The interfacial behaviour of a material is an important characteristic,
controlled mainly by surface properties, one of the most
important of which is the surface free energy. Thermodynamically,
surface free energy of a solid is the required work to reversibly create
a unit area of a surface. It is, in fact, an excess energy on the
material surface which arises from fewer bonds between surface
molecules comparing to bulk molecules. This energy is analogous
to surface tension of liquids in which the atoms are able to move
from the higher-energy surface to the lower-energy bulk, resulting
in changes in the surface area. However, geometry and mechanical
state of solids affect the apparent values of surface energy and therefore, makes its measurement more
complex than that of liquid surface tension. The surface energy
of solids plays a key role in the industrial processes that rely on
wetting phenomena and coating process, such as polymers, pharmaceuticals,
surfactants, and mineral processing. Understanding
the surface characteristics of materials and the effect of the collectors
and depressants on mineral surface chemistry is a necessity of
modern flotation. In an aqueous suspension, different phenomena
occur as a result of different interfacial reactions between molecules.
For example, the wetting process occurs when the adhesion
force between a solid and liquid is greater than the cohesion force
between the liquid’s molecules. The applicability of IGC to flotation
was introduced by Ali et al. It was shown that IGC is a powerful
technique for determining the surface energy of galena and
quartz at different surface coverages; however, the effect of
reagent addition was not investigated.
The surface energy of solids is defined as the sum of dispersive
and specific (acid–base) components. The dispersive component,
also called non-specific interactions, is attributed to molecular
interactions due to London (van der Waals) forces. The specific
component (also termed acid–base interactions) results from polar
interactions such as hydrogen bonding and electron donor–acceptor
behaviour. However, for a real solid, a single value is not considered
as the energy of the whole surface of the solid; rather, there is a
range of energetic sites of different levels. Altering the distribution
of the energetic sites of higher and lower energy on a solid surface
causes surface energy heterogeneity, which affects intermolecular
interactions between surfaces. Different parameters related to surface
heterogeneity have been studied, including the ratio of hydrophilic
and hydrophobic sites on the surface existence of hetero atoms and functional groups on the surface also impurities, oxidized surfaces, and
crystal orientation. Inverse gas chromatography provides important information
such as surface area, surface energetics, work of adhesion, and surface energy heterogeneity. In this method, the sample is placed
in a column (most commonly a glass tube) and characterized by
passing solutes (called molecular probes) through the column.
Adsorption and desorption phenomena occur at the sample which
result in delayed exit of the probe from the column (retention).
Therefore the fundamental data obtained from IGC is a plot of
the detector signals as a function of retention time (Fig. 1). The
retention time refers to the time the probe molecules require to
generate a peak as a result of interactions with the stationary
phase. Various characteristics of materials can be calculated by
analysing the nature and quantity of these interactions.
The surface energy of a solid can be obtained from IGC by applying
various relationships. The two commonly used approaches for
characterizing surface energetics of materials are the Dorris–Gray
and Schultz methods. Dorris and Gray (1980) developed their
method based on the contribution of CH2 groups in the free energy
of desorption of n-alkane at zero surface coverage. Schultz et al.
proposed a method for determining the dispersive component of
a solid’s surface energy on the base of applying n-alkanes as probe
molecules at zero surface coverage (Schultz et al. 1987; Schultz
and Lavielle 1989). In this study, the Schultz approach was applied to calculate the
dispersive component of the surface energy and specific free energies
of quartz with different polar probe molecules. Eq. (1) shows
the relationship between the different parameters:where R is the gas constant (J mol1 K1), T is absolute temperature
(K); VN is net retention volume (ml g1); NA is Avogadro’s constant
(mol1), a is the cross sectional area of the probe molecule (m2);
and cDS
and cDL
are dispersive components of surface free energy of
the solid and probe molecule (mJ m2), respectively. The constant
C depends on the chosen reference. It was shown that the plot of
RTlnVN as a function of a
ffiffiffiffiffi
cDL
q
for a series of n-alkanes is linear
and the slope gives the dispersive surface free energy of the stationary
phase (Fig. 2). The specific free energies of desorption (DG) are determined by
measuring the retention volume of polar probe molecules (e.g. toluene
and dichloromethane) on the samples. Points representing
polar probes are located above the alkane straight line (Fig. 2).
