[go: up one dir, main page]

GR1010076B - Method for the determination of interfacial tension between liquids and study of the liquidgas and liquid-liquid interface stability - Google Patents

Method for the determination of interfacial tension between liquids and study of the liquidgas and liquid-liquid interface stability Download PDF

Info

Publication number
GR1010076B
GR1010076B GR20200100562A GR20200100562A GR1010076B GR 1010076 B GR1010076 B GR 1010076B GR 20200100562 A GR20200100562 A GR 20200100562A GR 20200100562 A GR20200100562 A GR 20200100562A GR 1010076 B GR1010076 B GR 1010076B
Authority
GR
Greece
Prior art keywords
liquid
bridge
fluid
stability
interfacial tension
Prior art date
Application number
GR20200100562A
Other languages
Greek (el)
Inventor
Θεοδωρος Δημητριου Καραπαντσιος
Αγγελος Θωμα Ζαμανης
Σωτηρης Παναγιωτη Ευγενιδης
Μαργαριτης Βασιλειου Κωστογλου
Original Assignee
Αριστοτελειο Πανεπιστημιο Θεσσαλονικης - Ειδικος Λογαριασμος Κονδυλιων Ερευνας
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Αριστοτελειο Πανεπιστημιο Θεσσαλονικης - Ειδικος Λογαριασμος Κονδυλιων Ερευνας filed Critical Αριστοτελειο Πανεπιστημιο Θεσσαλονικης - Ειδικος Λογαριασμος Κονδυλιων Ερευνας
Priority to GR20200100562A priority Critical patent/GR1010076B/en
Publication of GR1010076B publication Critical patent/GR1010076B/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N13/00Investigating surface or boundary effects, e.g. wetting power; Investigating diffusion effects; Analysing materials by determining surface, boundary, or diffusion effects
    • G01N13/02Investigating surface tension of liquids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N13/00Investigating surface or boundary effects, e.g. wetting power; Investigating diffusion effects; Analysing materials by determining surface, boundary, or diffusion effects
    • G01N13/02Investigating surface tension of liquids
    • G01N2013/0241Investigating surface tension of liquids bubble, pendant drop, sessile drop methods
    • G01N2013/025Measuring foam stability
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N13/00Investigating surface or boundary effects, e.g. wetting power; Investigating diffusion effects; Analysing materials by determining surface, boundary, or diffusion effects
    • G01N13/02Investigating surface tension of liquids
    • G01N2013/0241Investigating surface tension of liquids bubble, pendant drop, sessile drop methods
    • G01N2013/0266Bubble methods
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N13/00Investigating surface or boundary effects, e.g. wetting power; Investigating diffusion effects; Analysing materials by determining surface, boundary, or diffusion effects
    • G01N13/02Investigating surface tension of liquids
    • G01N2013/0283Investigating surface tension of liquids methods of calculating surface tension

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

The invention relates to the determination (a) of the interfacial tension (static and dynamic tension) between fluids, which tension allows the determination of foaming or emulsifying ability of these last. It also relates to the study (b) of the stability of liquid / gas and liquid / liquid interfaces to make possible the evaluation of the stability of the formed foam or emulsion, respectively. To achieve this, electrical measurements are made in the fluid to be measured and equations (Young-Laplace and Laplace) are solved for the first case while a specific part of the conductivity (or resistance) curve with regard to the time is evaluated for the second case. The ability to simultaneously determine the foam / emulsion creation capacity and their stability will lead to a significant improvement in both, the production process and the production of final products in various industries.

Description

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ DESCRIPTION

Τίτλος : Μέθοδος προσδιορισμού διεπιφανειακής τάσης μεταξύ ρευστών και μελέτης της σταθερότητας διεπιφανειών υγρού/αερίου και υγρού/υγρού Title : Method for determining interfacial tension between fluids and studying the stability of liquid/gas and liquid/liquid interfaces

Η παρούσα εφεύρεση επιτρέπει τον ακριβή προσδιορισμό της στατικής και δυναμικής διεπιφανειακής τάσης μεταξύ ρευστών. Επιπλέον επιτρέπει την μελέτη της σταθερότητας των διεπιφανειών υγρού/υγρού που εντοπίζονται σε γαλακτώματα, όπως επίσης και των διεπιφανειών υγρού/αερίου που εντοπίζονται σε αφρούς, με την εφαρμογή μετρήσεων ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Τα γαλακτώματα και οι αφροί βρίσκουν εφαρμογές σε μια σειρά προϊόντων και διεργασιών όπως τρόφιμα, προϊόντα ξυρίσματος, καλλυντικά, φάρμακα, πυροσβεστήρες, απορρυπαντικά, στη διεργασία της επίπλευσης για τον διαχωρισμό μετάλλων, στην εξαγωγή πετρελαίου κ.α. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η παρουσία των αφρών και των γαλακτωμάτων είναι ευεργετική ενώ σε άλλες ανεπιθύμητη, οπότε η μελέτη της ικανότητας σχηματισμού τους και της σταθερότητας τους να κρίνεται σημαντική. Η μέτρηση της διεπιφανειακής τάσης (στατικής και δυναμικής) μεταξύ ρευστών και η μελέτης της σταθερότητας των διεπιφανειών υγρού/υγρού και υγρού/αερίου μέσω ηλεκτρικών μετρήσεων που πραγματοποιούνται με την παρούσα μέθοδο, επιτρέπει τον ταυτόχρονο προσδιορισμό της ικανότητας σχηματισμού και της σταθερότητας γαλακτωμάτων/αφρών, με σημαντικά χαμηλότερο κόστος και μεγαλύτερη ακρίβεια από τις υφιστάμενες μεθόδους. The present invention enables accurate determination of static and dynamic interfacial tension between fluids. In addition, it allows the study of the stability of liquid/liquid interfaces located in emulsions, as well as liquid/gas interfaces located in foams, by applying electrical conductivity measurements. Emulsions and foams find applications in a range of products and processes such as food, shaving products, cosmetics, drugs, fire extinguishers, detergents, flotation process for metal separation, oil extraction, etc. In some cases, the presence of foams and emulsions is beneficial while in others it is undesirable, so the study of their ability to form and their stability is considered important. The measurement of the interfacial tension (static and dynamic) between fluids and the study of the stability of liquid/liquid and liquid/gas interfaces through electrical measurements carried out with the present method, allows the simultaneous determination of the ability to form and the stability of emulsions/foams, with significantly lower cost and greater accuracy than existing methods.

Τεχνικό πεδίο της εφεύρεσης Technical field of the invention

[0001] Η εφεύρεση σχετίζεται με τον ταυτόχρονο προσδιορισμό α) της ικανότητας σχηματίσμού ενός αφρού ή γαλακτώματος και β) της σταθερότητας του αφρού ή γαλακτώματος που παρασκευάσθηκε. Ο ταυτόχρονος αυτός προσδιορισμός επιτυγχάνεται μέσω ηλεκτρικών μετρήσεων (δηλαδή μετρήσεων της ηλεκτρικής αντίστασης ή αντίστροφα της ηλεκτρικής αγωγιμότητας) μιας γέφυρας υγρού μεταξύ δυο ηλεκτροδίων. Η μέτρηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας επιτρέπει, μέσω της επίλυσης εξισώσεων Young-Laplace και Laplace, τον υπολογισμό της διεπιφανειακής τάσης μεταξύ ρευστών, δηλαδή του υγρού της γέφυρας και του αέρα ή ενός άλλου υγρού που περιβάλλουν την γέφυρα, και κατ' επέκταση τον καθορισμό της ικανότητας σχηματισμού ενός αφρού ή γαλακτώματος, καθώς όσο μικρότερη είναι η διεπιφανειακή τάση τόσο πιο εύκολα μπορεί να σχηματιστεί ένας αφρός ή ένα γαλάκτωμα. Παράλληλα, καθίσταται δυνατός και ο προσδιορισμός της σταθερότητας διεπιφανειών υγρού/αερίου (που συναντώνται σε αφρούς) και υγρού/υγρού (που συναντώνται σε γαλακτώματα). The invention relates to the simultaneous determination of a) the ability to form a foam or emulsion and b) the stability of the foam or emulsion prepared. This simultaneous determination is achieved by means of electrical measurements (ie measurements of the electrical resistance or conversely of the electrical conductivity) of a liquid bridge between two electrodes. The measurement of electrical conductivity allows, through the solution of Young-Laplace and Laplace equations, to calculate the interfacial tension between fluids, i.e. the bridge fluid and the air or another fluid surrounding the bridge, and by extension to determine the capacity formation of a foam or emulsion, as the lower the interfacial tension the more easily a foam or emulsion can form. At the same time, it becomes possible to determine the stability of liquid/gas (found in foams) and liquid/liquid (found in emulsions) interfaces.

