Characterization of porous materials by capillary rise method

Dang-Vu, T.; Hupka, J.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Characterization of porous materials by capillary rise method

Autorzy

Dang-Vu T. , Hupka J.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://www.journalssystem.com/ppmp/

Identyfikatory

Warianty tytułu

Charakterystyka materiałów porowatych za pomocy metody wzniesienia kapilarnego

Języki publikacji

Abstrakty

Capillary rise method is widely used for contact angle determination using Washbum equation. Penetration kinetics of porous media comprised from particles of varying size distribution was investigated. It was found that the penetration kinetics and the validation of Washburn's theory depend not only on the particle size but also on the pore size distribution. The effect of particle size on contact angles was not observed. In case of bed consisting of wide size distribution particles, the smallest fraction plays a significant role creating the smallest capillaries and allowing for more even porous bed penetration. This increases precision of contact angle measurement. A difference of time between fluid How through a porous bed and its complete saturation (At,,,) was proposed as a new parameter describing capillary size distribution in porous media. It allows for fast estimation of both capillary size distribution in a porous bed and precision of contact angle determination.

Metoda wzniesienia kapilarnego jest szeroko używana dla określenia kąta zwilżania przy wykorzystaniu równania Washbuma. Badane były kinetyki penetracji ciał porowatych złożonych z cząstek o różnych wymiarach. Na podstawie przeprowadzonych badań okazało się, że kinetyki penetracji i ważność prawa Washburna zalezą nie tylko od wielkości cząstek ale także od dystrybucji wielkości porów. Nie zaobserwowano wpływu wielkości dystrybucji cząstek na zmianę wielkości kąta zwilżania. W przypadku gdy placek składał się z cząstek o szerokiej dystrybucji wielkości, część najdrobniejszych cząstek odgrywa istotna role w powstaniu najmniejszych kapilar, które odgrywają istotną role w penetracji cieczy. To zjawisko ma wpływ na dokładność w dokładności mierzenia kąta zwilżania. Różnica w czasie jaka wynika z przepływu cieczy przez ośrodek porowaty i je do całkowite nasyceniu cieczą (Atsf) została zaproponowana jako mowy parametr opisujący rozkład wielkości porów w ciele porowatym. Parametr ten pozwala na szybkie określenie rozkładu wielkości porów oraz dokładne wyznaczenie kąta zwilżania.

Słowa kluczowe

capillary rise penetration kinetics Washburn's equation porous media

materiały porowate metoda wzniesienia kapilarnego równanie Washburna

Wydawca

Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej

Czasopismo

Physicochemical Problems of Mineral Processing

Rocznik

2005

Tom

Vol. 39

Strony

47--65

Opis fizyczny

bibliogr. 36 poz.

Twórcy

autor

Dang-Vu T.

Department of Chemical Technology, Gdańsk University of Technology, 80-952 Gdańsk, Poland

autor

Hupka J.

jhupka@chem.pg.edu.pl

Department of Chemical Technology, Gdańsk University of Technology, 80-952 Gdańsk, Poland

