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Geschrieben von Xavier Sethu
Bewertet von Dr. Alidad Amirfazli
Geprüft: 28
This is a practical guide to Surface Science for researchers working in the Oil & Gas Industry.
In diesem brandneuen Leitfaden erfährst du alles über:
Lassen Sie uns gleich eintauchen.
The oil and gas industry relies heavily on precise surface property measurements. They actively measure properties like surface tension, sliding angle, surface energy, and contact angle to optimize various applications, including
We use the important surface properties below to understand the behavior of Oil & Gas products and improve their quality.
Young – Laplace-Methode
Polynomiale Methode
Dynamischer Kontaktwinkel
Wenn wir einen Tropfen auf eine feste Oberfläche geben, besteht im Idealfall ein einzigartiger Winkel zwischen der Flüssigkeit und der festen Oberfläche. Den Wert dieses idealen Kontaktwinkels (den sogenannten Young-Kontaktwinkel) können wir mit Hilfe der Young-Gleichung berechnen. In der Praxis ist der Kontaktwinkelwert auf einer Oberfläche aufgrund der Oberflächengeometrie, Rauheit, Heterogenität, Verschmutzung und Verformung nicht unbedingt eindeutig, sondern liegt innerhalb eines Bereichs. Wir nennen die oberen und unteren Grenzen dieses Bereichs den fortschreitenden Kontaktwinkel bzw. den zurückweichenden Kontaktwinkel. Auch die Werte des vor- und zurückgehenden Kontaktwinkels für einen festen Untergrund sind sehr empfindlich. Sie können von vielen Parametern beeinflusst werden, wie z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Homogenität und kleinste Verschmutzung der Oberfläche und der Flüssigkeit. So können z.B. der vor- und zurückgehende Kontaktwinkel einer Fläche an verschiedenen Stellen unterschiedlich sein.
Praktische Oberflächen und Beschichtungen weisen von Natur aus eine Kontaktwinkelhysterese auf, die auf eine Reihe von Gleichgewichtswerten hinweist. Wenn wir statische Kontaktwinkel messen, erhalten wir einen einzigen Wert innerhalb dieses Bereichs. Sich ausschließlich auf statische Messungen zu verlassen, wirft Probleme auf, wie z. B. schlechte Wiederholgenauigkeit und unvollständige Oberflächenbewertung in Bezug auf Haftung, Sauberkeit, Rauheit und Homogenität.
In der Praxis müssen wir die Leichtigkeit der Flüssigkeitsverteilung (Vorschubwinkel) und die Entfernungsleichtigkeit (Rückzugswinkel) einer Oberfläche verstehen, z. B. beim Lackieren und Reinigen. Die Messung von Vorschub- und Rückzugswinkeln bietet eine ganzheitliche Sicht auf die Flüssig-Feststoff-Wechselwirkung, im Gegensatz zu statischen Messungen, die einen beliebigen Wert innerhalb des Bereichs liefern.
Diese Erkenntnisse sind entscheidend für reale Oberflächen mit Variationen, Rauheit und Dynamik und helfen Branchen wie Kosmetik, Materialwissenschaft und Biotechnologie bei der Gestaltung effektiver Oberflächen und der Optimierung von Prozessen.
Erfahren Sie, wie die Kontaktwinkelmessung mit unserem Tensiometer durchgeführt wird
Für ein vollständigeres Verständnis der Kontaktwinkelmessung lesen Sie unsere Kontaktwinkelmessung: Der endgültige Leitfaden
Diese Eigenschaft misst die Kraft, die auf die Oberfläche einer Flüssigkeit wirkt, mit dem Ziel, ihre Oberfläche zu minimieren.
Dynamische Oberflächenspannung
Die dynamische Oberflächenspannung unterscheidet sich von der statischen Oberflächenspannung, die sich auf die Oberflächenenergie pro Flächeneinheit (oder die Kraft, die pro Längeneinheit entlang des Randes einer flüssigen Oberfläche wirkt) bezieht.
Die statische Oberflächenspannung charakterisiert den Gleichgewichtszustand der Grenzfläche von Flüssigkeiten, während die dynamische Oberflächenspannung die Kinetik von Änderungen an der Grenzfläche berücksichtigt. Diese Veränderungen können das Vorhandensein von Tensiden, Additiven oder Schwankungen in Temperatur, Druck und Zusammensetzung an der Grenzfläche beinhalten.
Die dynamische Oberflächenspannung ist essentiell für Prozesse, die schnelle Änderungen an der Flüssig-Gas- oder Flüssig-Flüssig-Grenzfläche beinhalten, wie z. B. Tröpfchen- und Blasenbildung oder Koaleszenz (Änderung der Oberfläche), Verhalten von Schäumen und Trocknung von Lacken (Änderung der Zusammensetzung, z. B. Verdampfung von Lösungsmittel). Wir messen es, indem wir die Form eines hängenden Tröpfchens im Laufe der Zeit analysieren.