Στάθμη προηγούμενων εφευρέσεων Level of Prior Inventions

[0002] Οι αφροί (διεπιφάνειες υγρού/αερίου) και τα γαλακτώματα (διεπιφάνειες υγρού/υγρού), εμφανίζονται σε πολλά προϊόντα και παραγωγικές διεργασίες. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η παρουσία ενός σταθερού αφρού ή γαλακτώματος είναι επιθυμητή και σε άλλες ανεπιθύμητη. Για τον λόγο αυτό ο ταυτόχρονος προσδιορισμός της ικανότητας σχηματισμού ενός αφρού ή γαλακτώματος και της σταθερότητας του κρίνεται ιδιαίτερα σημαντικός. Foams (liquid/gas interfaces) and emulsions (liquid/liquid interfaces) occur in many products and production processes. In some cases, the presence of a stable foam or emulsion is desirable and in others undesirable. For this reason, the simultaneous determination of the ability to form a foam or emulsion and its stability is considered particularly important.

[0003] Η διεπιφανειακή τάση (στατική και δυναμική) είναι ιδιότητα του ρευστού που συνδέεται άμεσα με την δυνατότητα αφρισμού και γαλακτωματοποίησης αντίστοιχα. Η μείωση της, μέσω της προσθήκης επιφανειοδραστικών/γαλακτωματοποιητικών ουσιών, συμβάλει στον σχηματισμό αφρών και γαλακτωμάτων, ενώ η αύξηση της στην καταστροφή τους [1, 2]: [0003] The interfacial tension (static and dynamic) is a property of the fluid that is directly linked to the possibility of foaming and emulsification respectively. Its reduction, through the addition of surfactants/emulsifiers, contributes to the formation of foams and emulsions, while its increase destroys them [1, 2]:

[0004] Oι περισσότερες μέθοδοι μέτρησης διεπιφανειακής τάσης (στατικής και δυναμικής), όπως του πλακιδίου Wilhelmy, του δακτυλίου du Nouy και του βάρους σταγόνας, δεν είναι κατάλληλες για διαλύματα επιφανειοδραστικών ουσιών και απαιτούν σχετικά μεγάλη ποσότητα ρευστού. Άλλες μέθοδοι όπως αυτές της κρεμάμενης καί της επίκαθήμενης σταγόνας βασίζονται σε οπτικές μετρήσεις, Οι οποίες όμως λόγω των ανεπιθύμητων σκιάσεων και της δυσκολίας καθορισμού σταθερής γωνίας οπτικής καταγραφής μπορούν να οδηγήσουν σε εσφαλμένες μετρήσεις. Τέλος, μέθοδοι που βασίζονται σε μετρήσεις πίεσης (π.χ. μέγιστης πίεσης φυσαλίδας) επηρεάζονται εύκολα από διαταραχές θορύβου [3, 4]. Most methods for measuring interfacial tension (static and dynamic), such as Wilhelmy plate, du Nouy ring and drop weight, are not suitable for surfactant solutions and require a relatively large amount of fluid. Other methods such as those of the hanging drop and the resting drop are based on optical measurements, which, however, due to unwanted shadows and the difficulty of determining a fixed optical recording angle can lead to incorrect measurements. Finally, methods based on pressure measurements (e.g. maximum bubble pressure) are easily affected by noise disturbances [3, 4].

[0005] Η προτεινόμενη μέθοδος, η οποία στηρίζεται σε ακριβείς ηλεκτρικές (αγωγιμομετρικές) μετρήσεις μίας γέφυρας που σχηματίζει μία ποσότητα του ρευστού που μελετάται μεταξύ δύο ηλεκτροδίων, έχει αποδειχθεί πειραματικά πως είναι κατάλληλη για μετρήσεις διεπιφανειακής τάσης διαλυμάτων επιφανειοδραστικών ουσιών. Επιπλέον, επειδή βασίζεται σε ηλεκτρικές μετρήσεις, αποφεύγονται τα μειονεκτήματα των οπτικών μετρήσεων και των μετρήσεων πίεσης, ενώ για την πραγματοποίηση της μέτρησης απαιτείται πολύ μικρή ποσότητα υγρού (περίπου 10-20μl). [0005] The proposed method, which is based on precise electrical (conductivity) measurements of a bridge that forms a quantity of the fluid under study between two electrodes, has been experimentally shown to be suitable for measurements of the interfacial tension of solutions of surfactants. Furthermore, because it is based on electrical measurements, the disadvantages of optical measurements and pressure measurements are avoided, while a very small amount of liquid (about 10-20μl) is required to perform the measurement.

[0006] Οι αφροί είναι δομές αερίου/υγρού, στις οποίες οι φυσαλίδες του αερίου διαχωρίζονται μεταξύ τους από ένα υγρό υμένιο (διεπιφάνεια υγρού/αερίου). Η καταστροφή των αφρών επέρχεται μέσω της διάρρηξης αυτής της διεπιφάνειας που προκαλείται εξαιτίας της αποστράγγισης. Ένας αφρός καθίσταται πιο σταθερός όταν η διεπιφάνεια υγρού/αερίου είναι πιο σταθερή, ενώ σε αντίθετη περίπτωση γίνεται πιο ασταθής [2, 5]. Συνεπώς, η μελέτη της σταθερότητας των διεπιφανειών υγρού-αερίου είναι σημαντική για τον προσδιορισμό της σταθερότητας του αφρού. Foams are gas/liquid structures in which gas bubbles are separated from each other by a liquid film (liquid/gas interface). The destruction of the foams occurs through the breakdown of this interface caused by drainage. A foam becomes more stable when the liquid/gas interface is more stable, otherwise it becomes more unstable [2, 5]. Therefore, the study of the stability of liquid-gas interfaces is important in determining foam stability.

[0007] Τα γαλακτώματα είναι ετερογενή συστήματα ενός υγρού που βρίσκεται διασπαρμένο σε ένα άλλο με τη μορφή σταγονιδίων. Η σταθερότητα των γαλακτωμάτων εξαρτάται από την ικανότητα του επιφανειοδραστικού να εμποδίζει την ενσωμάτωση των σταγονιδίων. Αυτό επιτυγχάνεται με την δημιουργία σταθερών διεπιφανειών μεταξύ των υγρών. Συνεπώς καί σε αυτή την περίπτωση η μελέτη της σταθερότητας διεπιφανειών υγρού/υγρού είναι σημαντική για τον προσδιορισμό της σταθερότητας του γαλακτώματος. Emulsions are heterogeneous systems of one liquid dispersed in another in the form of droplets. The stability of emulsions depends on the surfactant's ability to prevent droplet incorporation. This is achieved by creating stable interfaces between liquids. Therefore, in this case too, the study of the stability of liquid/liquid interfaces is important to determine the stability of the emulsion.

[0008] Μέχρι σήμερα πολύ λίγες τεχνικές έχουν αναπτυχθεί για την μελέτη της σταθερότητας των διεπιφανειών υγρού/αερίου και υγρού/υγρού, όπως η ιντερφερομετρία, η υπέρυθρη φασματοσκοπία καί η X-ray ανακλαστικότητα. Οί μέθοδοί όμως αυτές είναι πολύπλοκες καί βασίζονται σε μαθηματικά μοντέλα που υποθέτουν πως οι διεπιφάνειες έχουν συγκεκριμένες δομές, οδηγώντας σε εσφαλμένα αποτελέσματα [6]. To date very few techniques have been developed to study the stability of liquid/gas and liquid/liquid interfaces, such as interferometry, infrared spectroscopy and X-ray reflectivity. However, these methods are complex and based on mathematical models that assume that the interfaces have specific structures, leading to incorrect results [6].