Bibliografia

1. Marmur A., Penetration and displacement in capillary systems of limited size, Adv. Colloid Interface Sci., 39 (1992) 13 – 33.
2. Siebold A., Nardin M., Schultz J., Walliser A., Oppliger M., Effect of dynamic contact angles on capillary rise phenomena, Colloid Surf. A, 161 (2000) 81 – 87.
3. Kalogianni E. P., Savopoulos T., Karapantsios T. D., Raphaelides S. N., A dynamic wicking technique for determining the effective pore radius of pregelatinized starch sheets, Colloid Surf. B., 35 (2004) 159 – 167.
4. van Oss C. J., Giese R. F., Li Z., Murphy K., Norris J., Chaudhury M. K., Good R. J., Determination of contact angles and pore sizes of porous media by column and thin layer wicking, J. Adhesion Sci. Technol., 6 (1992) 413 – 428.
5. Subrahmanyam T. V., Prestidge C. A., Ralston J, Contact angle and surface analysis studies of sphalerite particles, Miner. Eng., 9 (1996) 727 – 741.
6. van Oss C. J., Wu W., Giese R. F., Naim J. O., Interaction between proteins and inorganic oxides – adsorption of albumin and its desorption with a complexing agent, Colloid Surf.B,4(1995) 185- 189.
7. Wolfrom R. L., Chander S., Hogg R., Evaluation of capillary rise methods for determining wettability of powders, Miner. Metallurg. Process., 19 (2002) 198 – 202.
8. Troger J., Lunkwitz K., Grundke K., Burger W., Determination of the surface tension of microporous membranes using wetting kinetics measurements, Colloid Surf. A, 134 (1998) 299 – 304.
9. Desai T. R., Li D., Finlay W. H., Wong J. P., Determination of surface free energy of interactive dry powder liposome formulations using capillary penetration technique, Colloids Surf. B, 22 (2001) 107 – 113.
10. Grundke K., Bogumil T., Gietzelt T., Jacobasch H. J., Kwok D. Y., Neumann A. W., Wetting measurements on smooth, rough and porous solid surfaces, Progr. Colloid Polym. Sci., 101 (1996) 58 – 68.
11. Grundke K., Augsburg A., On the determination of the surface energetics of porous polymer materials, J. Adhesion Sci. Technol., 14 (2000) 765 – 775.
12. Bruil H. G., van Aartsen J. J., The determination of contact angles of aqueous surfactant solutions on powders, Colloid Polym. Sci., 252 (1974) 32 – 38.
13. Subrahmanyam T. V., Monte M. B., Middea A., Valdiviezo E., Lins F. F., Contact angles of quarts by capillary penetration of liquids and captive bubble techniques, Miner. Eng., 12 (1999) 1347 – 1357.
14. Prestidge C. A., Tsatouhas G., Wettability studies of morphine sulfate powders, Int. J. Pharm., 198 (2000) 201 – 212.
15. Studebaker M. L., Snow C. W., The influence of ultimate composition upon the wettability of carbon blacks, Wettability of Carbon Blacks, 59 (1955) 973 – 976.
16. Popovich L. L., Feke D. L., Manas-Zloczower I., Influence of physical and interfacial characteristics on the wetting and spreading of fluid on powders, Powder Technol., 104 (1999) 68 – 74.
17. Siebold A., Walliser A., Nardin M., Oppliger M., Schultz J., Capillary rise for thermodynamic characterization of solid particle surface, J. Colloid Interface Sci., 186 (1997) 60 – 70.
18. Wawrzacz B., rozprawa doktorska, Politechnika Gdanska, 1998.
19. Washburn E. W., The dynamics of capillary flow, Phys. Rev., 17 (1921) 273 – 283.
20. Chibowski E., J. Solid surface free energy components determination by the thin-layer wicking technique, J. Adhesion Sci. Technol. 6, (1992) 1069 – 1090.
21. Chibowski E., Hołysz L., Use of the Washburn equation for surface free energy determination, Langmuir, 8 (1992) 710 – 716.
22. Hołysz L., Chibowski E., Surface free energy components of α-alumina from thin layer wicking .Langmuir, 8 (1992) 717 – 721.
23. Hołysz L., Surface free energy components of silica gel determined by the thin layer wicking method for different layer thicknesses of gel, J. Mater. Sci., 33 (1998) 445 – 452.
24. Varadaraj R., Bock J., Brons N., Zushma S., Influence of surfactant structure on wettability modification of hydrophobic granular surfaces, J. Colloid Interface Sci., 167 (1994) 207 – 210.
25. Van Brakel J., Heertjes P. M., Capillary rise in porous media. Part I: a problem, Powder Technol., 16 (1977) 75 – 81. Van Brakel J., Heertjes P. M., Capillary rise in porous media. Part II: secondary phenomena, Powder Technol., 16 (1977) 83 – 90. Van Brakel J., Heertjes P. M., Capillary rise in porous media. Part III: role of the contact angle, Powder Technol., 16 (1977) 91 – 96
26. Labajos-Broncano L., Gronzalez-Martin M., Janczuk B., Bruque J. M., Gronzalez-Garcia C. M., Distance-time measurements in capillary penetration: choice of the coordinate system, J. Colloid Interface Sci., 211 (1999) 175 – 177.
27. Hamraoui A., Thuresson K., Nylander T., Yaminski V., Can a dynamic contact angle be understood in terms of friction coefficient? J. Colloid Interface Sci., 226 (2000) 199 – 204.
28. Brown S. C., Oliveira R. C. G., Moudgii B. M., ‘Method for characterizing the wettability of filler particles” in J. J. Kellar,. M. A. Herpefr, B. M. Moudgil, ‘Functional Fillers and Nanoscale Minerals’, Society for Mining, Metallurgy and Exploration, Inc., Colorado USA, 2003, 105 –112.
29. R. Crawford, L. K. Koopal, J. Ralston, Contact angles on particles and plates, Colloid Surf. A. 27 (1987) 57-64.
30. Yang Y. W., Zografi G., Miller E. E, Capillary flow phenomena and wettability in porous media, II. Dynamic flow studes, J. Colloid Interface Sci., 122 (1988) 35 – 46.
31. Nishi Y., Iwashita N., Sawada Y., Inagaki M., Sorption kinetics of heavy oil into porous carbons, Water Research, 36 (2002) 5029 – 5036.
32. Dang-Vu T., Hupka J., Nalaskowski J., (2002) “Important of time evaluation in capillary rise method”, Materiały The Third International Conference Environmental Technology for Oil Pollution, 08-11.09.2002, Gdańsk, 2, 139 – 145.
33. Hupka J., Dang-Vu T., Wersocki S., Badanie osadu czynnego jako sorbentu oleju, Inżynieria Ekologiczna, 9 (2003) 145 – 153.
34. Gonzalez-Martın M. L., Janczuk B., Labajos-Broncano L., Bruque J. M., Gonz C. M., Analysis of the Silica Surface Free Energy by the Imbibition, J. Colloid Interface Sci., 240 (2001) 467 – 472.
35. Labajos-Broncano L., Gronzalez-Martin M. L., Bruque J. M., Gronzalez-Garcia C. M., Comparison of the use of Washburn’s equation in the distancOn the use of Washburn’s equ-time and weighttime imbibition technique, J. Colloid Interface Sci., 233 (2001) 356 – 360.
36. Labajos-Broncano L., Gronzalez-Martin M. L., Bruque J. M., Washburn’a equation facing Galileo’s transformation: some remarks, J. Colloid Interface Sci., 253 (2002) 472 – 474.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BAT1-0012-0004