Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Research of interfacial rheology in water-toluene system using the oscillating drop method

Krzysztof Witek

Abstract

The subject of this dissertation is the research on the interfacial rheology, which complements the classically considered parameters characterizing liquid-liquid dispersions. Additionally, in the case of using the drop oscillation method, on which the experimental part of this work was based, it was possible to determine the dynamic properties characterizing more or less complex dispersed systems. As a result of the conducted research, the values of parameters characterizing the interface were obtained, such as interfacial tension (IFT) or elastic (E’) and viscous (E”) moduli, which comprehensively characterize the conditions on the interface. In the first part of this work, the attention was primarily paid to literature analysis, related to the theoretical background of the subject. At the beginning, the parameters characterizing liquid-liquid dispersions were described in detail, the knowledge of which is necessary for understanding the methodology of emulsion production and separation. Becoming familiar with the principles of the emulsification process and the reverse coalescence phenomenon the necessary knowledge about the deformation of drops in the dispersed phase under the influence of various interactions has been gained. Further chapters of this dissertation concerned the description of interfacial tension measurement methods used in the experimental part of this work, as well as methods for measuring rheological properties, taking into account the methodology as well as design of relevant equipment intended for this purpose. The second part contains the experimental research. The interfacial tension values were measured both by classic plate and ring methods, and by the method of oscillating drop. This method also allowed to analyze the interface rheology due to the registration of other characteristic parameters of such a system. The research provided information on the variability of rheological parameters in systems with surfactant additives, as well as for the pure water-toluene one. First of all, the relationship between the surfactant concentration and the interfacial tension was confirmed (IFT decreases with increasing concentration), the decrease was the bigger the higher the frequency of the drop oscillation was. In the case of the elastic (E’) and viscous (E”) moduli, the influence of frequency was also noticed. The higher it was, the higher the increase in the values of these moduli was. Although, it was more noticeable for the elastic modulus, which for each of studied systems reached values higher than those of viscous modulus.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Krzysztof Witek (FCPE) Krzysztof Witek,, Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Title in Polish
Badania reologii powierzchni międzyfazowej w układzie woda-toluen metodą oscylującej kropli
Supervisor
Andrzej Ryszard Krasiński (FCPE/CIPE) Andrzej Ryszard Krasiński,, Chair of Integrated Process Engineering (FCPE/CIPE)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Certifying unit
Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Affiliation unit
Chair of Integrated Process Engineering (FCPE/CIPE)
Study subject / specialization
, Inżynieria Chemiczna i Procesowa
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
05-02-2019
Issue date (year)
2019
Pages
99
Internal identifier
DICHP-2895
Reviewers
Andrzej Ryszard Krasiński (FCPE/CIPE) Andrzej Ryszard Krasiński,, Chair of Integrated Process Engineering (FCPE/CIPE)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE) Roman Krzywda (FCPE/DSP) Roman Krzywda,, Department of Separation Processes (FCPE/DSP)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Keywords in Polish
reologia powierzchni międzyfazowej, dyspersja woda-toluen, związki powierzchniowo czynne, napięcie międzyfazowe, moduły sprężystości i lepkości
Keywords in English
interfacial rheology, water-toluene dispersion, surface active compounds, interfacial tension, elastic and viscous moduli
Abstract in Polish
Tematyką, jaką poruszono w przedstawionej pracy, są badania reologii powierzchni międzyfazowej. Tego rodzaju parametry stanowią uzupełnienie dla klasycznie rozważanych informacji dotyczących stabilności dyspersji ciecz-ciecz. Dodatkowo, w przypadku wykorzystania metody oscylującej kropli, na której opiera się część doświadczalna tej pracy, możliwe było określenie dynamicznych właściwości charakteryzujących mniej lub bardziej złożone układy zdyspergowane. W wyniku przeprowadzonych badań otrzymano wartości parametrów charakteryzujących powierzchnię międzyfazową takich, jak napięcie międzyfazowe (IFT) czy moduły sprężystości (E’) i lepkości (E”), które kompleksowo charakteryzują warunki panujące na granicy faz. W pierwszej części pracy uwagę poświęcono przede wszystkim analizie literaturowej, dzięki której zbudowano zaplecze teoretyczne adekwatne do tematyki. Na początku opisane zostały szczegółowo parametry charakteryzujące dyspersje ciecz-ciecz, których znajomość jest niezbędna dla poznania i zrozumienia metodyki procesów wytwarzania i rozdzielania emulsji. Przeanalizowano zarówno podstawy przebiegu procesu emulgowania, jak i odwrotnego do niego zjawiska koalescencji. Miało to posłużyć zwiększeniu stanu wiedzy na temat deformacji kropel fazy rozproszonej zachodzących pod wpływem różnych oddziaływań, zarówno tych między samymi kroplami, jak i tych powodowanych przez inne czynniki. Dalsze rozdziały pracy dotyczyły już opisu metod pomiaru napięcia międzyfazowego, wykorzystywanych w części eksperymentalnej pracy, a także metod pomiaru właściwości reologicznych z uwzględnieniem konstrukcji i zasady działania przeznaczonych do tego aparatów. Druga część dotyczy wykonanych badań. Wykonano pomiary wartości napięcia międzyfazowego zarówno klasycznymi metodami płytkową i pierścieniową, jak i metodą oscylującej kropli. Metoda ta pozwoliła również na dokładną analizę reologii powierzchni międzyfazowej dzięki rejestrowaniu innych charakterystycznych parametrów pomiarowych tego rodzaju układu. Przeprowadzone badania dostarczyły informacji na temat zmienności właściwości reologicznych w układach z dodatkami związków powierzchniowo czynnych, a także dla czystego układu woda-toluen. Potwierdzono oczekiwaną zależność pomiędzy stężeniem surfaktantu a napięciem międzyfazowym (wraz ze wzrostem stężenia maleje IFT). Dla metody kształtu kropli spadek wartości napięcia międzyfazowego był tym większy, im większa była częstotliwość oscylacji kropli. W przypadku modułów sprężystości (E’) i lepkości (E”) również zauważono wpływ częstotliwości oscylacji. Im była wyższa, tym większy był wzrost wartości tych modułów, chociaż bardziej zauważalne było to dla modułu sprężystości, który za każdym razem osiągał wartości wyższe od tych modułu lepkości.
File
  • File: 1
    277596_Krzysztof_Witek_Praca_dyplomowa_inżynierska.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 26243

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT17f5dfd9279c4a5f9d7c39f9ab7ed533/
URN
urn:pw-repo:WUT17f5dfd9279c4a5f9d7c39f9ab7ed533

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page