazowymi może pulsować z częstotliwością ponad 1000Hz - szybkie zmiany kształtu pęcherzyka oznaczają zmiany wielkości powierzchni i pokazują wprost, że w opisie takich układów koniecznym jest uwzględnianie występowania tam nierównowagowych pokryć adsorpcyjnych.
  • Wyznaczenie amplitudy i prędkości chwilowych w czasie odbicia pęcherzyka  (czasy milisekundowe) podczas jego zderzeń z rożnymi powierzchniami międzyfazowymi.
  • Wyznaczenie minimalnego pokrycia adsorpcyjnego niezbędnego do unieruchomienia powierzchni wypływającego pęcherzyka.
  • Uzyskanie danych doświadczalnych dowodzących, że na powierzchni wypływającego pęcherzyka pokrycie adsorpcyjne jest nierównomierne.
  • Wykazanie, że surfaktant obecny w fazie gazowej obniża trwałość pian i pojedynczych cienkich filmów ciekłych.
  • Określenie składu fazowego (zawartości wody i gazu) pian tworzonych przez spieniacze flotacyjne.

Zmiany wartości czasów przejścia - retention time - (rt) oraz sił efektywnej elastyczności powierzchniowej (Eeff) w funkcji ilości atomów węgla (n) w cząsteczce kwasu tłuszczowego dla różnych stężeń zredukowanych (c/aL) roztworu.

Rozmiar: 8200 bajtów

Lokalne prędkości bańki w wodzie destylowanej i roztworach n-butanolu o różnych stężeniach w funkcji odległości od wylotu kapilary.