Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Rheological changes at the air-liquid interface and examining different kind of magnetic needles
Karlstad University, Faculty of Technology and Science, Department of Chemical Engineering.
2015 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Reologiska förändringar vid luft-vätskeskikt, samt utvärdering av olika sorters magnetiska nålar (Swedish)
Abstract [en]

The main objective in this work was to learn how the instrument, the Interfacial Shear

Rheometer (ISR400), worked and to investigate how the rheological properties, storage

modulus (elasticity), G' and loss modulus (viscous), G'', changes when the surface

pressure at the air-liquid interphase changes. The second objective were to examine the

different kind of magnetic needles used in the experiments and to conclude which type of

needle is best for its specific field of analysis.

It was concluded that the relative heavy needle with mass 70.6 mg and length 50 mm

was best for systems where the viscous and elastic components are significantly large,

where the inertia of the needle is not dominant. It also worked of using the heavier needle

for a system of phospholipids.

For the hydroxystearic acid (HSA) experiment that were tested on NaCl sub-phase there

was a clear improvement after switching from the heavy needle (mass 41.5 mg; length 51

mm) to the relative lighter needle (mass 6.94 mg; length 34.7 mm). The values for the

dynamic modulus therefore had a better agreement with reference literature.

A spread layer of class II hydrophobins (HFBII) could be compressed to a surface

pressure of 46 mNm-1. The G' and G'' values from the frequency sweep were discarded

because the monolayer turned into a very viscous-like liquid, and the oscillating needle,

after compression, was kind of stuck in the sub-phase and moved very staggering during

a frequency sweep.

The needle comparison experiment with silica particles 10 wt% Bindzil CC30 (BCC30),

at pH 3.5 was done to see if there was any difference in the sensitivity for the needles at

the interface which consisted of a pure 10 mM NaCl solution or a 10 mM NaCl solution

with BCC30 added to it. The differences were negligible in terms of surface tension but

there was a clear difference between the heavy needle and the light needle, when

oscillating at higher frequencies (>≈6 rad/s).

With this study, the understanding of ISR400 has increased largely. Several issues have

been addressed and the results provide a good basis for further studies within the many

areas the instrument can be used for. Despite the project's time limit, and the fact that the

instrument was new and untested where the project was carried out, focus areas were

prioritized so good results could be achieved within reasonable goals.

Abstract [sv]

Huvudmålet med detta arbete var att lära sig hur instrumentet ytskiktsreometern

(ISR400) fungerade och undersöka hur de reologiska egenskaperna, elasticitetsmodulen

G' och viskositetsmodulen G'', kommer att förändras när det sker en förändring för

yttrycket vid gränsskiktet mellan luft och vätska.

Det sekundära målet var att undersöka vilken typ av magnetiska nålar som är bäst att

använda för respektive gränsskiktssystem.

Av att använda den tyngre nålen med massan 70.6 mg och längden 50 mm kunde man

dra slutsatsen att den är bäst att använda för system där de viskösa och elastiska

komponenterna är signifikant stora, där nålens tröghet inte är dominant. Den fungerade

även att mäta med i ett fosfolipidsystem.

I experimentet med 12-hydroxy-stearinsyra (HSA) som utfördes på en subfas av NaCl,

syntes en klar förbättring efter att byta från en tyngre nål (massa 41.5 mg; längd 51 mm)

till en lättare (massa 6.94 mg; längd 34.7 mm). Värdena för dynamiska modulen stämde

därför bättre överens med referenslitteraturen.

Det utspridda lagret av klass II hydrophobins (HFBII) kunde komprimeras upp till

yttrycket 46 mNm-1. Värdena för G' och G'' förkastades därför att monolagret

förvandlades till en väldigt viskösliknande vätska, och den oscillerande nålen, efter

kompressionen, satt fast i denna tröga vätska och rörde sig väldigt hackigt och

oregelbundet under tiden ett frekvenssvep utfördes.

Då en jämförelse av olika typer av nålar genomfördes med kiseldioxidpartiklar (10 %

(viktsprocent) Bindzil CC30 med pH 3.5), för att se om det är någon skillnad i känslighet

för nålarna vid gränssnittet, som bestod av en ren 10 mM NaCl-lösning eller en 10 mM

NaCl-lösning med tillsatt BCC30. Skillnaderna var försumbara gällande ytspänningen,

men det var en klar skillnad mellan den tunga nålen och den lätta nålen vid oscillering vid

höga frekvenser (>≈6 rad/s).

I och med detta arbete så har förståelsen för hur ISR400 fungerar förbättrats mycket

sedan starten. Flera frågeställningar har behandlats och resultaten ger en bra grund för

fortsatta studier inom de många områden som utrustningen kan användas till. Trots

projektets tidsbegränsning, och det faktum att instrumentet var nytt och oprövat på

platsen där detta arbete utfördes, så prioriterades fokusområden så att goda resultat kunde

uppnås inom rimliga mål.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 37 p.
Keyword [en]
Interfacial Shear Rheometer, rheometry, magentic needles, oscillation, surface chemistry, modulus, elastic, viscous, viscoelasticity
Keyword [sv]
Reologi, elasticitetsmodul, oscillering, magnetiska nålar, viskositet, viskoelasticitet
National Category
Other Chemistry Topics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kau:diva-36540OAI: oai:DiVA.org:kau-36540DiVA: diva2:823613
External cooperation
Ytkemiska Institutet (YKI)
Subject / course
Chemical Engineering
Educational program
Engineering: Chemical Engineering (300 ECTS credits)
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-06-24 Created: 2015-06-18 Last updated: 2015-06-24Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Rheological changes(1462 kB)142 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1462 kBChecksum SHA-512
88303f95c81612bb686612077a3dacd617ba38aa62ba3810d07b895f3acb8be228d9002df7f11f7ab112b217a15aea29faa53db6ca4a086badbac663e2a5fea1
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Department of Chemical Engineering
Other Chemistry Topics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 142 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 138 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf