Bubble collisions with hydrophobic and hydrophilic surfaces in alfa-Terpineol solutions

• Autorzy: Krasowska M. , Krzan M. , Małysa K.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Influence of á-terpineol on phenomena occurring when a gas bubble approaches (collides with) hydrophilic (glass) and hydrophobic (Teflon) solid surfaces was revealed using high-speed camera (1182 frames/s). It was found that the bubble approaching the solid surface bounced backwards from the surface and its shape pulsated rapidly with frequency over 1000Hz. Number of the bouncing cycles and magnitude of the shape pulsations were decreasing with increasing á-terpineol concentrations. In distilled water the amplitude, frequency and number of the “approach-bouncing” cycles were identical at Teflon and glass interface. In of á-terpineol solutions a “necking” formation was recorded at Teflon surface, but not at the glass. The “necking” formation is a straightforward indication that the threephase contact was formed. We found the most intriguing that a small amount of á-terpineol (adsorption coverage of 0.6%) sped-up and affected in such significant degree the bubble attachment to the hydrophobic surface. It was found that the induction time of the bubble attachment to Teflon was 5 milliseconds in á-terpineol presence. The average thickness of the thin liquid film separating the bubble and Teflon was estimated to be ca. 2,7 žm at the film rupture.

PL

Wyznaczono wpływ α-terpineolu (spieniacz) na przebiegi procesów zachodzących w trakcie kolizji baniek powietrza z hydrofilową (szkło) oraz hydrofobową powierzchnią (teflon) ciała stałego. Uzyskano za pomoca szybkiej kamery (1182 klatki/s), zdjęcia procesów zachodzących podczas zderzenia bańki z powierzchnią ciała stałego o skrajnie rożnych właściwościach hydrofobowo-hydrofilowych. Stwierdzono, że bańka dochodząca do powierzchni ciała stałego nie zostaje unieruchomiona, lecz może ulegać wielokrotnemu odbiciu i równocześnie jej kształt pulsuje z częstotliwością powyżej1000 Hz. Pulsacje, liczba odbić i ich amplituda maleją wraz ze wzrostem stężenia α-terpineolu. W wodzie destylowanej liczba odbić i ich amplituda są identyczne zarówno przy powierzchni szkła jak i przy powierzchni teflonu. Natomiast w roztworach α-terpineolu zaobserwowano tzw. "necking" przy powierzchni teflonu, który dowodzi powstania trojfazowego kontaktu. Interesujący jest też fakt, że tak minimalne stężenie α- terpineolu (dające pokrycie adsorpcyjne 0.6%) umożliwiło i przyspieszyło utworzenie trojfazowego kontaktu z powierzchnią hydrofobową Stwierdzono, że w badanych roztworach α-terpineolu czas indukcji w układzie bańka-teflon wynosi. 5 ms. W oparciu o wyznaczony czas indukcji oszacowano, że średnia grubość filmu ciekłego rozdzielającego bańkę i teflon (w momencie jego przerwania) wynosiła ok. 2.7 οm.

Słowa kluczowe

EN

gas bubble; glas; teflon; collision; α-terpineol

PL

bańka powietrza; powierzchnia hydrofobowa; powierzchnia hydrofilna; teflon; kolizja

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Physicochemical Problems of Mineral Processing
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 37
• Strony: 37--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Krasowska M.

• Institute of Catalysis and Surface Chemistry Polish Academy of Sciences, ul. Niezapominajek 8, 30-239 Krakow

autor

Krzan M.

• Institute of Catalysis and Surface Chemistry Polish Academy of Sciences, ul. Niezapominajek 8, 30-239 Krakow

autor

Małysa K.

