Influence of non-ionic surfactants on liquid-liquid mass transfer of single droplets

• Autorzy: Paul N. , Kraume M.

Warianty tytułu

PL

Wpływ niejonowych środków powierzchniowo czynnych na masowe przenoszenie pojedynczych kropelek między płynami

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

One of the main goals of “green chemistry” is: using water as a solvent. Many substances are hardly soluble in water; hence multiphase reactions will not proceed, for instance. By using surfactants the water solubility of such substances can be increased which ends up in an increase of the reaction rate. Due to their amphiphilic structure surfactants adsorb at interfaces. This is the place where the important transport processes occur. Therefore, an interference of the mass transport by the surfactants is obvious. In previous works a reduction of the mass transfer in the presence of surfactants was observed. Also, in this work the experimental results show a decrease of the mass the transfer, but describing this reduction of the mass transfer with the known phenomena from literature is not enough. Additionally, the phase behaviour has to be taken in account.

PL

Jednym z podstawowych celów “chemii proekologicznej” jest stosowanie wody w roli rozpuszczalnika. Wielu substancji praktycznie nie da się rozpuścić w wodzie, przez co niemożliwe stają się np. reakcje wielofazowe. Stosowanie środków powierzchniowo czynnych może zwiększyć rozpuszczalność takich substancji w wodzie, a w rezultacie przyspieszyć tempo reakcji. Ze względu na swą tolerancyjną strukturę środki powierzchniowo czynne adsorbują na granicy faz. Jest to miejsce, w którym występują istotne procesy przenoszenia, co wyjaśnia interferencję przenoszenia masy za pomocą środków powierzchniowo czynnych. We wcześniejszych pracach zaobserwowano redukcję przenoszenia masy w obecności środków powierzchniowo czynnych. Wyniki eksperymentów zaprezentowanych w niniejszym artykule wykazują spadek przenoszenia masy. Nie wystarczy jednak opisać go, wykorzystując zjawiska znane z literatury – należy też wziąć pod uwagę zachowania fazowe.

Słowa kluczowe

EN

surfactants; fluid dynamics mass transfer; micellar liquid-lquid systems

PL

środki powierzchniowo-czynne; masowe przenoszenie dynamiki płynu; systemy micelarne iędzy płynami

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Mechanika
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 109, z. 1-M
• Strony: 185--194
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., il., wz., wykr.

Twórcy

autor

Paul N.

• Chair of Chemical and Process Engineering, TU Berlin

autor

Kraume M.

• Chair of Chemical and Process Engineering, TU Berlin

Bibliografia

• [1] Anastas P., Warner J., Green Chemistry: Theory and Practice, Oxford University Press, New York 1998.
• [2] Rothenberg G.,The best of both worlds, Nature Chem., 2, 2010, 9-10.
• [3] Oehme G. et al., Reaktionen in mizellaren Sytsemen, Angewandte Chemie, 117, 2005, 7338– 7364 (in German).
• [4] West F.B. et Addition Agents and Interfacial Barriers in Liquid-Liquid Extraction, Ind. Eng. Chem., 44, 1952, 625.
• [5] Lindland K.P., Terjesen S.G., The Effect of a Surface-Active Agent on Mass Transfer in Falling Drop, Chem. Eng. Sci., 5, 1956, 1-12.
• [6] Chen L.H., Lee Y.-L., Adsorption Behavior of Surfactants and Mass Transfer in Single-Drop Extraction, AIChE J., 46, 2000, 160-168.
• [7] Lee Y.-L., Surfactants on Mass Transfer During Drop-Formation and Drop Falling Stages, AIChE J., 49, 2003, 1859-1869.
• [8] Gibbons J.H., Houghton G., Coull J., Effect of a Surface Active Agent on the Velocity of Rise of Benzene Drops in Water, AIChE J., 8, 1962, 274–276.
• [9] Griffith R.M., The effect of surfactants on the terminal velocity of drops and Bubbles, Chem. Eng. Sci., 17, 1962, 1057–1070.
• [10] Beitel A., Heideger W.J., Surfactant effects on mass transfer from drops subject to interfacial instability, Chem. Eng. Sci., 26, 1971, 711–717.
• [11] Wegener M., Paschedag A.R., The effect of soluble anionic surfactants on rise velocity and Mass Transfer at Single Droplets in Systems with Marangoni instabilities, International Journal of Heat and Mass Transfer, 55, 2012, 1561-1573.
• [12] Kern F. et al, Dynamical Properties of Salt-Free Viscoelastic Micellar solutions, Langmuir, 10, 1994, 1714-1723.
• [13] Pictuell L., Ergermayer M., Sjöström J., Rheology of Mixed Solutions of an Associating Polymer with a Surfactant. Why Are Different Surfactants Different?, Langmuir, 19, 2003, 3643-3649.
• [14] Kahlweit M., Strey R., Phasenverhalten ternärer Systeme des Typs H2O-Öl-nichtionisches Tensid, Angewandte Chemie, 97, 1997, 655-669 (in German).
• [15] Horvath-Szabo G. et al, Sandwich Structures at Oil-Water Interfaces under Alkaline Conditions, Jorunal of Colloid and Interface Science, 253, 2002, 427-434.
• [16] Wegener M. et al., Transient rise velocity and mass transfer of a single drop with interfacial instabilities – experimental investigations, Chem. Eng. Sci., 2007, 2067-2078.
• [17] Wegener M., Kraume M., Paschedag A.R., Terminal and Transient Drop Rise Velocity of Single Toluene Droplets in Water, AIChE J., 56, 2-10.
• [18] Saien J., Asadabadi S., Adsorption and Interfacial Properties of Individual and Mixtures of Cationic/Nonionic Surfactants in Toluene + Water Chemical Systems, J. Chem. Eng. Data, June 2010, 3817-3824.
• [19] Villers D., Platten J.K., Temperature Dependence of the Interfacial Tension between Water and Long-Chain Alcohols, J. Phys. Chem., March 1988, 4023-4024.
• [20] Miller R. et al., Messungen der dynamischen Grenzflächenspannung im System wässrige Tensidlösung/ organisches Lösungsmittel, Chemie Ingenieur Technik, 70, 1998, 89-99.
• [21] Guo R. et al., The Phase Behaviour and the Structural Properties of Triton X-100/n-C8H17OH/PEG1000aq Systems, Journal of Dispersion Science and Technology, 22, 2001, 443-451.
• [22] Atkins P. W., de Paula J., Physical Chemistry, Oxford University Press, New York 2006.
• [23] Schwurger M., Findenegg G. et al: Lehrbuch der Grenzflächenchemie, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1996 (in German).