The distance to the straight line is equal to the specific component
พฤติกรรมระหว่างผิวหน้าของวัสดุที่เป็นคุณลักษณะที่สำคัญที่ควบคุมส่วนใหญ่โดยสมบัติ
ที่สำคัญที่สุดที่พื้นผิวฟรีพลังงาน thermodynamically
, พลังงานพื้นผิวของของแข็งเป็นฟรีใช้งานซึ่งพลิกกลับได้สร้าง
หน่วยพื้นที่ของพื้นผิว มันเป็น , ในความเป็นจริง , พลังงานส่วนเกินบน
วัสดุพื้นผิวที่เกิดจากความผูกพันระหว่างพื้นผิว
น้อยลงโมเลกุลเปรียบเทียบกับโมเลกุลขนาดใหญ่ พลังงานนี้จะคล้ายคลึงกับแรงตึงผิวของของเหลว
ที่อะตอมจะสามารถย้าย
จากพลังงานที่สูงกว่าพื้นผิวพลังงานลดลงเป็นกลุ่มที่เกิด
ในการเปลี่ยนแปลงในพื้นที่ผิว อย่างไรก็ตาม เรขาคณิต และสภาพเครื่องจักรกล
ของแข็งมีผลต่อค่าพลังงานที่ชัดเจนของพื้นผิวและจึงทำให้มันมากขึ้น
การวัดซับซ้อนกว่าของความตึงผิวของของเหลว พลังงานพื้นผิว
ของแข็งมีบทบาทในกระบวนการอุตสาหกรรมที่ต้องพึ่งพา
เปียกปรากฏการณ์และกระบวนการเคลือบผิว เช่น โพลิเมอร์ , ยา ,
สารลดแรงตึงผิวและแปรรูปแร่ ความเข้าใจ
ลักษณะพื้นผิวของวัสดุ และผลของการสะสมและเคมีพื้นผิวแร่ยาลด
คือความจำเป็นของลอยที่ทันสมัย ในสารละลายแขวนลอยต่างๆ ปรากฏการณ์
เกิดขึ้นเป็นผลของปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลที่แตกต่างกันระหว่าง .
ตัวอย่างเช่น เปียกกระบวนการเกิดขึ้นเมื่อการยึดติด
บังคับระหว่างของแข็งและของเหลวมีค่ามากกว่าการบังคับ
ระหว่างโมเลกุลของของเหลว การประยุกต์ใช้ IGC เพื่อการลอยตัว
แนะนำ Ali et al . มันแสดงให้เห็นว่า IGC เป็นพลัง
เทคนิคสำหรับการหาพลังงานพื้นผิวของผลึกที่คลุมดำและ
พื้นผิวที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม ผลของการกระทำ ไม่ใช่
นอกจากนี้ตรวจสอบ
พลังงานพื้นผิวของของแข็ง หมายถึง ผลรวมของกระจายตัว
และที่เฉพาะเจาะจง ( กรด–เบส ) ส่วนประกอบ ส่วนที่กระจายตัว
เรียกว่า , ปฏิสัมพันธ์ที่ไม่เฉพาะเจาะจง คือเกิดจากโมเลกุล
ปฏิกิริยาจากลอนดอน ( แวนเดอร์วาลส์ ) กองกำลัง ส่วนประกอบเฉพาะ
( ยังเรียกว่ากรด ( คาใจ ) ผลจากการโต้ตอบขั้วโลก
เช่นพันธะไฮโดรเจน และอิเล็กตรอน และพระนาสิก
พฤติกรรม อย่างไรก็ตาม สำหรับแข็งจริง , ค่าเดียวไม่ถือว่า
เป็นพลังงานของพื้นผิวทั้งหมดของของแข็ง ค่อนข้างมีหลากหลายเว็บไซต์
พลังของระดับที่แตกต่างกันการเปลี่ยนแปลงการกระจาย
ของเว็บไซต์มีพลังสูงและพลังงานต่ำบนพื้นผิวของแข็ง
สาเหตุสามารถพลังงานพื้นผิว ซึ่งส่งผลต่อปฏิสัมพันธ์์
ระหว่างพื้นผิว พารามิเตอร์ต่าง ๆที่เกี่ยวข้องกับพื้นผิว
สามารถได้รับการศึกษา รวมถึงอัตราส่วนของน้ำ
และเว็บไซต์ ) บนพื้นผิวของอะตอมอื่น และมีหมู่ฟังก์ชันบนพื้นผิวและสิ่งสกปรกจากพื้นผิวและ
วางคริสตัล แก๊สโครมาโตกราฟีผกผันให้
ข้อมูลสำคัญ เช่น การนำพื้นที่พื้นผิวพื้นผิวการทำงานของการยึดเกาะ และสามารถพลังงานพื้นผิว ในวิธีนี้ , ตัวอย่างอยู่
ในคอลัมน์ ( มากที่สุดท่อแก้ว ) และลักษณะ
ผ่านสารละลาย ( เรียกว่าโมเลกุลโพรบ ) ผ่านคอลัมน์ และปรากฏการณ์การคายการดูดซับเกิดขึ้น
ผลล่าช้าอย่างที่ออกจากวัดจากคอลัมน์ ( retention ) .
