Silica interparticles action in alkanes

• Autorzy: Wójcik W. , Jańczuk B. , Ogonowski R.

Warianty tytułu

PL

Oddziaływanie między ziarnami krzemionki w alkalicznym środowisku

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Measurements of the destruction time of the sediment column structure of silica particles were carried out for different fractions of silica particles in alkanes from decane to hexadecane. The authors studied the correlations between the measured destruction time of the silica particles sediment column structure and the bulk properties of silica particles and alkanes, as well as the alkane-air, silica particles-air and silica particles-alkane interfacial properties. On the basis of this study linear relationships between the reciprocal of the destruction time and the average diameter of the silica particles fractions, the work of alkanes cohesion, the alkanes density and the difference between the detachment and attachment forces were found. From these relationships, the critical values of the particle diameter, the cohesion work of the alkane density and the difference between the detachment and the attachment forces were determined. It was found that for the systems, having critical values of the parameters mentioned above, the detachment force is equal to the attachment force, both resulting from gravitational and interfacial interactions, respectively. It also results from the present study that the attachment force between silica particles depends on the work of alkane cohesion and the work of silica particle adhesion to liquid, and that destruction of silica particles sediment column structure takes place as a result of interruption of the alkane film between two silica particles. The changes of the destruction time as a function of the number of carbon atoms in the molecule of alkanes occurred as a result of the decreased detachment force and the perimeter of the contact plane and increased attachment force between silica particles in alkanes.

PL

W pracy przedstawiono wyniki pomiarów czasu niszczenia struktury słupka sedymentu ziaren krzemionki w węglowodorach alifatycznych od dekanu do heksadekanu. Pomiary te przeprowadzono w tzw. "rurce Waksmundzkiego" dla frakcji ziarnowych krzemionki, których średnie średnice wynoszą odpowiednio: 1,04 x 10-4 m, 1,35 x 10-4 m, 1,75 x 10-4 m i 2,25 x 10-4 m. Uzyskane rezultaty czasu niszczenia struktury słupka sedymentu ziaren krzemionki omówione zostały w zależności od objętościowych właściwości krzemionki i alkanów, jak również w zależności od międzyfazowych właściwości. Czas niszczenia struktury słupka sedymentu rośnie liniowo tylko ze wzrostem lepkości badanych alkanów, natomiast liniowe zmiany stwierdzone zostały dla zależności odwrotności czasu niszczenia struktury w funkcji średniej średnicy ziaren krzemionki, gęstości i pracy kohezji węglowodorów. Z tych liniowych zależności wyznaczona została krytyczna średnica ziaren, krytyczna gęstość i praca kohezji. W układach, w których jeden z parametrów ma krytyczną wartość, struktura słupka sedymentu jest trwała tzn. niemożliwe jest jej zniszczenie. Wówczas siły odrywu są równe siłom zlepienia. Zakładając, że ziarna krzemionki są kulkami obliczono siły odrywu, które nieznacznie maleją ze wzrostem długości łańcucha węglowodorowego alkanów. Wykorzystując wyznaczoną krytyczną wartość pracy kohezji, która praktycznie nie zależy od wielkości ziaren krzemionki, obliczono promień płaszczyzny kontaktu pomiędzy ziarnami krzemionki. Znając wielkość promienia płaszczyzny kontaktu obliczono siły zlepienia pomiędzy ziarnami krzemionki w alkanach. Siły zlepienia, w przeciwieństwie od siły odrywu, rosną ze wzrostem długości łańcucha węglowodorowego alkanów, w rezultacie różnica pomiędzy nimi maleje od 3,2 x 10-10 N/ziarno (10.7 mN/m) dla dekanu do zera dla węglowodoru o krytycznej pracy kohezji. Na podstawie liniowych zmian odwrotności czasu niszczenia struktury słupka sedymentu krzemionki w funkcji różnicy sił odrywu i zlepienia wyznaczono krytyczną wartość tej różnicy. Niewielkie ujemne wartości krytycznej średnicy świadczą, że energia filmu węglowodorowego pomiędzy ziarnami krzemionki jest nieco zwiększona przez swobodną energię powierzchniową krzemionki.

