2011 Konferensi Internasional tentang ilmu fisika dan teknologi (ICPST 2011)

Adsorpsi anionik, kationik dan Nonionic batu Surfaktan karbonat di hadapan keseluruhan

Partikel Nano ZrO2 Pouriya Esmaeilzadeh , Alireza Bahramian, Zahra Fakhroueian

Petroleum industri proses desain, Teheran Selatan cabang, Universitas Azad, Teheran, Iran. Institut

teknik perminyakan, P.O.Box:11155-4563, Universitas Teheran, Iran.

Abstrak

Adsorpsi surfaktan pada antarmuka cair- padat sangat penting untuk pengontrol basah,

pelumas, deterjen dan pengapungan mineral. Kami telah mempelajari adsoprsi berdasarkan

berbagai jenis surfaktan, kationik (lauryl trimethylammonium bromida, DTAB), anionik

(sodium lauryl sulfate, SDS) dan bebas-anionik (lauryl alkohol-7 mol ethoxylate, LA7) pada

batu karbonat dalam partikel nano bulat zirkonium oksida (17-19nm). Keseluruhan partikel

nano ZrO2 dengan struktur tetrahedral berdampak signifikan terhadap adsorpsi surfaktan

pada batu karbonat. Kami telah menggunakan pengukuran konduktivitas untuk menentukan

tingkat adsorpsi surfaktan pada antarmuka batu. Konduktivitas DTAB dalam larutan yang

mengandung bubuk kalsit lebih sedikit dari surfaktan lain dengan keseluruhan partikel nano

ZrO2. Kami juga telah menyelidiki adsorpsi surfaktan di antarmuka udara-air. Berdasarkan

percobaan kami, kehadiran partikel nano dapat meningkatkan aktivitas permukaan dan

adsorpsi permukaan surfaktan melalui gaya elektrostatik atau pembentukan diri struktur-

nano. Cahaya dinamis penataan data menunjukkan serupa agregasi jumlah partikel nano

dengan keberadaan partikel nano.

1. Pengenalan

Adsorpsi surfaktan dari larutan berpori ini sangat penting dalam pemulihan minyak yang

disempurnakan (EOR) dari waduk minyak. Surfaktan akibat adsorpsi di bebatuan

reservoir merusak efektivitas larutan kimia yang disuntikkan untuk mengurangi minyak

tegangan permukaan (IFT) dan membuat proses ekonomi unfeasible [1]. Surfaktan

adsorpsi untuk antarmuka padat-cair terjadi dengan mentransfer surfaktan molekul dari

fase solusi massal ke antarmuka padat-cair. Fenomena ini terjadi jika antarmuka sangat

disukai oleh surfaktan dibandingkan dengan solusi massal [2]. Surfaktan monomer

adsorbsi agregat dan struktur terbentuk seperti misel pada konsentrasi tinggi surfaktan.

Struktur ini disebut hemimicelles dan memiliki satu atau dua lapisan surfaktan. Bentuk

struktur pada permukaan padat, adsorpsi surfaktan tambahan dapat dengan cepat

meningkat sampai membolehkan lengkap dari surfaktan meliputi permukaan padat. Jadi

mengikuti tren variasi dalam beberapa istilah seperti surfaktan adsorpsi pada karbonat

batu atau tegangan permukaan dapat menyebabkan interaksi surfaktan-padat.

Adsorpsi surfaktan pada antarmuka padat-cair memiliki peran penting dalam banyak

aplikasi teknologi dan industri. Perilaku surfaktan pada antarmuka ditentukan oleh

jumlah pasukan, termasuk tarik-menarik elektrostatik, ikatan kovalen, ikatan hidrogen,

hidrofobik ikatan dan solvasi berbagai spesies [3]. Untuk ion surfaktan, interaksi

elektrostatik yang hampir faktor pengendali. Jika surfaktan dan adsorben bermuatan,

proses adsorpsi cepat. Untuk kasus demikian pula muatan surfaktan dan adsorben

proses lambat atau bahkan jarang digunakan.

Nano partikel yang digunakan seperti surfaktan sering berkaitan dengan mereka

sebagai menstabilkan aditif seperti sistem dispersi dalam berbagai bidang kepentingan

praktis [4, 5]. Nano partikel mempengaruhi perilaku antar muka dan proses adsorpsi.

Interaksi antara nano partikel dan surfaktan memainkan peran utama dalam

penggunaan luas nanofluida dalam aplikasi industri dan teknis seperti stabilitas koloid

dan deterjen. Ma et al. [6] melaporkan pengaruh tegangan antermuka partikel nano SiO

merupakan solusi efektif surfaktan. Mereka menemukan bahwa kehadiran partikel nano

bermuatan negatif meningkatkan anionik adsorpsi surfaktan pada antarmuka udara-air

dan meningkatkan interaksi sesamanya. Sharma et al. [7] mempelajari adsorpsi

surfaktan non-ionik pada silika nano partikel dan mekanisme adsorpsi dalam

pembentukan bilayer. Dalam studi ini, kami melaporkan perilaku surfaktan cair-cair, cair-

udara, dan substrat karbonat dalam keberadaan keseluruhan partikel nano ZrO2. Udara-

air permukaan tegangan dan konduktivitas eksperimental telah dilakukan. Konduktivitas

pengukuran nanofluida digunakan sebagai metode untuk mengukur adsorpsi nanofluida

dalam batu karbonat. Dalam studi ini, homogen bulat partikel nano ZrO2 dan

diaplikasikan bersama dengan berbagai solusi surfaktan sebagai ramah nanofluida

dalam air, kemudian mempelajari adsorpsi surfaktan dan nanofluida kalsit.