• Institute of Catalysis and Surface Chemistry Polish Academy of Sciences, ul. Niezapominajek 8, 30-239 Krakow

Bibliografia

• DERJAGUIN, B.V. and DUKHIN S.S., (1960), ”Theory of flotation of small and medium-size particles”, Trans. Inst. Min. Metall, 70, 221-246.
• GU, G., XU, Z., NADAKUMAR, K., MASLIYAH, J., (2003), “Effects of physical environment on induction time of air-bitumen attachment”, Int. J. Miner. Process., 69, 235-250.
• JACHIMSKA, B., WARSZYNSKI, P., MAŁYSA, K., (1998), "Effect of motion on lifetime of bubbles at n-butanol solution surface", Colloids & Surfaces A:, 143, 429-440.
• KRZAN, M, MALYSA, K., (2002), ”Influence of frother concentration on bubble dimensions and rising velocities”, Physicochem. Problems Mineral Process., 36, 65-76.
• LEJA, J., (1956-1957), ”Mechanism of collector adsorption and dynamic attachment of particles to air bubbles as derived from surface-chemical studies”, Inst. Mineral. Metal. Trans., 66 (9) 425-437.
• LEJA, J., Surface Chemistry of Froth Flotation. Plenum Press, New York and London, 1982, chap. 9.
• MALYSA, K., (1998), "Water contents and distribution in flotation froth" in "Frothing in Flotation - II." (J.Laskowski and E.T.Woodburn - Eds.), Gordon and Breach Publishers, chap.3, pp. 81-108.
• NGUYEN, A.V., SCHULZE, H.J., STECHEMESSER, H., ZOBEL, G., (1997), “Contact time during impact of a spherical particle against a plane gas-liquid interface: experiment“, Int. J. Miner. Process., 150, 113-125.
• PRINCEN, H. M., (1969), in “Surface and Colloid Science” (E. Matijevic and F. E. Eirich - Eds.), vol. 2, p. 45.
• RALSTON, J. and DUKHIN S.S., (1999), ”The interaction between particles and bubbles”, Colloids & Surfaces A:, 151, 3-14.
• SCHELUDKO, A., (1967), “Thin liquid films”, Advances Coll. Interface Sci., 1, 391-464.
• SCHIMMOLER B.K., LUTRELL G.H., YOON R.-H., (1963), “A combined hydrodynamic-surface force model for bubble-particle collection”. Proc. XVIII Intern. Miner. Process. Congress, Sydney, vol. 3, pp. 751-756.
• SCHULMAN, J.H. and LEJA, J., (1954), “Molecular interactions at the solid-liquid interface with special reference flotation and solid stabilised emulsions”, Kolloid-Z., 136 (3/4), 107-120.
• SCHULMAN, J.H. and LEJA, J., (1958), “Static and dynamic attachment of air bubbles to solid surfaces“, in "Surface Phenomena in Chemistry and Biology.", (J.F. Danielli, K.G.A. Pankhurst, A.C. Riddiford - Eds.), Pergamon Press, pp. 236-245.
• SCHULZE, H.J., STOCKELHUBER, K.W., WENGER, A., (2001), The influence of acting forces on the rupture mechanism of wetting films – nucleation or capillary waves, Coll. & Surfaces A:, 192, 61-72.
• STECHEMESSER, H., NGUYEN, A.V., (1998), “Dewetting kinetics between a gas bubble and a flat solid surface and the effect of three-phase solid-gas-liquid contact line tension”, Colloids & Surfaces A:, 142, 257-264.
• SVEN-NILSSON, I., (1934), “Effect of contact time between mineral and air bubbles on flotation”, Kolloid-Z., 69 (2) 230-232 (according to Gu et.al., 2003).
• WANG, W., ZHOU, Z., NADAKUMAR, K., XU, Z., MASLIYAH, J.H., (2003), “Attachment of individual particles to a stationary air bubble in model systems”, Int. J. Miner. Process., 68, 47-69.
• YOON R.-H., (2000), “The role of hydrodynamic and surface forces in bubble-particle interaction”, Int. J. Miner. Process., 58, 129-143.