Słowa kluczowe

EN

adhesion; silica particles; alkanes; attachment and detachment forces

PL

adhezja; krzemionka; alkany

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Physicochemical Problems of Mineral Processing
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 36
• Strony: 279--288
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wójcik W.

autor

Jańczuk B.

autor

Ogonowski R.

• Department of Interfacial Phenomena, Faculty of Chemistry, Maria Curie-Sklodowska University, Maria Curie-Sklodowska Sq. 3, 20-031 Lublin, Poland

Bibliografia

• ALLEN L. H. and MATIJEVIC E. (1970), Stability of colloidal silica, J. Colloid Interface Sci., Vol. 33, No. 3, 420-429.
• ATTITA Y. A. (1992), Flocculation in “Colloid Chemistry in Mineral Processing” (Eds. J. S. Laskowski and J. Ralston), Elsevier, Amsterdam, London, New York, Tokyo, Developments in Mineral Processing, Vol. 12, pp. 277-308.
• CRC Handbook of Chemistry and Physic (1972), 80-th Edition, (Ed. D. R. Lide) CRC Press, Boca Raton, London, New York, Washington D.C, V.I, Chapter 6, pp. 3-183.
• CHURAEV N. (1999), The DLVO theory in Russian colloid science, Adv. Colloid Interface Sci., 83, 19-32.
• ELIMELECH M. (1990), Indirect evidence for hydration forces in the deposition of polystyrene latex colloids on glass surface, J. Chem. Soc. Faraday Trans., Vol. 86, No 9, 1623-1624.
• ILER R. K. (1979), “The Chemistry of Silica”, J. Wiley, New York, pp. 540-546, 628-644.
• JANZ G. J. and TOMKINS R. P. T. (1972), Physical properties of solvents, in “Nonaqueous Electrolytes Handbook”, Academic Press, New York and London, V.I Chapter 1, 10-82.
• LASKOWSKI J. S. (1992), Oil assisted particle processing in “Colloid Chemistry in Mineral Processing”, (Eds. J. S. Laskowski and J. Ralston), Elsevier, Amsterdam, London, New York, Tokyo, Developments in Mineral Processing, Vol. 12, pp. 361-394.
• PORADNIK FIZYKOCHEMICZNY, (1974) Tablica właściwości związków nieorganicznych, WNT, Warszawa 1974.
• OGONOWSKI R, WÓJCIK W and JAŃCZUK B. (2001), The effect of liquids on the interaction between coal particles, Physicochemical Problems of Mineral Processing, Vol. 35, 43-53.
• SADOWSKI Z. (1994), Hydrofobowa agregacja zawiesin minerałów węglanowych i siarczkowych. Rozprawa habilitacyjna, Wyd. UMCS, Lublin, 5-72.
• VIGIL G., Xu Z., STEINBERG S. and ISRAELACHVILI J.N., (1994), Interactions of silica surfaces, J. Colloid Interface Sci., Vol. 165, No.2, 367-385.
• WAKSMUNDZKI A., SZYMAŃSKI E., (1965), Niszczenie struktury słupka sedymentu jako metoda badania wielkości sił zlepiania pomiędzy ziarnami suspensji mineralnych. Roczniki Chem. Vol. 39, No. 5,731-736.
• WAKSMUNDZKI A., SZYMAŃSKI E and CHOJNACKA G. (1965a) Czynniki wpływające na wielkość sił zlepiania ziaren mineralnych w suspensjach wodnych, Roczniki Chem. Vol. 39, No. 5, 895-900.
• WARREN L. J. (1992) Shear flocculation, in “Colloid Chemistry in Mineral Processing”, (Eds. J. S. Laskowski and J. Ralston), Elsevier, Amsterdam, London, New York, Tokyo, Developments in Mineral Processing, Vol. 12, 309-329.
• WÓJCIK W., JAŃCZUK B. and OGONOWSKI R. (2000), Interparticle interaction between coal grains through an alkane, J. Adhesion Sci. Technol. Vol. 14,1021-1033.
• WÓJCIK W., JAŃCZUK B. and OGONOWSKI R. (2001), Determination of the attachment and detachment forces in a coal grain/liquid/coal grain system by detachment experiments, J. Adhesion Sci. Technol. Vol. 15, No 12, 1393-1401.