2. Metodelogi

2.1 Bahan: C12TAB ( dodecyltrimethylammonium bromida ), SDS ( natrium dodecyl

sulfat ), LA7 ( lauryl alcohol- 7 mole ethoxylated ), partikel nano ZrO2 (disiapkan di

dalam laboratorium kami ), n-heptana dan kalsit, CaCO3 yang digunakan bersama

dengan air suling .

2.2 Persiapan sampel: untuk setiap surfaktan, kami telah melakukan berbagai solusi

disebut solusi dasar, dengan 5 konsentrasi yang berbeda yaitu, 0.001, 0,01, 0,1, 1

dan 5 cmc dari surfaktan. Nanofluida yang disiapkan dengan menambahkan nano

partikel ZrO2 untuk solusi dasar. Kami telah menggunakan 3 konsentrasi yang

berbeda untuk partikel nano ZrO2 dalam nanofluida. Konsentrasi ini adalah 0.001,

0,01 dan 0,05 sdg / 100ml. Kami juga sudah menyiapkan referensi nanofluida yang

berisi hanya partikel nano (dengan konsentrasi yang disebutkan) dan tidak ada

surfaktan yang digunakan dalam sistem.

3. Hasil dan diskusi

3.1 Surfaktan adsorpsi pada batu CaCO3; Pengukuran konduktivitas

Efek keseluruhan partikel nano ZrO2 pada adsorpsi surfaktan atas batu CaCO

ditentukan oleh konduktivitas pengukuran. Batu karbonat yang ditambahkan ke solusi

dasar dan nanofluida adalah dalam bentuk bubuk dengan jumlah tertentu. Pengukuran

konduktivitas dinamis, kita bisa menentukan variasi konduktivitas untuk setiap solusi dan

plot mereka versus waktu. Gambar. 1 menunjukkan bahwa konduktivitas menurun lebih

bila ada partikel nano dalam sistem dan pengurangan tergantung pada konsentrasi

partikel nano langsung. Efek dapat disebabkan tolakan elektrostatik antara nanopartikel

dan surfaktan.

Gambar. 1 Perbandingan konduktivitas versus waktu untuk larutan yang mengandung

0.01 cmc SDS (dalam kehadiran kalsit bubuk). () hanya surfaktan solusi, (b) (c) dan (d)

menentukan 0.001, 0,01 dan 0,05 gr keseluruhan ZrO partikel nano berair dispersi

masing-masing.

Mengingat kinetik adsorpsi DTAB pada antarmuka larutan-substrat, dapat

disimpulkan bahwa adsorpsi DTAB dalam batu karbonat terdapat partikel nano

keseluruhan ZrO dalam bentuk struktur-Nano dan tingkat lebih dari adsorpsi SDS.

Nonionik LA7, meskipun bentuk struktur-nano surfaktan jauh lebih rendah daripada

kasus lain. Hal ini juga mengamati tingkat adsorpsi dalam semua kasus lain di cmc dan

konsentrasi yang lebih tinggi.

3.2 Tegangan permukaan pengukuran

Kami telah mempelajari adsorpsi surfaktan di udara-air dengan mengukur tegangan

permukaan dengan metode cincin. Pengukuran dilakukan untuk nanofluida, solusi dasar

dan referensi nanofluida, dan kemudian data dibandingkan bersama-sama. Semua

percobaan berlangsung di bawah tekanan ambient kondisi suhu antypical 23. Hal ini

ditemukan bahwa kehadiran keseluruhan partikel nano ZrO2 hampir tidak berpengaruh

pada tegangan permukaan DTAB dan LA7, sementara hanya mengurangi tegangan

permukaan di SDS sistem (Figur2). Seperti yang disebutkan sebelumnya, penurunan

tegangan permukaan terjadi karena tolakan elektrostatik dan adsorpsi konsekuen SDS

molekul ke permukaan.

Gambar. 2 Permukaan ketegangan sebagai fungsi dari SDS konsentrasi: SDS solusi udara

antarmuka; (), () dan () merujuk pada sistem SDS solusi dengan 0,001, 0.01 dan 0,05 gr

keseluruhan ZrO partikel nano berair dispersi masing-masing.

3.3 Dinamis cahaya hamburan tes (DLS) dan SEM gambar partikel nano

Dengan bantuan tes DLS, kita dapat menentukan ukuran rerata distribusi agresi

nano dangan nanofluida. Kami melakukan tes untuk nanofluida (0,001 gr keseluruhan

partikel nano ZrO2) yang mengandung SDS dan Dsurfactants. Pada konsentrasi cmc

surfaktan, ukuran rata-rata untuk kationik surfaktan ditentukan 126 nm, tetapi untuk SDS

surfaktan ditunjukkan 130 nm (gambar. 3-a). Menurut Smages, sosok. 3-b, partikel nano

adalah ukuran nm 17-19. Dengan demikian, kami memiliki agregasi partikel nano dalam

kehadiran surfaktan dalam solusi larutan.

Gambar. 3 Rerata distribusi SDS surfaktan (3-a) dan SEM gambar partikel nano (3-b)

3. Kesimpulan

Kami telah menunjukkan bahwa adsorpsi dari surfaktan pada padat-cair dan antarmuka

udara-cair dengan penekanan pada sistem yang mengandung kedua surfaktan dan

partikel nano. Hasil menunjukkan bahwa tegangan antarmuka dapat menurunkan

konsentrasi surfaktan. Penambahan nanopartikel ZrO2 meningkatkan aktivitas

permukaan sds, maka yang lebih adsorpsi antarmuka cairan/cairan. Pemukaan adsorpsi

surfaktan kationik dan non-ionik nano partikel yang dideduksi akibat pembentukan

struktur nano pada permukaan kalsit.