[0009] Στην παρούσα εφεύρεση, εκτός από την μέτρηση διεπιφανειακής τάσης, δίνεται και η δυνατότητα μελέτης της σταθερότητας των διεπιφανειών υγρού/αερίου (στην περίπτωση αφρών) και υγρού/υγρού (στην περίπτωση γαλακτωμάτων). Όπως και στην περίπτωση του προσδιορισμού της διεπιφανειακής τάσης, η μελέτη της σταθερότητας των διεπιφανειών πραγματοποιείται μέσω ηλεκτρικών (αγωγιμομετρικών) μετρήσεων μίας γέφυρας, που σχηματίζει μία ποσότητα του ρευστού το οποίο μελετάταί μεταξύ δύο ηλεκτροδίων. Κατά συνέπεια, ο προσδιορισμός της σταθερότητας των διεπιφανειών δεν στηρίζεται στην υπόθεση πως οι διεπιφάνειες έχουν συγκεκριμένες δομές, άρα είναι περισσότερο ακριβής. Η διαφορά της συγκεκριμένης μέτρησης με την μέτρηση διεπιφανειακής τάσης, είναι η δημιουργία μιας φυσαλίδας αερίου εντός της γέφυρας υγρού, στην περίπτωση μέτρησης διεπιφανειών υγρού/αερίου, ή μίας σταγόνας υγρού στην περίπτωση μέτρησης διεπιφανειών υγρού/υγρού. [0009] In the present invention, in addition to the measurement of interfacial tension, it is also possible to study the stability of liquid/gas (in the case of foams) and liquid/liquid (in the case of emulsions) interfaces. As in the case of determining the interfacial tension, the study of the stability of the interfaces is carried out through electrical (conductivity) measurements of a bridge, which forms a quantity of the fluid being studied between two electrodes. Consequently, the determination of interfacial stability does not rely on the assumption that the interfaces have specific structures, so it is more accurate. The difference between this measurement and the interfacial tension measurement is the creation of a gas bubble within the liquid bridge, in the case of measuring liquid/gas interfaces, or a drop of liquid in the case of liquid/liquid interfaces measurement.

[0010] Συγκεντρωτικά η προτεινόμενη εφεύρεση επιτρέπει τον ταυτόχρονο προσδιορισμό της διεπιφανειακής τάσης (ικανότητας σχηματισμού αφρού ή γαλακτώματος) καί της μελέτης της σταθερότητας των διεπιφανειών υγρού/αερίου καί υγρού/υγρού (σταθερότητα αφρού ή γαλακτώματος αντίστοιχα). Καμία άλλη μέθοδος δεν έχει εντοπιστεί που να διαθέτει αυτή την ικανότητα. Collectively, the proposed invention allows the simultaneous determination of the interfacial tension (ability to form foam or emulsion) and the study of the stability of the liquid/gas and liquid/liquid interfaces (foam or emulsion stability respectively). No other method has been identified that has this capability.

Σκοπός της εφεύρεσης Purpose of the invention

[0011] Η μέθοδος προσδιορίζει ταυτόχρονα, με χαμηλό κόστος καί μεγάλη ακρίβεια, την ικανότητα σχηματισμού καί τη σταθερότητα ενός αφρού ή γαλακτώματος. Σκοπός είναι να μπορεί να χρησιμοποιηθεί από τις παρακάτω ομάδες χρηστών: [0011] The method simultaneously determines, at low cost and with great accuracy, the ability to form and the stability of a foam or emulsion. It is intended to be usable by the following groups of users:

[0012] Α. Μεταλλουργίες-Ανάκτηση Μετάλλων (μέθοδος επίπλευσης) και Βιομηχανίες Εξόρυξης Πετρελαίου. A. Metallurgy-Recovery of Metals (flotation method) and Oil Extraction Industries.

Με την παρούσα εφεύρεση καθίσταται εφικτός ο μεγαλύτερος έλεγχος της παραγωγικής διαδικασίας στις μεταλλουργίες και στις βιομηχανίες ανάκτησης πετρελαίου. Ειδικότερα στις μεταλλουργίες και συγκεκριμένα στην διαδικασία της επίπλευσης, η οποία εφαρμόζεται για την ανάκτηση μετάλλων, ο ρόλος του αφρού είναι ιδιαίτερα σημαντικός. Πολύ σταθεροί αφροί αυξάνουν το ποσοστό της ανάκτησης, όμως μικρότερης σταθερότητας αφροί βελτιώνουν την εκλεκτικότητα της ανάκτησης [7]. Ο προσδιορισμός της ικανότητας αφρισμού και της σταθερότητας του αφρού που θα σχηματιστεί από το προς μέτρηση υγρό πριν την εισαγωγή του στις κυψέλες επίπλευσης, βελτιώνει τον έλεγχο της όλης διαδικασίας. Παρόμοια στις βιομηχανίες εξόρυξης πετρελαίου, η χρήση αφρού έναντι άλλων υλικών για την εξόρυξη κερδίζει όλο και περισσότερο έδαφος [8]. Η δυνατότητα προσδιορισμού της ικανότητας αφρισμού και της σταθερότητας του αφρού καθίσταται σημαντική για τον έλεγχο της εξόρυξης και δύναται να επιτευχθεί με την παρούσα εφεύρεση. With the present invention, greater control of the production process is made possible in the metallurgical and oil recovery industries. Particularly in metallurgy and specifically in the process of flotation, which is applied for the recovery of metals, the role of foam is particularly important. Very stable foams increase the recovery rate, but less stable foams improve recovery selectivity [7]. Determining the foamability and stability of the foam to be formed from the liquid to be measured before introducing it into the flotation cells improves the control of the whole process. Similar to the oil extraction industries, the use of foam over other materials for extraction is gaining ground [8]. The ability to determine foamability and foam stability becomes important for mining control and can be achieved with the present invention.

[0013] Β. Βιομηχανίες Καλλυντικών [0013] B. Cosmetics Industries

Στις βιομηχανίες αυτές η ανάγκη ταυτόχρονου προσδιορισμού της ικανότητας σχηματισμού και της σταθερότητας αφρού ή γαλακτώματος, είναι σημαντική λόγω της μεγάλης ποικιλίας προϊόντων. Το όφελος χρήσης της μεθόδου από της παρούσες βιομηχανίες είναι ιδιαίτερα σημαντικό, καθώς οι μετρήσεις της ικανότητας αφρισμού και γαλακτωματοποίησης και της σταθερότητας αφρών και γαλακτωμάτων, μπορούν να πραγματοποιηθούν ταυτόχρονα από μια και μόνο συσκευή, μειώνοντας έτσι τον χρόνο και το κόστος ανάλυσης. In these industries, the need to simultaneously determine the ability to form and foam or emulsion stability is important due to the wide variety of products. The benefit of using the method by the present industries is particularly important, as the measurements of the foaming and emulsifying ability and the stability of foams and emulsions can be performed simultaneously by a single device, thus reducing the time and cost of analysis.

[0014] Γ. Βιομηχανίες τροφίμων [0014] C. Food industries

Η γνώση της ικανότητας σχηματισμού και της σταθερότητας αφρού ή γαλακτώματος είναι ιδιαίτερα σημαντική, τόσο σε τελικά προϊόντα όπως στους αφρώδεις οίνους όπου η σταθερότητα του αφρού είναι κριτήριο ποιότητας, όσο και στην παραγωγική διαδικασία για την αποφυγή δυσάρεστων συνεπειών όπως ο απρόσμενος αφρισμός δεξαμενών. Ο ταυτόχρονος αυτός προσδιορισμός μπορεί να επιτευχθεί με την παρούσα μεθοδολογία. Knowing the ability to form and the stability of foam or emulsion is particularly important, both in final products such as sparkling wines where foam stability is a quality criterion, and in the production process to avoid unpleasant consequences such as unexpected foaming of tanks. This simultaneous determination can be achieved with the present methodology.

