Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Water film structure during rupture as revealed by MDS image analysis

Truong N. T., Dang L. X., Lin C.-L., Wang X., Miller J. D.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2018

|

Vol. 54, iss. 4

1060--1069

EN

The structure of thin water films during the rupture process was investigated by a new approach, which combines molecular dynamics simulation (MDS) with image processing analysis. The analysis procedure was developed to convert MDS trajectories to readable 3D images. The water films were studied at different thicknesses by MDS to determine the critical thickness at which the film ruptures. The potential energy of each specific film thickness during the simulation time was analyzed, and the results showed that the potential energy of stable films remained unchanged while the potential energy kept decreasing for films which ruptured during the simulation time. By applying the new procedure, the molecular porosity, which is defined as the void fraction between the volume of molecular pores in the water film and the total volume of the water film, was calculated. The results of molecular porosity for different film thicknesses during the simulation time suggested a critical molecular porosity as 49%. In other words, stable films have a molecular porosity of less than 49%. If a water film has a molecular porosity greater than 49%, rupture occurs during the simulation.

2

Molecular dynamics simulations study of nano bubble attachment at hydrophobic surfaces

Jin J., Dang L. X., Miller J. D.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2018

|

Vol. 54, iss. 1

89--101

EN

Bubble attachment phenomena are examined using Molecular Dynamics Simulations (MDS) for the first time. The simulation involves a nitrogen nano bubble containing 906 nitrogen molecules in a water phase with 74,000 water molecules at molybdenite surfaces. During a simulation period of 1 ns, film rupture and displacement occurs. The attached nanobubble at the hydrophobic molybdenite face surface results in a contact angle of about 90º. This spontaneous attachment is due to a “water exclusion zone” at the molybdenite face surface and can be explained by a van der Waals (vdW) attractive force, as discussed in the literature. In contrast, the film is stable at the hydrophilic quartz (001) surface and the bubble does not attach. Contact angles determined from MD simulations are reported, and these results agree well with experimental and MDS sessile drop results. In this way, film stability and bubble attachment are described with respect to interfacial water structure for surfaces of different polarity. Interfacial water molecules at the hydrophobic molybdenite face surface have relatively weak interactions with the surface when compared to the hydrophilic quartz (001) surface, as revealed by the presence of a 3 Å “water exclusion zone” at the molybdenite/water interface. The molybdenite armchair-edge and zigzag-edge surfaces show a comparably slow process for film rupture and displacement when compared to the molybdenite face surface, which is consistent with their relatively weak hydrophobic character.

3

Effect of oxidation on the wetting of coal surfaces by water: experimental and molecular dynamics simulation studies

Li E., Lu Y., Cheng F., Wang X., Miller J. D.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2018

|

Vol. 54, iss. 4

1039--1051

EN

The wettability of coal surfaces by water continues to be one of the key factors which determines the success of coal flotation. Consequently, oxidation of coal surfaces is a fundamental issue of interest. In this work, the effect of oxidation on the wetting of coal surfaces and the interaction between water molecules and oxygen-containing sites at the coal surface was investigated based on advancing/receding contact angle measurements and molecular dynamics simulations. For the simulation studies, a flat coal surface was constructed with the assistance of the molecular repulsion between graphite surfaces and the assembly of Wiser coal molecules. Our results indicated that the simulated advancing and receding contact angles were very similar, and both of them decreased, as expected, with an increase of hydroxyl sites at the coal surface. The good agreement between the simulated advancing/receding contact angles and the experimental receding contact angle values suggested that the configuration of the systems and the set of parameters for the simulation were appropriate. The spreading of water is mainly due to the hydrogen bonds formed between the interfacial water molecules and the hydroxyl sites at the coal surface. The hydroxyl groups show stronger hydration capacity than other oxygen-containing groups according to the calculated hydrogen bonds and interaction energies.

4

Dodecyl amine adsorption at different interfaces during bubble attachment/detachment at a silica surface

Wang X., Miller J. D.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2018

|

Vol. 54, iss. 1

81--88

EN

The reverse flotation of quartz and other gangue silicate minerals with alkyl amines is an important and well known strategy for the processing of iron ore, low grade bauxite ore, and phosphate rock. Some details of amine adsorption by quartz have been described in the literature, but little is known about the disposition of amine during bubble attachment. Now, a new experimental procedure involving vibrational sum frequency spectroscopy (VSFS) has been developed to provide, for the first time, a more detailed analysis of the state of dodecyl amine (DDA) adsorption at different interfaces during bubble attachment/detachment at a silica surface. The results show that the hydrophobic surface state at the silica surface is created by the transfer of a well-organized monolayer of DDA from the bubble surface to the silica surface during bubble contact and attachment.

