Rola surfaktantu w transporcie masy przez powierzchnie międzyfazową ciecz-gaz

• Autorzy: Gradoń L. , Białecki J. , Hołyst J. , Sosnowski T.

Warianty tytułu

EN

The role of a surfactant in mass transfer through a liquid-gas interface

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca dotyczy zagadnienia stabilności hydrodynamicznej w warstwach cieczy zawierających związki powierzchniowo czynne (surfaktanty). Powierzchnia międzyfazowa podlega naprężeniom stycznym pochodzącym od gradientu napięcia powierzchniowego. Zaproponowany uproszczony model matematyczny hydrodynamiki układu przewiduje, że dla określonych jego parametrów, charakteryzowanych przez krytyczną wartość liczby Reynoldsa, mogą pojawić się niestabilności hydrodynamiczne. Przejawiają się one powstawaniem komórek konwekcyjnych w warstwie cieczy, co pociąga za sobą m.in. zmianę mechanizmu przenoszenia masy w układzie. Przytoczono dane doświadczalne uzyskane za pomocą wagi Langmuira potwierdzające możliwość występowania takiego efektu. Zjawisko to może mieć istotne konsekwencje dla kinetyki transportu masy w wybranych układach technologicznych i biologicznych, m.in. w procesie transportu tlenu w płucach przy udziale naturalnego surfaktantu płucnego.

EN

The work deals with the problem of hydrodynamic stability in liquid systems containing surfactants. The detailed analysis was focused on a thin liquid film with an adsorbed monolayer. In this system, the interface undergoes a tangential stress due to the surface tension gradient promoted by a moving barrier. A simplified mathematical model of the system hydrodynamics showed that the flow instability (cell convection) could be observed for certain values of parameters characterized by the critical value of the Reynolds number. This instability also leads to the change of mass transfer mechanism. Some experimental evidence of this effect was found from the Langmuir balance studies. The described phenomenon can be responsible for efficient mass transfer in some technological and biological surfactant-liquid systems.

Słowa kluczowe

PL

hydrodynamika; stabilność hydrodynamiczna; powierzchnia międzyfazowa; związki powierzchniowo czynne; surfaktant; transport masy

• Wydawca: Komitet Inżynierii Chemicznej i Procesowej Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Inżynieria Chemiczna i Procesowa
• Rocznik: 2000
• Tom: T. 21, z. 1
• Strony: 163--181
• Opis fizyczny: Bibliogr.11 poz.

Twórcy

autor

Gradoń L.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej

autor

Białecki J.

• Wydział Fizyki Politechniki Warszawskiej

autor

Hołyst J.

• Wydział Fizyki Politechniki Warszawskiej

autor

Sosnowski T.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej

Bibliografia

• [1] ADAMSON W.A., Physical chemistry of surfaces, Interscience Publishers, New York, 1960.
• [2] PROBSTE1N P.F., Physicochemical hydrodynamics, J.Wiley and Sons, New York, 1994.
• [3] OSTRAD S., Natural convection with combined driving forces, Physicochem. Hydrodynamics, 1980, 1,233.
• [4] BENARD H., Les tourbillous cellulaires dans une nappe liquide, Rev. Gen. Sci., 1900, 11, 1309.
• [5] RAYLEIGH LORD, On convection currents in a horizontal layer of fluid when the higher temperature is under other side, Phil. Mag., 1916, 32, 529.
• [6] JOSEPH D.D., Stability of fluid motions, Springer Verlag, Berlin, 1976.
• [7] PEARSON J.R.A., On convection cells induced by surface tension, J. Fluid. Mech., 1958, 4, 489.
• [8] WARMUZINSKI K., A model of cellular convection during absorption accompanied by chemical reaction, Chem. Eng. Sci., 1990, 45, 243.
• [9] SOSNOWSKI T.R., GRADON L., SKOCZEK M., DROZDZIEL H. Experimental evaluation of the importance of the pulmonary surfactant for oxygen transfer rate in human lungs, Int. J. Occup. Safety and Ergonomics, 1998, 4, 391.
• [10] BIALECKI J. Praca dyplomowa, Wydzial Fizyki Politechniki Warszawskiej, 1999.
• [11] WASSMUTH F., LAIDLAW W.G. i COOMBE D.A., Interfacial instabilities: The Linde instability, Chem. Eng. Sci., 1990,45, 3483