Σύνοψη της εφεύρεσης Summary of the invention

[0015] Η εφεύρεση σχετίζεται με μια μέθοδο ταυτόχρονου προσδιορισμού α) της ικανότητας σχηματισμού αφρού ή γαλακτώματος και β) της σταθερότητας αυτών, μέσω ηλεκτρικών μετρήσεων. Ειδικότερα, στην πρώτη περίπτωση η μέθοδος επιτρέπει τον υπολογισμό της διεπιφανειακής τάσης (στατικής και δυναμικής) μέσω μετρήσεων της ηλεκτρικής αγωγιμότητας μιας γέφυρας υγρού που σχηματίζεται μεταξύ δυο ηλεκτροδίων από το προς μέτρηση υγρό, κατά τη μεταβολή της απόστασης των ηλεκτροδίων ή τη μείωση του όγκου του υγρού της γέφυρας καί της επίλυσης των εξισώσεων Young -Laplace καί Laplace. Στην δεύτερη περίπτωση, εντός της γέφυρας υγρού σχηματίζεται μία φυσαλίδα αέρα στην περίπτωση μελέτης της σταθερότητας αφρών, ή σταγόνα ενός άλλου υγρού στην περίπτωση μελέτης της σταθερότητας γαλακτωμάτων καί μετράται η ηλεκτρική αγωγιμότητα της γέφυρας στην διάρκεια της μείωσης της ποσότητας του υγρού της γέφυρας. Η σταθερότητα του υμενίου που σχηματίζεται μεταξύ του υγρού της γέφυρας καί της φυσαλίδας ή σταγόνας στην διάρκεια της μείωσης της ποσότητας του υγρού της γέφυρας, σχετίζεται άμεσα με την σταθερότητα του υγρού ή του γαλακτώματος αντίστοιχα. The invention relates to a method for the simultaneous determination of a) the ability to form foam or emulsion and b) their stability, by means of electrical measurements. In particular, in the first case, the method allows the calculation of the interfacial tension (static and dynamic) through measurements of the electrical conductivity of a liquid bridge formed between two electrodes by the liquid to be measured, when the distance between the electrodes is changed or the volume is reduced fluid of the bridge and solving the Young-Laplace and Laplace equations. In the second case, an air bubble is formed inside the liquid bridge in the case of studying the stability of foams, or a drop of another liquid in the case of studying the stability of emulsions, and the electrical conductivity of the bridge is measured during the reduction of the amount of liquid in the bridge. The stability of the film formed between the bridge liquid and the bubble or drop during the reduction of the amount of bridge liquid is directly related to the stability of the liquid or emulsion respectively.

Περιγραφή των σχημάτων Description of the figures

Σχήμα 1. Γενική παρουσίαση της μεθοδολογίας της εφεύρεσης. Figure 1. General presentation of the methodology of the invention.

Σχήμα 2. Μεταβολή του σχήματος της γέφυρας υγρού στην διάρκεια της αύξησης της απόστασης μεταξύ των ηλεκτρόδιων. Figure 2. Change of the shape of the liquid bridge during the increase of the distance between the electrodes.

Σχήμα 3. Απεικόνιση της χρονικής μεταβολής (t-s) της ηλεκτρικής αγωγιμότητας (C-mS) στην διάρκεια μεταβολής της απόστασης των ηλεκτροδίων και κατ' επέκταση του σχήματος της γέφυρας υγρού. Με κόκκινο κύκλο έχουν σημανθεί τα σημεία της καμπύλης (τιμές αγωγιμότητας) που θα χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό της δυναμικής διεπιφανειακής τάσης και με μπλε κύκλο τα ανστίστοιχα σημεία της στατικής διεπιφανειακής τάσης. Figure 3. Illustration of the time variation (t-s) of the electrical conductivity (C-mS) during the variation of the distance of the electrodes and by extension the shape of the liquid bridge. The points of the curve (conductivity values) that will be used to determine the dynamic interfacial tension have been marked with a red circle and the corresponding points of the static interfacial tension with a blue circle.

Σχήμα 4. Μεταβολή του όγκου της γέφυρας υγρού για τον προσδιορισμό της σταθερότητας της διεπιφάνειας αερίου/υγρού και κατά συνέπεια της σταθερότητας του αφρού. Figure 4. Variation of liquid bridge volume to determine gas/liquid interface stability and consequently foam stability.

Σχήμα 5. Χρονική μεταβολή (t-s) της ηλεκτρικής αγωγιμότητας (C-mS) κατά την αλλαγή του σχήματος της γέφυρας υγρού (μέσω της μείωσης του όγκου του υγρού της γέφυρας), στην περίπτωσης τη μελέτης της σταθερότητας των διεπιφανειών υγρού/αερίου. Figure 5. Time variation (t-s) of the electrical conductivity (C-mS) upon changing the shape of the liquid bridge (by reducing the volume of the liquid bridge), in the case of studying the stability of liquid/gas interfaces.

Λεπτομερής περιγραφή της εφεύρεσης Detailed description of the invention

[0016] Για την εφαρμογή της μεθοδολογίας απαιτούνται τα παρακάτω: [0016] For the application of the methodology the following are required:

Α. Απαραίτητος εξοπλισμός (Σχήμα 1): Δύο κάθετα ηλεκτρόδια (Σχήμα 1-Β) ανάμεσα στα οποία σχηματίζεται η γέφυρα υγρού (Σχήμα 1-Δ), ένα όργανο ρύθμισης και μέτρησης της απόστασης μεταξύ των ηλεκτροδίων (Σχήμα 1-Α), δυο έδρανα στήριξης για κάθε ένα από τα ηλεκτρόδια, ώστε το υγρό της γέφυρας να μπορεί να έρθει σε επαφή με το περιβάλλον ρευστό (Σχήμα 1-Θ), μια σύριγγα (Σχήμα 1-Γ) (που μπορεί να προσαρμοστεί στο πάνω ηλεκτρόδιο) για την εισαγωγή αέρα ή υγρού (Σχήμα 1-Η) εντός της γέφυρας ώστε να σχηματιστεί διεπιφάνεια αερίου/υγρού και υγρού/υγρού για τις μετρήσεις επιφανειακής και διεπιφανειακής τάσης, μία αντλία (Σχήμα 1-Ε) που συνδέεται στο κάτω ηλεκτρόδιο και αναρροφά ποσότητα υγρού αναπαριστώντας τις συνθήκες αποστράγγισης, μια γεννήτρια συχνοτήτων (Σχήμα 1-Ζ) για την παραγωγή εναλασσόμενου ηλεκτρικού ρεύματος AC που οδηγείται στην γέφυρα υγρού και ένα όργανο/τεχνολογία μέτρησης της ηλεκτρικής αγωγιμότητας (Σχήμα 1-ΣΤ) της γέφυρας υγρού. Στην παρούσα περίπτωση προτείνεται ως τεχνολογία μέτρησης της ηλεκτρικής αγωγιμότητας της γέφυρας υγρού, η περιγραφόμενη στο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ΕΡ 3005942 Α1 (2016), εξαιτίας της μεγαλύτερης ευαισθησίας που παρέχει έναντι των άλλων μεθοδολογιών. A. Necessary equipment (Figure 1): Two vertical electrodes (Figure 1-B) between which the liquid bridge is formed (Figure 1-D), an instrument for adjusting and measuring the distance between the electrodes (Figure 1-A), two support bearings for each of the electrodes so that the bridge fluid can contact the surrounding fluid (Figure 1-T), a syringe (Figure 1-C) (which can be adapted to the upper electrode) for introducing air or liquid (Figure 1-H) into the bridge to form a gas/liquid and liquid/liquid interface for the surface and interfacial tension measurements, a pump (Figure 1-E) connected to the lower electrode and drawing in a quantity of liquid representing the drain conditions, a frequency generator (Figure 1-G) to generate AC alternating current driven into the liquid bridge, and an instrument/technology to measure the electrical conductivity (Figure 1-F) of the liquid bridge. In the present case, the technology described in the patent EP 3005942 A1 (2016) is proposed as a technology for measuring the electrical conductivity of the liquid bridge, due to the greater sensitivity it provides compared to the other methodologies.