5

Trwałość, koszty, normalizacja oraz przykłady zastosowań metod ekstrakcji chlorków i realkalizacji skarbonatyzowanego betonu

Piaskowski P., Miller J. D.

Przegląd Budowlany

|

2014

|

R. 85, nr 5

52--55

PL

Artykuł zawiera krótkie przypomnienie zasad wykonywania realkalizacji skarbonatyzowanego betonu i ekstrakcji chlorków. Wyszczególnia obowiązujace oraz będace w przygotowaniu normy europejskie dotyczące tych metod. Podaje przykłady zastosowań, gdzie udokumentowano badaniami trwałość napraw żelbetu przy ich wykorzystaniu, a także określa nakłady pracy, specyfikację materiałów i sprzętu potrzebnych do ich przeprowadzenia. Przybliża zaledwie kilka przykładów zastosowania wymienionych metod, jednak prawie wszystkie możliwe ich aspekty były badane przez wielu czołowych naukowców oraz instytuty w Polsce i na świecie. Dostępna jest także obszerna literatura i materiały omawiające te metody.

EN

The paper presents a brief summary of the electrochemical methods of chloride extraction from salt contaminated concrete, and realkalisation of carbonated concrete. A few references to literature and European standards relevant to the implementation of the methods are given. Examples of applications, including durability data and repair techniques, are touched upon, as well as the resources needed in terms of labor, material and equipment. Though only a few references are given, almost all imaginable aspects of these methods have been investigated by many of the world’s foremost researchers and institutes, some of them Polish, and there is a large body of literature dealing with a great many aspects of these two methods.

6

Eter dimetylowy - paliwo przyszłości

Zmierczak W. W., Miller J. D., Hupka J.

Przegląd Komunalny

|

2005

|

nr 6

81-82

PL

Eter dimetylowy (DME) jest uznawany za przyjazne środowisku paliwo przyszłości, ważny związek do magazynowania i dystrybucji energii, a także podstawowy substrat w technologii chemicznej. DME jest produkowany z gazu syntezowego, który można otrzymać z węgla kamiennego, gazu ziemnego, metanu z innych źródeł, koksu naftowego, biomasy, odpadów komunalnych i in. Postęp w masowej produkcji DME oraz rozwój technologii dystrybucji znacznie zredukuje problemy związane z krajowym bezpieczeństwem energetycznym i jest istotnym krokiem w kierunku zrównoważonego rozwoju.

7

Laboratory and pilot scale photodegradation of cyanide-containing wastewaters

Dąbrowski B., Hupka J., Żurawska M., Miller J. D.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2005

|

Vol. 39

229-248

EN

Cyanide degradation efficiency using advanced oxidation methods was investigated. Model cyanide solutions in TiO2/UV and H2O2/UV systems were degraded for different pH, temperature, gas phase, and kind of catalyst. Laboratory experiments of cyanide photodegradation were carried out in homogeneous UV/H2O2, and heterogeneous UV/TiO2 systems using different forms of catalyst. For the first time cyanide degradation using TiO2 supported on glass microspheres has been studied. Photodegradation of cyanide was enhanced by addition of hydrogen peroxide and copper ions. Almost 20 % increase in cyanide oxidation efficiency was observed for photocatalytical oxidation of copper cyanide complexes. Moreover, cyanide photodegradation in an Air Sparged Hydrocyclone (ASH) unit was examined.

PL

W pracy badano efektywność procesu degradacji cyjanków stosując odpowiednie metody utleniania. Roztwory modelowe cyjnków zawierające TiO2 i H2O2 były poddane fotodegradacji przy różnych warunkach pH, temperaturze, przy różnym składzie fazy gazowej i w obecności różnych katalizatorów. Doświadczenia laboratoryjne nad fotodegradacją cyjanków zostały wykonane w układzie homogennym UV/H2O2 i układzie heterogennym UV/TiO2 przy zastosowaniu różnych form katalizatora. Po raz pierwszy badano degradację cyjanków przy zastosowaniu jako katalizatora TiO2, który został naniesiony na szklane mirokulki. Fotodegradacja cyjanków wzrasta po dodaniu do układu nadtlenku wodoru i jonów miedzi. Prawie 20% wzrost w efektywności utlenienia cyjanków był zaobserwowany dla fotodegradacji cyjankowych kompleksów miedzi. Dodatkowo badano fotodegradację w specjalnym hydrocyklonie (air sarged hydrocyclone-ASH).