ดังนั้นข้อมูลพื้นฐานที่ได้จาก IGC เป็นพล็อต
เครื่องตรวจจับสัญญาณที่เป็นฟังก์ชันของเวลาเก็บกัก ( รูปที่ 1 )
เวลาการเก็บรักษา หมายถึง เวลาแหย่โมเลกุลต้อง
สร้างจุดสูงสุดที่เป็นผลของการมีปฏิสัมพันธ์กับเฟสอยู่กับที่
ลักษณะต่างๆ ของวัตถุสามารถคำนวณโดย
วิเคราะห์ลักษณะและปริมาณของการโต้ตอบเหล่านี้ .
พลังงานพื้นผิวของของแข็งที่สามารถได้รับจาก IGC โดยใช้
ความสัมพันธ์ต่าง ๆ ทั้งสองมักใช้แนวทาง
บริการค้นหาลักษณะพื้นผิวของวัสดุเป็นดอริส–เทา
และวิธีการ ชูลท์ซ . ดอริส และสีเทา ( 1980 ) การพัฒนาวิธีการของพวกเขา
ขึ้นอยู่กับผลงานของ C ในกลุ่มพลังงานฟรี
ถูกคาย n-alkane ที่ครอบคลุมศูนย์พื้นผิว ชูลท์ซ et al .
เสนอวิธีการกำหนดองค์ประกอบของพื้นผิวของแข็งกระจายตัว
พลังงานบนฐานของการใช้ n-alkanes เป็นโพรบ
โมเลกุลที่ศูนย์ผิวครอบคลุม ( Schultz et al . ชูลท์ซ
lavielle 1987 และ 1989 ) ในการศึกษานี้ ใช้วิธีการ Schultz คำนวณ
ส่วนประกอบกระจายตัวของพื้นผิวพลังงานและพลังงานที่เฉพาะเจาะจงของโมเลกุลโพรบฟรี
ควอทซ์ขั้วที่แตกต่างกัน อีคิว
( 1 ) แสดงความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์ที่แตกต่างกันที่ r คือก๊าซคงที่ ( เจโมล 1 K 1 )T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์ ( K )
; VN เป็นปริมาณการเก็บรักษาสุทธิ ( ml กรัม 1 ) ; นาธุ์พืช
( mol 1 ) , A คือพื้นที่หน้าตัดของโพรบโมเลกุล ( M2 ) ;
และซีดี CDL เป็นส่วนประกอบกระจายตัวของพลังงานอิสระพื้นผิวของ
แข็งและตรวจสอบโมเลกุล ( MJ M 2 ) ตามลำดับ ค่าคงที่
C ขึ้นอยู่กับการอ้างอิงที่เลือก พบว่าโครงเรื่องของ
rtlnvn เป็นฟังก์ชันของ
ffiffiffiffiffi
q
CDL สำหรับชุดของ n-alkanes เป็นเส้นตรง
และความลาดชันให้แก่พื้นผิวพลังงานอิสระของเฟสอยู่กับที่
( รูปที่ 2 ) ฟรีพลังงานที่เฉพาะเจาะจงของการปลดปล่อย ( DG ) จะถูกกำหนดโดยการวัดปริมาตรของขั้วโลก
การตรวจสอบโมเลกุล ( เช่น dichloromethane และโทลูอีน
) ในตัวอย่าง จุดขั้วฟิวส์แทน
ตั้งอยู่เหนืออัลเคน ( รูปเส้นตรง2 ) .
ระยะทางเส้นตรงเท่ากับส่วนที่เฉพาะเจาะจง
การแปล กรุณารอสักครู่..