Β. Η θερμοκρασία του θαλάμου που πραγματοποιείται η μέτρηση πρέπει να είναι σταθερή (+- 0.5 °C) και η υγρασία 85-90% ώστε να μειώνεται η πιθανότητα εξάτμισης ή αντίθετα συμπύκνωση υδρατμών στην γέφυρα υγρού. B. The temperature of the chamber where the measurement is carried out must be constant (+- 0.5 °C) and the humidity 85-90% to reduce the possibility of evaporation or, on the contrary, condensation of water vapor in the liquid bridge.

Ιδιότητες Υγρού και Ηλεκτροδίων Liquid and Electrode Properties

[0017] Το υγρό της γέφυρας θα πρέπει να είναι αγώγιμο (διαφορετικής αγωγιμότητας από το ρευστό που το περιβάλει, στην περίπτωση του προσδιορισμού της διεπιφανειακής τάσης) και τα ηλεκτρόδια μεταλλικά (κατά προτίμηση) χάλκινα κυλινδρικού σχήματος. [0017] The liquid of the bridge should be conductive (different conductivity from the fluid that surrounds it, in the case of determining the interfacial tension) and the electrodes metallic (preferably) cylindrical copper.

Περιγραφή της μεθόδου Description of the method

[0018] Α. Προσδιορισμό διεπιφανειακής τάσης (στατικής και δυναμικής) μεταξύ ρευστών: A. Determination of interfacial tension (static and dynamic) between fluids:

Για τον προσδιορισμό της διεπιφανειακής τάσης (στατικής και δυναμικής) μεταξύ ρευστών, πραγματοποιούνται ηλεκτρικές μετρήσεις (μετράται η ηλεκτρική αντίσταση ή αντίστροφα η ηλεκτρική αγωγιμότητα) στη διάρκεια αύξησης της απόστασης μεταξύ των ηλεκτροδίων (Σχήμα 2 και 3) ή της μείωσης του όγκου του υγρού της γέφυρας. Η γέφυρα υγρού περιβάλλεται από αέρα στην περίπτωση της μέτρησης της διεπιφανειακής τάσης υγρού (προσδιορισμός ικανότητας αφρίσμού), ενώ για τον προσδιορισμό της διεπιφανειακής τάσης μεταξύ δυο υγρών φάσεων ( προσδιορισμό ικανότητας γαλακτωματοποίησης) η γέφυρα υγρού είναι εμβαπτισμένη μέσα σε ένα δεύτερο υγρό. Στην τελευταία περίπτωση, οι δυο υγρές φάσεις πρέπει να έχουν διακριτές τιμές ηλεκτρικής αγωγιμότητας. To determine the interfacial tension (static and dynamic) between fluids, electrical measurements are made (electrical resistance is measured or, conversely, electrical conductivity) during an increase in the distance between the electrodes (Figure 2 and 3) or a decrease in the volume of the fluid bridge. The liquid bridge is surrounded by air in the case of measuring the interfacial tension of a liquid (determination of foaming ability), while for the determination of the interfacial tension between two liquid phases (determination of emulsification ability) the liquid bridge is immersed in a second liquid. In the latter case, the two liquid phases must have distinct electrical conductivity values.

Η μεταβολή της απόστασης των ηλεκτροδίων ή η μείωση του όγκου του υγρού, έχει σαν αποτέλεσμα την μεταβολή του σχήματος της γέφυρας υγρού και κατά συνέπεια την μεταβολή της αγωγιμότητας της, η οποία και μετράται πειραματικά («πειραματικές» τιμές). Στην συνέχεια μέσω της επίλυσης της εξίσωσης Young-Laplace (1.1): Changing the distance of the electrodes or reducing the volume of the liquid results in a change in the shape of the liquid bridge and consequently in a change in its conductivity, which is measured experimentally ("experimental" values). Then by solving the Young-Laplace equation (1.1):

για κάθε μεταβολή της απόστασης των ηλεκτροδίων ή μείωση της ποσότητας του υγρού της γέφυρας, προσδιορίζεται το σχήμα της γέφυρας υγρού. Για κάθε σχήμα της γέφυρας υγρού, μέσω της λύσης της εξίσωσης Laplace (1.2): for each change in electrode spacing or reduction in the amount of liquid bridge, the shape of the liquid bridge is determined. For each shape of the liquid bridge, through the solution of the Laplace equation (1.2):

υπολογίζεται η «θεωρητική» τιμή της αγωγιμότητας και σχηματίζεται αντίστοιχο γράφημα. Τα σημεία ταύτισης των «θεωρητικών» τιμών, με τις πειραματικές μετρήσεις, επιτρέπει τον ακριβή προσδιορισμό της διεπιφανειακής τάσης (γ) του υγρού της γέφυρας μέσω της εξίσωσης (1.3). the "theoretical" value of the conductivity is calculated and a corresponding graph is formed. The points of identification of the "theoretical" values, with the experimental measurements, allows the precise determination of the interfacial tension (c) of the liquid of the bridge through the equation (1.3).

Bo=pgR<2>/γ (1.3) Bo=pgR<2>/γ (1.3)

Όσο μικρότερη είναι η διεπιφανειακή τάση του μετρούμενου ρευστού, τόσο πιο εύκολα θα σχηματιστεί αφρός ή γαλάκτωμα. Σημειώνεται πως οι «πειραματικές» τιμές της αγωγιμότητας που έχουν σημανθεί στην καμπύλη του Σχήματος 3 σε κόκκινο κύκλο, χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της δυναμικής διεπιφανειακής τάσης, ενώ αυτές που έχουν σημανθεί σε μπλε κύκλο για τον προσδιορισμό της στατικής. The lower the interfacial tension of the measured fluid, the more easily a foam or emulsion will form. It is noted that the "experimental" conductivity values marked in the curve of Figure 3 in a red circle are used to determine the dynamic interfacial tension, while those marked in a blue circle are used to determine the static one.

Τα βήματα που ακολουθούνται για την μέτρηση της διεπιφανειακής τάσης είναι τα κάτωθι: The steps followed to measure the interfacial tension are as follows:

ΒΗΜΑ 1: Δημιουργία γέφυρας υγρού (ποσότητα υγρού 10-20μl) ανάμεσα στα δυο κάθετα ηλεκτρόδια (καί εμβάπτιση της, εντός άλλου υγρού διακριτής αγωγιμότητας στην περίπτωση προσδιορισμού της ικανότητας γαλακτωματοποίησης). STEP 1: Creating a liquid bridge (amount of liquid 10-20μl) between the two vertical electrodes (and immersing it in another liquid of distinct conductivity in the case of determining the emulsification capacity).

ΒΗΜΑ 2: Παραγωγή εναλασσόμενου ηλεκτρικού σήματος, επιθυμητού τύπου/πλάτους/ συχνότητας (10-100kHz) μέσω γεννήτριας συχνοτήτων, το οποίο θα διαρρέει την γέφυρα υγρού. STEP 2: Generate an alternating electrical signal, of the desired type/amplitude/frequency (10-100kHz) via a frequency generator, which will flow through the liquid bridge.

ΒΗΜΑ 3: Σταδιακή αύξηση της απόστασης μεταξύ των ηλεκτροδίων ή συγκεκριμένη μείωση της ποσότητας του υγρού της γέφυρας, μέχρι την ρήξη της γέφυρας. STEP 3: Gradual increase of the distance between the electrodes or specific reduction of the amount of fluid of the bridge, until the rupture of the bridge.

ΒΗΜΑ 4: Καταγραφή της μεταβολής της ηλεκτρικής αγωγιμότητας («πειραματικές τιμές»). STEP 4: Record the change in electrical conductivity ("experimental values").

ΒΗΜΑ 5: Προσδιορισμός του σχήματος της γέφυρας υγρού για κάθε μεταβολή της απόστασης των ηλεκτροδίων ή μείωση της ποσότητας του υγρού της γέφυρας, μέσω λύσης της εξίσωσης Young-Laplace (1.1). STEP 5: Determination of the shape of the liquid bridge for each change in electrode spacing or reduction in the amount of liquid in the bridge, by solving the Young-Laplace equation (1.1).