8

Study of particle - bubble interaction using atomic force microscopy - current possibilities and challenges

Nalaskowski J., Nguyen A. V., Hupka J., Miller J. D.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2002

|

Vol. 36

253-272

EN

Study of interaction forces between mineral particles and air bubbles is a key to understanding flotation processes. Measurement of such interaction forces has only recently been made possible with the introduction of the atomic force microscope (AFM) and the colloidal probe technique. Using AFM, interactions between a single particle attached to the AFM cantilever and an air bubble placed on a flat hydrophobic surface are measured in an aqueous environment. Interaction forces prior to rupture of the interfacial water film as a function of the hydrophobic surface state can be established, as shown in the present study. Additionally, the effect of the hydrodynamic force between approaching air bubble and particle is quantified. Despite the great potential of the AFM colloidal probe technique for studying particle – bubble interactions, several challenges pertaining to the AFM design, experimental procedure, and data analysis have to be addressed due to deformation of the airwater interface. For example, such issues as the range of the piezoelectric translator and cantilever deflection, determination of the bubble spring constant, and identification of the point of contact between bubble and particle are now under consideration.

PL

Badania oddziaływań pomiędzy cząstkami mineralnymi i pęcherzykami powietrza są kluczowe do zrozumienia przebiegu flotacji. Wykorzystanie mikroskopii sił atomowych (AFM) i techniki próbnika koloidalnego umożliwia pomiar takich oddziaływań. Przy użyciu AFM oddziaływania pomiędzy pojedynczą cząstką przymocowaną do dźwigni AFM i pęcherzykiem powietrza, umieszczonym na powierzchni hydrofobowej, mogą być mierzone w środowisku wodnym. Ważna jest znajomość sił występujących przed przerwaniem filmu międzyfazowego wody oraz hydrofobowość użytej cząstki jak wykazano w obecnej pracy. Zmierzono również siły hydrodynamiczne pomiędzy zbliżającym się pęcherzykiem powietrza i cząstką mineralną. Pomimo znaczących możliwości techniki próbnika koloidalnego i AFM w badaniu oddziaływań cząstka-pęcherzyk, istnieje szereg wyzwań związanych z modyfikacją konstrukcji instrumentu, procedurą pomiarową oraz analizą teoretyczną danych. Szczególnej uwagi wymaga uwzględnienie zasięgu ugięcia dźwigni AFM oraz skanera piezoelektrycznego, wyznaczanie stałej sprężystości pęcherzyka, właściwego wyboru punktu kontaktu cząstki z pęcherzykiem oraz uwzględnienie deformacji powierzchni pęcherzyka.

9

Dispersed oil impact on froth stability in flotation

Niewiadomski M, Hupka J., Nalaskowski J., Miller J. D.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2001

|

Vol. 35

5-19

EN

Foam stability in flotation has been studied for more than half of the last century, however, the mechanisms responsible for the defoaming action of many presently used reagents are not completely understood. This research presents oil flotation data, which may be used in the evaluation of aqueous methods for oily soil treatment. MIBC (isobutylcarbinol, 4-methyl-2-pentanol) and C12E10 (polyoxyethylene 10 lauryl ether) were used as surfactants. Dynamic and static froth stability in the presence of emulsified paraffin oil was determined as a function of the surfactant concentration. The froth stability was examined for the O/W emulsion only and combined with silica particles (-38 m) suspension. The entry, spreading and bridging coefficients were determined to elucidate the mechanism of oil interaction in the froth phase.