Die dynamische Oberflächenspannung gilt für verschiedene Branchen, darunter Kosmetika, Beschichtungen, Pharmazeutika, Farben, Lebensmittel und Getränke sowie industrielle Prozesse, in denen das Verständnis und die Kontrolle des Verhaltens von Flüssigkeitsgrenzflächen für die Produktqualität und Prozesseffizienz unerlässlich ist.
Erfahren Sie, wie die Messung der Oberflächenspannung mit unserem Tensiometer durchgeführt wird
Für ein vollständigeres Verständnis der Oberflächenenergiemessung lesen Sie unsere Oberflächenspannungsmessung: Der endgültige Leitfaden
Erfahren Sie, wie die Messung der Oberflächenenergie mit unserem Tensiometer durchgeführt wird
Für ein umfassenderes Verständnis der Oberflächenenergiemessung lesen Sie unsere Oberflächenenergiemessung: Der ultimative Leitfaden
Der Gleitwinkel misst den Winkel, in dem ein flüssiger Film über eine feste Oberfläche gleitet. Es wird häufig verwendet, um die Rutschhemmung einer Oberfläche zu beurteilen.
Erfahren Sie, wie die Gleitwinkelmessung mit unserem Tensiometer durchgeführt wird
Für ein umfassenderes Verständnis der Gleitwinkelmessung lesen Sie unsere Gleitwinkelmessung: Der endgültige Leitfaden
Within the Oil & Gas industry, several case studies exemplify the advantages of conducting surface property measurements.
Offshore oil platforms face a challenge: their production stream contains significant water that forms a stubborn emulsion with the crude oil due to high surface tension. To break this unwanted bond, engineers actively lower surface tension using carefully chosen surfactants. By measuring contact angle and surface energy, they precisely select the most effective chemicals. This targeted approach improves emulsion destabilization, leading to more efficient water-oil separation and significantly reduced energy consumption during processing.
In a mature oil reservoir, researchers actively employ Enhanced Oil Recovery (EOR) methods to squeeze out more oil. To assess the reservoir rock’s wettability, they precisely measure contact angles. Their discovery of mixed wettability characteristics in the rock leads them to utilize surface energy measurements to design a more effective EOR strategy. By altering the contact angle with specific surfactants or polymers, they modify the interaction between the reservoir rock and injected fluids, ultimately increasing oil recovery.
Offshore pipelines face the wrath of harsh seawater, leading to corrosion and a shortened lifespan. To combat this, engineers actively apply hydrophobic coatings to the pipeline surfaces. Sliding angle measurements play a crucial role in evaluating the performance of these coatings. By achieving a low sliding angle, the coatings effectively repel water, significantly reducing the risk of corrosion and extending the pipeline’s life. This proactive approach also reduces maintenance costs in the long run.
Surface property measurements actively unlock the secrets of reservoir rocks and their fluids. By analyzing these properties, engineers precisely determine the best drilling and production techniques to maximize efficiency and success. Furthermore, surface property measurements play a crucial role in optimizing the drilling mud and cement used to seal the wellbore, ensuring safe and reliable operations.
Bei verbesserten Ölgewinnungstechniken wie der Tensidflutung nutzen Ingenieure aktiv Messungen der Oberflächeneigenschaften, um den Prozess zu optimieren. Sie reduzieren die Oberflächenspannung zwischen Öl und Wasser mithilfe von Tensiden und ermöglichen so eine einfachere Ölgewinnung. Diese Messungen helfen ihnen, die ideale Tensidkonzentration zu bestimmen und die Wirksamkeit des Tensidflutungsprozesses kontinuierlich zu überwachen.
Wenn Sie an der Implementierung dieser oder anderer Anwendungen interessiert sind, kontaktieren Sie uns bitte.
In an industry where precision reigns supreme, where do Oil & Gas manufacturers turn to ensure their products can survive scrutiny? The answer lies in standards and guidelines: the compass that guides cosmetics manufacturers through the complex maze of quality and performance.
Terminology and general principles. General terms, definitions, and general principles for wettability can be utilized with the help of this standard.
ASTM D7334 (advancing angle)
Standard Practice for Surface Wettability of Coatings, Substrates and Pigments by Advancing Contact Angle Measurement.
This document specifies general terms and definitions for wettability. Some general principles are described in Annex A. This document is intended to be used in conjunction with ISO 4618.
Wir hoffen, dass dieser Leitfaden Ihnen gezeigt hat, wie Sie die Oberflächenwissenschaft in der Kosmetikindustrie anwenden können.
Nun möchten wir das Wort an Sie übergeben:
Droplet Lab wurde 2016 von Dr. Alidad Amirfazli, Fakultätsmitglied an der York University, und zwei seiner Forscher, Dr. Huanchen Chen und Dr. Jesus L. Muros-Cobos, gegründet.
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