ΒΗΜΑ 6: Επίλυση της εξίσωσης Laplace (1.2), για κάθε σχήμα της γέφυρας υγρού καί υπολογισμό των τιμών της «θεωρητικής» αγωγιμότητας. STEP 6: Solving the Laplace equation (1.2), for each shape of the liquid bridge and calculating the "theoretical" conductivity values.

ΒΗΜΑ 7: Ταύτιση της «θεωρητικής» αγωγιμότητας με τις «πειραματικές» μετρήσεις καί προσδιορισμό της διεπιφανειακής τάσης (στατικής και δυναμικής) του υγρού της γέφυρας, μέσω του προσδιορισμού της μεταβλητής Βο, δηλαδή μέσω της λύσης της εξίσωσης (1.3). STEP 7: Identification of the "theoretical" conductivity with the "experimental" measurements and determination of the interfacial tension (static and dynamic) of the liquid of the bridge, through the determination of the variable Bo, i.e. through the solution of equation (1.3).

[0019] Β. Μελέτη της σταθερότητας διεπιφανειών υγρού/αερίου και υγρού/υγρού: B. Study of the stability of liquid/gas and liquid/liquid interfaces:

Στην παρούσα εφεύρεση δίνεται η δυνατότητα μελέτης της σταθερότητας των διεπιφανειών υγρού/αερίου (στην περίπτωση αφρών) και υγρού/υγρού (στην περίπτωση γαλακτωμάτων) μέσω ηλεκτρικών (αγωγιμομετρικών) μετρήσεων μίας γέφυρας που σχηματίζει μία ποσότητα του υγρού που μελετάται μεταξύ δύο κάθετων ηλεκτροδίων. Η διαφορά με την περίπτωση της μέτρησης της διεπιφανειακής τάσης είναι η δημιουργία μίας φυσαλίδας αερίου εντός της γέφυρας υγρού στην περίπτωση μέτρησης διεπιφανειών υγρού/αερίου ή μίας σταγόνας άλλου υγρού (διακριτής αγωγιμότητας) στην περίπτωση μέτρησης διεπιφανειών υγρού/υγρού (Σχήμα 1). In the present invention it is possible to study the stability of liquid/gas (in the case of foams) and liquid/liquid (in the case of emulsions) interfaces through electrical (conductivity) measurements of a bridge that forms a quantity of the liquid being studied between two vertical electrodes. The difference with the case of interfacial tension measurement is the creation of a gas bubble within the liquid bridge in the case of measuring liquid/gas interfaces or a droplet of another liquid (discrete conductivity) in the case of measuring liquid/liquid interfaces (Figure 1).

Πιο συγκεκριμένα, δημιουργείται μια φυσαλίδα ή σταγόνα εντός της γέφυρας υγρού και μετράται η ηλεκτρική αγωγιμότητα της γέφυρας στην διάρκεια μείωσης του όγκου του υγρού (Σχήμα 4). Σε αυτή την διάρκεια, οι τιμές της ηλεκτρικής αγωγιμότητας μειώνονται συνεχώς με μεγάλο ρυθμό, όπως αποτυπώνεται και στο τμήμα Α της καμπύλης του Σχήματος 5. Στην συνέχεια και ενώ ο όγκος της γέφυρας υγρού συνεχίζει να μειώνεται, η διεπιφάνεια αποκτά το μικρότερο της πάχος και ο ρυθμός ελάττωσης των τιμών της ηλεκτρικής αγωγιμότητας μειώνεται σημαντικά (τμήμα Β της καμπύλης). Όσο μεγαλύτερο είναι το τμήμα Β της καμπύλης του γραφήματος της ηλεκτρικής αγωγιμότητας με τον χρόνο, τόσο πιο σταθερή είναι η διεπιφάνεια. More specifically, a bubble or droplet is created within the liquid bridge and the electrical conductivity of the bridge is measured during the decrease in liquid volume (Figure 4). During this time, the values of the electrical conductivity decrease continuously at a high rate, as is also reflected in section A of the curve in Figure 5. Subsequently, while the volume of the liquid bridge continues to decrease, the interface acquires its smallest thickness and the rate of decrease of electrical conductivity values decreases significantly (section B of the curve). The longer the B portion of the electrical conductivity versus time curve, the more stable the interface.

Τα βήματα που ακολουθούνται για τον προσδιορισμό της διεπιφανειακής τάσης είναι τα ακόλουθα : The steps followed to determine the interfacial tension are the following:

ΒΗΜΑ 1: Δημιουργία γέφυρας υγρού (10-20μl) ανάμεσα στα δυο κάθετα ηλεκτρόδια και δημιουργία φυσαλίδας αέρα (διεπιφάνεια αέρα/υγρού) ή σταγόνας άλλου υγρού (διεπιφάνεια υγρού/υγρού), εντός της γέφυρας υγρού. STEP 1: Create a liquid bridge (10-20μl) between the two vertical electrodes and create an air bubble (air/liquid interface) or a drop of another liquid (liquid/liquid interface), within the liquid bridge.

ΒΗΜΑ 2: Παραγωγή εναλασσόμενου ηλεκτρικού σήματος, επιθυμητού τύπου/πλάτους/ συχνότητας (10-1000kHz) μέσω γεννήτριας συχνοτήτων, το οποίο θα διαρρέει την γέφυρα υγρού. STEP 2: Generate an alternating electrical signal, of the desired type/amplitude/frequency (10-1000kHz) via a frequency generator, which will flow through the liquid bridge.

ΒΗΜΑ 3: Σταδιακή μείωση της ποσότητας του υγρού της γέφυρας, με συγκεκριμένο ρυθμό αποστράγγισης. STEP 3: Gradually reduce the amount of bridge fluid, with a specific rate of drainage.

ΒΗΜΑ 4: Καταγραφή της μεταβολής της ηλεκτρικής αγωγιμότητας και αποτύπωση της σε γράφημα ως προς το χρόνο. STEP 4: Record the change in electrical conductivity and graph it against time.

ΒΗΜΑ 5: Εντοπισμός και μέτρηση του τμήματος Β της καμπύλης αγωγιμότητας προς τον χρόνο (Σχήμα 5). STEP 5: Locate and measure the B portion of the conductance versus time curve (Figure 5).

ΑΝΑΦΟΡΕΣ REFERENCES

[1]: Abdolahi F., Moosavian Μ. A. and Vatani A., 2005, The Mechanism of Action of Antifoams, Journal of Applied Sciences, 5, 1122-1129. [1]: Abdolahi F., Moosavian M. A. and Vatani A., 2005, The Mechanism of Action of Antifoams, Journal of Applied Sciences, 5, 1122-1129.

[2]: Γεωργίου E., 2010, Ανάπτυξη πρωτότυπης τεχνικής για την παρακολούθηση μεμονωμένων υγρών υμενίων κατά την αποστράγγιση αφρών, Μεταπτυχιακή Εργασία, Τμήμα Χημείας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. [2]: Georgiou E., 2010, Development of a prototype technique for monitoring individual liquid films during foam drainage, Master Thesis, Department of Chemistry, Aristotle University of Thessaloniki.

[3]: Drelich J., Fang Ch., White C.L., 2002, Measurement of interfacial tension in fluid-fluid systems, Encyclopedia of Science and Colloid Science, 3152-3166. [3]: Drelich J., Fang Ch., White C.L., 2002, Measurement of interfacial tension in fluid-fluid systems, Encyclopedia of Science and Colloid Science, 3152-3166.

[4]: Μιχαλεντζάκη Δ., 2012, Δυναμική επιφανειακή τάση και διασταλτική επιφανειακή ιξωδελαστικότητα υδατικών διαλυμάτων SDS, Μεταπτυχιακή Εργασία, Τμήμα Χημείας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. [4]: Michalentzakis D., 2012, Dynamic surface tension and dilatational surface viscoelasticity of aqueous SDS solutions, Master Thesis, Department of Chemistry, Aristotle University of Thessaloniki.