PL

Stabilność piany była badana od pierwszej połowy zeszłego wieku, jednak mechanism jej destabilizacji przez środki przeciwpianowe nie został dotychczas całkowicie poznany. W przedstawionej publikacji określono stabilność piany wodnych roztworów surfaktantów w obecności emulsji oleju parafinowego, jako modelowego układu spotykanego podczas oczyszczania zaolejonej ziemi przez flotację pianową. Zastosowano dwa powierzchniowo czynne związki: C12E10 oraz MIBC. Określono również wpływ obecnosci piasku o wielkości ziaren poniżej 38 žm. Pierwszy zastosowany związek, C12E10 wykazał znacznie silniejsze działanie pianotwórcze niż MIBC. Powstawanie stabilnej piany zaobserwowano przy stężeniach powyżej 5 × 10-6 mol/dm3, przy czym 100 % stabilności piany otrzymano powyżej stężenia 5 × 10-5 mol/dm3. Obecność emulsji olejowej spowodowała, że porównywalną stabilność dynamiczną obserwowano przy stężeniach kilkakrotnie większych. MIBC pozwalił na osiągnięcie stabilnej piany przy stężeniach powyżej 1 × 10-4 mol/dm3, przy czym 100 % stabilności piany otrzymano dla stężenia MIBC 5 × 10-3 mol/dm3 jedynie w początkowym etapie jej tworzenia. Po początkowych kilku sekundach od rozpoczęcia doświadczenia szybkość gaśnięcia piany zwiekszła się i dorównywała szybkości tworzenia, co prowadziło do osiągnięcia równowagowej wysokości piany w warunkach dynamicznych. Obecność oleju parafinowego podobnie jak w prypadku C12E10 spowodowała, że kilkakrotnie większe steżenia surfaktanta były wymagane do osiągnięcia podobnych stabilności dynamicznych. Stabilność statyczna piany przy zastosowaniu C12E10 korelowała ze stabilnością dynamiczną w układzie bez emulsji olejowej. Przy zastosowaniu oleju parafinowego zaobserwowano brak korelacji pomiędzy dynamiczną i statyczną stabilnością w zakresie stężeń od 1 × 10-4 mol/dm3 do 5 × 10-4 mol/dm3. Stabilność statyczna roztworów MIBC była bardzo niska w całym badanym zakresie stężeń. Hydrofilowe ziarna krzemionki w roztworrze C12E10 o stężeniu 1 × 10-4 mol/dm3 nie wykazały wyraźnego wpływu na stabilność piany, w przeciwieństwie do ziaren krzemionki hydrofobizowanej przez zaadsorbowanie oleju parafinowego, które znacząco obniżyły statyczną stabilność piany. Stabilność dynamiczna, która wynosiła 100 %, pozostała nie zmieniona.

10

Influence of dissolved gas on the interaction forces between hydrophobic surfaces in water - atomic force microscopy studies.

Nalaskowski J., Hupka J., Miller J. D

Fizykochemiczne Problemy Mineralurgii

|

1999

|

Vol. 33

129-141

EN

The interaction forces between hydrophobic surfaces, the so-called hydrophobic surface forces, are important in many areas of particle separation technology, especially, flotation, where the interaction between hydrophobic air bubbles and hydrophobic particle surfaces determine the efficiency of the separation process. Despite many experimantal studies during the last 10 yr and some theoretical analyses, there is no theory which can completely explain all experimantal observations and describe the origin of these forces. One of the most successful theories to describe these hydrophobic interactions is the cavitation theory. According to this theory, long-range attraction is caused by formation of vapor/gas cavities between interacting surfaces. In the present study, the AFM colloidal probe technique was used for direct measurement of hydrophobic forces between a hydrophobic polyethylene sphere and two different hydrophobic surfaces (polyethylene and silica surfaces). The effect of different gases dissolved in water was studied. Generally, long-range attractive forces between these hydrophobic surfaces and the hydrophobic PE sphere were observed. The range and magnitude of these forces were affected by the amount of gas dissolved in the system. Importantly, discontinuities in the force curves were observed which might be attributed to the formation of vapor/gas cavities between the two surfaces. These results support the cavitation theory for the origin of hydrophobic forces.

PL

Siły oddziaływań między hydrofobowymi powierzchniami, nazywane hydrofobowymi siłami powierzchniowymi, są istotne w wielu procesach separacji, szczególnie w flotacji gdzie oddziaływania hydrofobowe między hydrofobowym pęcherzykiem powietrza a hydrofobową powierzchnią ziarna mineralnego determinuje efektywność tego procesu. Mino wielu prac eksperymentalnych i teoretycznych, które zostały wykonane w ostatniej dekadzie, brak jest teorii, która w sposób całościowy wyjaśnia pochodzenie tyzh sił oddziaływania. Jedna z teorii, która opisuje oddziaływania hydrofobowe jest teoria kawitacji. Zgodnie z tą teorią przyciąganie na dużej odległości jest spowodowane powstaniem gazowych kawern (cavites) między oddziaływującymi powierzchniami. Przedstawione w pracy badania zostały wykonane przy zastosowaniu techniki AFM (mikroskopu do pomiaru sił atomowych). Tę technikę użyto dla bezpośredniego pomiaru wielkości sił hydrofobowych między hydrofobową kulką polietylenu i dwoma powierzchniamo ciał stałych o różnym stopniu hydrofobowości ((polietylen i silanowa krzemionka). Wpływ różnych gazów rozpuszczonych w wodzie na wielkość siłoddziaływania został przebadany. Hydrofobowe siły długiego zasięgu były obserwowane dla wszystkich badanych przypadków. Zakres i wielkośc tych sił był zależny od ilości rozpuszczonego gazu w wodzie. Krzywe obrazujące zmianę siły oddziaływania jako funkcję odległości, wskazują na tworzenie się gazowych kawern między dwoma powierzchniami. Otrzymane wyniki wspierają kawitacyjną teorię powstawania sił hydrofobowych.