Apparent contact angles and time of the three phase contact formation by the bubble colliding with teflon surfaces of different roughness

• Autorzy: Krasowska M. , Terpilowski K. , Chibowski E. , Małysa K.

Warianty tytułu

PL

Kąty zwilżania a czas powstawania kontaktu trójfazowego podczas kolizji bańki z powierzchniami teflonu o różnej szorstkości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents results and analysis of influence of hydrophobic surface roughness on apparent contact angle values (equilibrium conditions) and time of the bubble attachment (dynamic conditions) to hydrophobic solid surfaces (Teflon) of different roughness. The surface roughness of Teflon plates was modified in a mechanical way using abrasive papers and/or diamond paste of different grid numbers. Measurements of contact angles were carried out by the sessile drop technique, while the time of three phase contact (TPC) formation and the bubble attachment were determined in a course of the bubble collisions with Teflon plates, using a high speed camera (1182 Hz). It was found that the surface roughness is an important parameter affecting both quantities determined. With increasing surface roughness the static contact angle was increasing, while the time needed for TPC formation and the bubble attachment was significantly shortened, from ca. 80 to 3 ms. Air entrapped inside surface scratches seems to be a reason of these effects. With increasing roughness a larger amount of air can be entrapped inside the scratches. This hypothesis is confirmed by measurements of the diameters of contact perimeter of the attached bubble, where it was found that the perimeter increases with the surface roughness.

PL

W pracy przedstawiono wyniki i analizę wpływu szorstkości powierzchni hydrofobowej na wielkości wstępujących kątów zwilżania (warunki równowagowe) oraz na czas potrzebny do przyczepienia bańki (warunki dynamiczne) do hydrofobowej powierzchni ciała stałego (teflon). Szorstkość powierzchni płytek teflonowych była modyfikowana mechanicznie przy użyciu papieru ściernego o różnym uziarnieniu oraz pasty diamentowej. Pomiary kątów zwilżania wykonano metodą “siedzącej” kropli (sessile drop) a czas powstawania kontaktu trójfazowego (TPC) i przyczepienia bańki był wyznaczany przy zastosowaniu szybkiej kamery (1182 Hz). Wykazano, że szorstkość powierzchni jest parametrem mającym olbrzymi wpływ na obie badane wielkości. Ze wzrostem szorstkości powierzchni wzrastały wartości kąta zwilżania, a czas potrzebny do utworzenia TPC i przyczepienia bańki ulegał znacznemu skróceniu, od ok. 80 ms do 3 ms. Ponieważ ze wzrostem szorstkości zwiększa się ilość powietrza ”uwięzionego” wewnątrz nierówności powierzchniowych dlatego wydaje się, że jest to czynnik decydujący o zmianach wielkości kąta zwilżania i wartości czasu potrzebnego do utworzenia TPC. Potwierdzeniem poprawności tej hipotezy są także przedstawione w pracy wyniki pomiarów średnic perymetru przyczepionej bańki. W pomiarach tych wykazano, że ze wzrostem szorstkości wzrasta średnica perymetru bańki przyczepionej do powierzchni teflonu.

Słowa kluczowe

EN

hydrophobic solids; teflon; surface roughness; three phase contact; bubble collision; bubble attachment; time of attachment; sessile drop; contact angle

PL

szorstkość powierzchni hydrofobowej; kąt zwilżania; teflon; kontakt trójfazowy; chropowatość powierzchni; przyczepienia bańki

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Physicochemical Problems of Mineral Processing
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 40
• Strony: 293--306
• Opis fizyczny: bibliogr. 21 poz.

Twórcy

autor

Krasowska M.

autor

Terpilowski K.

autor

Chibowski E.

autor

Małysa K.

• Institute of Catalysis and Surface Chemistry Polish Academy of Sciences, Cracow, Poland.,

Bibliografia

• CASSIE A. B. D., BARTER S., (1944), Trans. Faraday Soc., 40, 546-551.
• CHIBOWSKI E., HOŁYSZ L., (1999/2000), Annales UMCS, LIV/LV8, 117-131.
• DRZYMALA J., (2001), “Podstawy mineralurgii”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej (In Polish).
• EXTRAND C. W., (2004), Langmuir 20, 5013-5018.
• MALYSA K., KRASOWSKA M., KRZAN M., (2005), Advances Coll. Interface Sci. 114-115, 205-225.
• MARMUR A., (2003), Langmuir 19, 8343-8348.
• MARMUR A., (2004), Langmuir 20, 3517-3519.
• NGUYEN A.V., SCHULZE H.J., (2004), “Colloidal Science in Flotation”, Marcel Dekker.
• KRASOWSKA M., KRZAN M., MALYSA K. (2003), Physicochem. Problems Mineral Process., 37, 37-50.
• KRASOWSKA M., MALYSA K.,(2005), Physicochem. Problems Mineral Process., 39, 21-32.
• KRASOWSKA M., MALYSA K., (2006), Intern. J. Mineral Process. (accepted).
• LEJA J., (1982), “Surface Chemistry of Froth Flotation”, Plenum Press, New York and London
• ONER D, MCCARTHY T. J., (2000), Langmuir 16, 7777-7782.
• SEDEV R., FABRETTO M., RALSTON J., (2004), The J. Adhesion, 80, 497-520.
• SHULZE H. J., STÖCKELHEUBER K. W., WENGER A., (2001), Colloids & Surfaces A: 192, 61-72
• SNOSWELL D. R. E., DUAN J., FORNASIERO D., RALSTON J., (2003), J. Phys. Chem. B, 1007, 2986-2994.
• STÖCKELHEUBER K. W., SCHULZE H. J., WENGER A., (2001), Progr. Colloid Polym. Sci., 118, 11-16.
• RYAN W. L., HEMMINGSEN E. A,. (1998), J. Colloid. Interface Sci., 197, 1001-107.
• VEERAMASUNENI S., DRELICH J., MILLER J.D., YAMAUCHI G. (1997), Prog. Org. Coat. 31, 265-270.
• WENZEL N. R,. (1936), Industrial and Engineering Chemistry, Vol.28, No. 8, 988-994.
• YOUNG T., (1805), Phil. Trans. Roy. Soc., 95, 65-87.