[5]: C. Stubenrauch, B.R. Blomqvist, 2007, Foam films, foams and surface rheology of nonionic surfactants: amphiphilic block copolymers compared with low molecular weight surfactants, in: T.F. Tardos (Ed.), Colloid Stability: The Role of Surface Forces I, Wiley, Weinheim. [5]: C. Stubenrauch, B.R. Blomqvist, 2007, Foam films, foams and surface rheology of nonionic surfactants: amphiphilic block copolymers compared with low molecular weight surfactants, in: T.F. Tardos (Ed.), Colloid Stability: The Role of Surface Forces I, Wiley, Weinheim.

[6]: M. Kostoglou, E. Georgiou, T.D. Karapantsios., 2011, A new device for assessing film stability in foams: Experiment and theory, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 382, 64-73. [6]: M. Kostoglou, E. Georgiou, T.D. Karapantsios., 2011, A new device for assessing film stability in foams: Experiment and theory, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 382, 64-73.

[7]: Morar, Sameer & Hatfield, D & Barbian, N & Bradshaw, Dee & Cilliers, J & Triffett, B, 2006, A comparison of flotation froth stability measurements and their use in the prediction of concentrate grade: IMPC 2006 - Proceedings of 23rd International Mineral Processing Congress. [7]: Morar, Sameer & Hatfield, D & Barbian, N & Bradshaw, Dee & Cilliers, J & Triffett, B, 2006, A comparison of flotation froth stability measurements and their use in the prediction of concentrate grade: IMPC 2006 - Proceedings of 23rd International Mineral Processing Congress.

[8]: http://news.rice.edu/2014/08/12/foam-favorable-for-oil-extraction/. assessed 1/1/2019 [8]: http://news.rice.edu/2014/08/12/foam-favorable-for-oil-extraction/. assessed 1/1/2019

Claims (7)

ΑΞΙΩΣΕΙΣ 1. Μέθοδος που πραγματοποιείται μέσω εφαρμογής μετρήσεων, ηλεκτρικής αγωγιμότητας σε μια γέφυρα υγρού, που περιβάλλεται από ρευστό, για τον ταυτόχρονο προσδιορισμό (α) της διεπιφανειακής τάσης (σταθερής και δυναμικής) και (β) της σταθερότητας των διεπιφανειών αερίου/υγρού και υγρού/υγρού, η οποία χαρακτηρίζεται από τις ακόλουθες διαδικασίες:1. A method performed by applying electrical conductivity measurements to a fluid-surrounded liquid bridge for the simultaneous determination of (a) the interfacial tension (static and dynamic) and (b) the stability of the gas/liquid and liquid/ liquid, which is characterized by the following processes: • Σχηματισμός γέφυρας υγρού, μεταξύ δυο ηλεκτροδίων• Formation of a liquid bridge between two electrodes • Επαφή της γέφυρας υγρού, με το ρευστό που την περιβάλλει• Contact of the liquid bridge, with the fluid that surrounds it • Μεταβολή της απόστασης των ηλεκτροδίων ή μείωση του όγκου του υγρού της γέφυρας• Changing the distance of the electrodes or reducing the volume of the bridge fluid • Καταγραφή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας στην διάρκεια μεταβολής της απόστασης ή της μείωσης του όγκου του υγρού της γέφυρας• Recording of the electrical conductivity during the change of the distance or the reduction of the volume of the liquid of the bridge • Επίλυση των εξισώσεων Young -Laplace και Laplace.• Solving the Young -Laplace and Laplace equations. • Προσδιορισμός, μέσω του γραφήματος ηλεκτρικής αγωγιμότητας χρόνου, του σημείου Β, δηλαδή του σημείου όπου ο ρυθμός ελάττωσης των τιμών της ηλεκτρικής αγωγιμότητας μειώνεται σημαντικά.• Determination, through the electrical conductivity time graph, of point B, that is, the point where the rate of decrease of electrical conductivity values decreases significantly. 2. Μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, όπου το ρευστό που περιβάλλει τη γέφυρα είναι αέρας ή υγρό, διαφορετικό του υγρού της γέφυρας, και κατά τον προσδιορισμό της διεπιφανειακής τάσης(στατικής και δυναμικής), προσδιορίζεται κατ' επέκταση και η ικανότητα αφρισμού και γαλακτωματοποίησης του υγρού της γέφυρας.2. Method according to claim 1, where the fluid surrounding the bridge is air or a liquid, different from the liquid of the bridge, and when determining the interfacial tension (static and dynamic), by extension, the ability to foam and emulsify is also determined of the bridge fluid. 3. Μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, όπου το περιβάλλον ρευστό της γέφυρας είναι αέρας και εσωτερικά της γέφυρας υγρού δημιουργείται μια φυσαλίδα αέρα και κατά τον προσδιορισμό της σταθερότητας των διεπιφανειών αερίου/υγρού, προσδιορίζεται κατ' επέκταση και η σταθερότητα του αφρού που θα σχημάτιζε το υγρό της γέφυρας.3. A method according to claim 1, wherein the surrounding fluid of the bridge is air and an air bubble is created inside the liquid bridge and in determining the stability of the gas/liquid interfaces, the stability of the foam that would form is also determined the fluid of the bridge. 4. Μέθοδος σύμφωνα με την αξίωση 1, όπου το περιβάλλον ρευστό της γέφυρας είναι υγρό και εσωτερικά της γέφυρας, δημιουργείται μια σταγόνα υγρού όμοιου με αυτό που περιβάλει την γέφυρα και προσδιορίζεται η σταθερότητα των διεπιφανειών υγρού/ υγρού και κατά επέκταση η σταθερότητα του γαλακτώματος που θα σχημάτιζε το υγρό της γέφυρας.4. Method according to claim 1, where the surrounding fluid of the bridge is liquid and inside the bridge, a drop of liquid similar to that surrounding the bridge is created and the stability of the liquid/liquid interfaces and by extension the stability of the emulsion that would form the bridge fluid. 5. Μέθοδος, σύμφωνα με την αξίωση 1, στην οποία δύναται να χρησιμοποιηθεί κάθε ρευστό που είναι αγώγιμο.5. A method according to claim 1, in which any fluid that is conductive can be used. 6. Μέθοδος, σύμφωνα με τη αξίωση 1, στην οποία ως ηλεκτρόδια μπορούν να χρησιμοποιηθούν οποιαδήποτε αγώγιμα υλικά που επιτρέπουν τον σχηματισμό γέφυρας υγρού μεταξύ τους.6. Method, according to claim 1, in which any conductive materials that allow the formation of a liquid bridge between them can be used as electrodes. 7. Διάταξη για την υλοποίηση της μεθόδου των αξιώσεων 1 έως 6 (αξιώσεις μεθόδου), η οποία περιλαμβάνει:7. Arrangement for carrying out the method of claims 1 to 6 (method claims), which includes: α. Δύο κυλινδρικά ηλεκτρόδια (Σχήμα 1-Β) (διαμέτρου 2-5mm), ανάμεσα στα οποία σχηματίζεται η γέφυρα υγρού (Σχήμα 1-Δ), όπως αναφέρεται σε όλες τις παραπάνω αξιώσεις.a. Two cylindrical electrodes (Figure 1-B) (diameter 2-5mm), between which the liquid bridge (Figure 1-D) is formed, as mentioned in all the above claims. β. Ένα αγώγιμο ρευστό (10-20μΙ) για τον σχηματισμό της γέφυρας υγρού, όπως αυτό αναφέρεται σε όλες τις παραπάνω αξιώσεις (Σχήμα 1-Δ).b. A conductive fluid (10-20µl) to form the liquid bridge as mentioned in all the above claims (Figure 1-D). γ. ένα δεύτερο ρευστό, το οποίο περιβάλει την γέφυρα υγρού, όπως περιγράφεται στην αξίωση 1 και εισέρχεται μέσα στην γέφυρα στην περίπτωση των αξιώσεων 3 και 4 (Σχήμα 1-Η) και όπως αναφέρεται στην αξίωση 5, διακριτής αγωγιμότητας από το πρώτο, δηλαδή το υγρό της γέφυρας, για τις περιπτώσεις προσδιορισμού διεπιφανειακής τάσης μεταξύ δυο υγρών φάσεων και της σταθερότητας των διεπιφανειών υγρού/υγρού.c. a second fluid, which surrounds the liquid bridge as described in claim 1 and enters the bridge in the case of claims 3 and 4 (Figure 1-H) and as stated in claim 5, of distinct conductivity from the first, i.e. the liquid of the bridge, for the determination of interfacial tension between two liquid phases and the stability of liquid/liquid interfaces. δ. Έδρανα στήριξης για κάθε ένα από τα κυλινδρικά ηλεκτρόδια, ώστε το υγρό της γέφυρας να μπορεί να έρθει σε επαφή με το περιβάλλον ρευστό, όπως περιγράφεται σε όλες τις προηγούμενες αξιώσεις (Σχήμα 1-Θ).d. Support bearings for each of the cylindrical electrodes so that the bridge fluid can contact the surrounding fluid, as described in all preceding claims (Figure 1-Θ). ε. Όργανο μικρομετρικής ρύθμισης και μέτρησης της απόστασης μεταξύ των ηλεκτροδίων (Σχήμα 1-Α), η οποία καί μεταβάλλεται από 3-6mm, για τον προσδιορισμό της διεπιφανειακής τάσης καί της σταθερότητας των διεπιφανειών υγρού/υγρού καί υγρού αερίου.e. Instrument for micrometric adjustment and measurement of the distance between the electrodes (Figure 1-A), which varies from 3-6mm, to determine the interfacial tension and the stability of liquid/liquid and liquid gas interfaces. στ. Μία σύριγγα (Σχήμα 1-Γ) για την εισαγωγή αέρα ή υγρού στην γέφυρα υγρού, όπως περιγράφεται στις αξιώσεις 1,3, 4, 5, 6.f. A syringe (Figure 1-C) for introducing air or liquid into the liquid bridge as described in claims 1, 3, 4, 5, 6. ζ. Μία αντλία (Σχήμα 1-Ε) για την αναπαραγωγή των συνθηκών αποστράγγισης για όλες τις προηγούμενες αξιώσεις.g. A pump (Figure 1-E) to reproduce the drainage conditions for all the preceding claims. η. Μία γεννήτρια συχνοτήτων (Σχήμα 1-Ζ) για τη παραγωγή εναλλασσόμενου ηλεκτρικού σήματος επιθυμητού τύπου/πλάτους/συχνότητας (10-1000kHz), το οποίο διεγείρει ηλεκτρικά τη γέφυρα υγρού, όπως αναφέρεται σε όλες τις προηγούμενες αξιώσεις.h. A frequency generator (Figure 1-G) for producing an alternating electrical signal of desired type/amplitude/frequency (10-1000kHz), which electrically excites the liquid bridge as recited in all preceding claims. θ. Όργανο μέτρησης της ηλεκτρικής αντίστασης (αγωγιμότητας) (Σχήμα 1-ΣΤ), όπως περιγράφεται σε όλες τις προηγούμενες αξιώσεις.i. Instrument for measuring electrical resistance (conductivity) (Figure 1-F), as described in all preceding claims.
GR20200100562A 2020-09-16 2020-09-16 Method for the determination of interfacial tension between liquids and study of the liquidgas and liquid-liquid interface stability GR1010076B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GR20200100562A GR1010076B (en) 2020-09-16 2020-09-16 Method for the determination of interfacial tension between liquids and study of the liquidgas and liquid-liquid interface stability

