معادله کشش بین‌سطحی فاز آلی ـ آب در حضور ماده فعال در سطح سدیم دودسیل سولفات (SDS)

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

این مطالعه یک معادله ترمودینامیکی جدید برای کشش بین ­سطحی در سطح ­تماس فاز آلی ـ آب در حضور ماده فعال در سطح یونی ارایه می­ دهد. ماده فعال در سطح آنیونی سدیم دودسیل سولفات (SDS) برای درستی صحت معادله به‌دست‌آمده انتخاب‌شده‌ است. دما 25 درجه سلسیوس و فشار 1 اتمسفر از مرجع در نظر گرفته ­شده ­اند. نتیجه­ های به دست آمده نشان می‌دهد که معادله جدید می­ تواند کشش بی ن­سطحی فاز آلی-آب در حضور تک ماده فعال در سطح را به ­خوبی توصیف کند. در این مطالعه هیدروکربن­ هایی چون نرمال هپتادکان، نرمال دکان، نرمال نونان، نرمال اوکتان، نرمال هگزان، 1-اوکتن، 1-هگزن، نرمال سیکلوهگزان، نرمال بوتیل­بنزن و بنزن به‌عنوان فاز آلی در نظر گرفته­ شده­اند. دو پارامتر­ 1) مساحت مولار و 2) ضریب توزیع توده ـ سطح ماده فعال سطحی، با برازش منحنی داده ­های آزمایشگاهی به‌دست‌آمده‌اند. در همه موردهای بررسی‌شده، خطاهای معادله پیشنهادی این مطالعه نسبت به یکی از آخرین پژوهش ­های پیشین کم ­تر است. بازه ­ی میانگین مربع­ های خطا (MSE) برای معادله پیشنهادی 2(mn/m) 1/5-5/0 و برای معادله پیشین 2(mn/m) 9/23-8/1 است. نتیجه­ ها سازگاری خوبی را با داده­ های آزمایشگاهی در غلظت‌های کم­تر و نزدیک به غلظت بحرانی مایسل (CMC) نشان می­ دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Ahmed T.,  "Reservoir Engineering Handbook",  Gulf Professional Publishing (2006).

[2] Lake L.W.,  "Enhanced Oil Recovery",  Prentice Hall (1989). 

[3] Thomas S., Ali S.F., Status and Assessment of Chemical oil Recovery Methods, Energy Sources, 21(1-2): 177-189 (1999).

[4] Rosen M.J., Kunjappu J.T., "Surfactants and Interfacial Phenomena", John Wiley & Sons (2012).

[5] Rehfeld S.J., Adsorption of Sodium Dodecyl Sulfate at Various Hydrocarbon-Water Interfaces, The Journal of Physical Chemistry, 71(3(: 738-745 (1967).

[6] Gurkov T.D., Dimitrova D.T., Marinova K.G., Bilke-Crause C., Gerber C., Ivanov I.B., Ionic Surfactants on Fluid Interfaces: Determination of the Adsorption; Role of the Salt and the Type of the Hydrophobic Phase, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 261(1): 29-38 (2005).

[7] Lucassen-Reynders E.H.,  "Anionic Surfactants: Physical Chemistry of Surfactant Action",  Marcel Dekker (1981).

[8] Cadenhead D.A., Danielli J.F.,  "Progress in Surface and Membrane Science",  Elsevier (2016).

[9] Frumkin A., Surface Tension Curves of Higher Fatty Acids and the Equation of Condition of the Surface Layer, Z. Phys. Chem, 116: 466-484 (1925).

[10] Langmuir I., The Constitution and Fundamental Properties of Solids and Liquids. II. Liquids. 1, Journal of the American Chemical Society, 39(9): 1848-1906 (1917).

[11] Rosen M.J., Murphy D.S., Effect of the Nonaqueous Phase on Interfacial Properties of Surfactants. 2. Individual and Mixed Nonionic Surfactants in Hydrocarbon/water Systems, Langmuir, 7(11): 2630-2635 (1991).

[12] Fainerman V., Zholob S., Miller R., Adsorption Kinetics of Oxyethylated Polyglycol Ethers at the Water-Nonane Interface, Langmuir, 13(2): 283-289 (1997).

[13] Fainerman V., Makievski A., Miller R., Surfactant Adsorption Isotherms Considering Molecular Reorientation or Aggregation at Liquid/Fluid Interfaces, Reviews in Chemical Engineering, 14(6): 373-407 (1998).

[14] Mulqueen M., Blankschtein D., Theoretical and Experimental Investigation of the Equilibrium Oil-Water Interfacial Tensions of Solutions Containing Surfactant Mixtures, Langmuir, 18(2): 365-376 (2002).

[15] Mulqueen M., Blankschtein D., Prediction of Equilibrium Surface Tension and Surface Adsorption of Aqueous Surfactant Mixtures Containing Ionic Surfactants, Langmuir, 15(26): 8832-8848 (1999).

[16] Mulqueen M., Blankschtein D., Prediction of Equilibrium Surface Tension and Surface Adsorption of Aqueous Surfactant Mixtures Containing Zwitterionic Surfactants, Langmuir, 16(20): 7640-7654 (2000).

[17] Bahramian A., Zarbakhsh A., Interfacial Equation of State for Ionized Surfactants at Oil/Water Interfaces, Soft Matter, 11(32): 6482-6491 (2015). 

[18] Butler J., "The Thermodynamics of the Surfaces of Solutions", Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character, 135(827): 348-375 (1932).

[19] Fainerman V., Lucassen-Reynders E., Adsorption of Single and Mixed Ionic Surfactants at Fluid Interfaces, Advances in Colloid and Interface Science, 96(1): 295-323 (2002).

[20] Prausnitz J.M., Lichtenthaler R.N., de Azevedo E.G.,  "Molecular Thermodynamics of Fluid-Phase Equilibria",  Pearson Education (1998).

[21] Lucassen-Reynders E., Surface Equation of State for Ionized Surfactants, The Journal of Physical Chemistry, 70(6): 1777-1785 (1966(.

[22] Vaughn M.W., Slattery J.C., A Surface Equation of State for a Partially Soluble Ionized Surfactant, Journal of Colloid and Interface Science, 195(1): 1-7 (1997).

[23] Robinson R.A., Stokes R.H., "Electrolyte Solutions",  Courier Corporation (2002).

[24] Hutchinson E., Films at Oil-Water Interfaces. I, Journal of Colloid Science, 3(3): 219-234 (1948).

[25] Bahramian A., Thomas R.K., Penfold J., The Adsorption behavior of Ionic Surfactants and Their Mixtures with Nonionic Polymers and with Polyelectrolytes of Opposite Charge at the Air–Water Interface, The Journal of Physical Chemistry B, 118(10): 2769-2783 (2014).

[26] Staples E., Penfold J., Tucker I., Adsorption of Mixed Surfactants at the Oil-Water Interface, The Journal of Physical Chemistry B, 104(3): 606-614 (2000).

[27] Wackerly D., Mendenhall W., Scheaffer R.L., "Mathematical Statistics with Applications", Nelson Education (2007).