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GR20200100562A GR1010076B (en) 2020-09-16 2020-09-16 Method for the determination of interfacial tension between liquids and study of the liquidgas and liquid-liquid interface stability

Publications (1)

Publication Number Publication Date
GR1010076B true GR1010076B (en) 2021-09-15

Family

ID=78464128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
GR20200100562A GR1010076B (en) 2020-09-16 2020-09-16 Method for the determination of interfacial tension between liquids and study of the liquidgas and liquid-liquid interface stability

Country Status (1)

Country Link
GR (1) GR1010076B (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU712742A1 (en) * 1978-08-30 1980-01-30 Институт Химии Нефти И Природных Солей Ан Казахской Сср Device for measuring interfacial surface tension
DE2916036A1 (en) * 1979-04-20 1980-11-06 Licentia Gmbh Conducting fluid surface tension measurement method - uses contact electrodes to detect delay in level change within capillary tube
DE3303940A1 (en) * 1983-02-05 1984-08-09 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Method and device for measuring the surface tension of liquids
RU2035034C1 (en) * 1991-04-22 1995-05-10 Юрий Витальевич Гаврюшенко Device for determining surface tension of liquid
EP1092970A2 (en) * 1999-10-16 2001-04-18 Sita Messtechnik GmbH Method and device for measuring the foaming properties of liquids

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU712742A1 (en) * 1978-08-30 1980-01-30 Институт Химии Нефти И Природных Солей Ан Казахской Сср Device for measuring interfacial surface tension
DE2916036A1 (en) * 1979-04-20 1980-11-06 Licentia Gmbh Conducting fluid surface tension measurement method - uses contact electrodes to detect delay in level change within capillary tube
DE3303940A1 (en) * 1983-02-05 1984-08-09 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Method and device for measuring the surface tension of liquids
RU2035034C1 (en) * 1991-04-22 1995-05-10 Юрий Витальевич Гаврюшенко Device for determining surface tension of liquid
EP1092970A2 (en) * 1999-10-16 2001-04-18 Sita Messtechnik GmbH Method and device for measuring the foaming properties of liquids

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Krebs et al. Coalescence dynamics of surfactant-stabilized emulsions studied with microfluidics
Ghosal Effect of salt concentration on the electrophoretic speed of a polyelectrolyte through a nanopore
Ward et al. Microfluidic flow focusing: Drop size and scaling in pressure versus flow‐rate‐driven pumping
Małysa Wet foams: formation, properties and mechanism of stability
Kim et al. A study of dynamic interfacial mechanisms for demulsification of water-in-oil emulsions
Manev et al. Critical thickness of microscopic thin liquid films
Li et al. Viscosity measurements using microfluidic droplet length
Floudas et al. Effect of pressure on the segmental and chain dynamics of polyisoprene. Molecular weight dependence
Anthony et al. Initial regime of drop coalescence
Prud’Homme et al. Experimental results on foam rheology
Cunha et al. Mathematical modeling of the destabilization of crude oil emulsions using population balance equation
Liggieri et al. Measurement of the surface dilational viscoelasticity of adsorbed layers with a capillary pressure tensiometer
Pismensky et al. Model and experimental studies of gravitational convection in an electromembrane cell
Stubenrauch et al. Aqueous foams stabilized by n-dodecyl-β-d-maltoside, hexaethyleneglycol monododecyl ether, and their 1: 1 mixture
Dinh et al. Effect of a surfactant mixture on coalescence occurring in concentrated emulsions: the hole nucleation theory revisited
GR1010076B (en) Method for the determination of interfacial tension between liquids and study of the liquidgas and liquid-liquid interface stability
Opedal et al. Enhanced sedimentation and coalescence by chemicals on real crude oil systems
Alexandrov et al. Surface dilatational rheology measurements for oil/water systems with viscous oils
Wan et al. Phase inversion of a solid‐stabilized emulsion: Effect of particle concentration
Yazhgur et al. Drainage in a rising foam
Sauer et al. Surface light scattering studies of dipalmitoylphosphatidylcholine monolayers at the air/water and heptane/water interfaces
Alberini et al. Influence of DC electric field upon the production of oil-in-water-in-oil double emulsions in upwards mm-scale channels at low electric field strength
Macías‐Salinas et al. Axial mixing in modern packings, gas, and liquid phases: II. Two‐phase flow
Nandi et al. Suppression of coalescence in surfactant stabilized emulsions by shear flow
Varka et al. On the use of electrical conductance measurements for the stability of oil-in-water Pickering emulsions

Legal Events

Date Code Title Description
PG Patent granted

Effective date: 20211013