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FOAMSCAN - EXAMPLE 1

Correlation des propriétés moussantes avec les mesures de rhéologie de surface.

COMPETITION ENTRE LE C12E6 ET LA BSA

 

I/ PROPRIETES MOUSSANTES DE CES DEUX MOLECULES

But :

  • Comparer la moussabilité de deux tensioactifs purs en solutions.

  • Etudier l'influence du mélange des deux tensioactifs sur la formation de mousse.

  • Chercher à corréler ces propriétés moussantes avec des propriétés de surface : tension superficielle et visco élasticités de surface.

 

Produits utilisés :

  • Solution de BSA (Bovin Serum Albumin) à 2 g/l dans un tampon phosphate (pH 6.7)

  • Solution de C12E6 à 0.5 g/l dans un tampon phosphate (pH 6.7)

  • Préparation de 10 solutions dans un tampon phosphate pH 6.7 :

 

Concentration en C12E6 (g/l)

Concentration en BSA (g/l)

% de C12E6 par rapport à la BSA (en poids)

Solution 1

0

2

0 %

Solution 2

0.001

2

0.05 %

Solution 3

0.01

2

0.5 %

Solution 4

0.03

2

1.5 %

Solution 5

0.05

2

2.4 %

Solution 6

0.07

2

3.4 %

Solution 7

0.1

2

4.8 %

Solution 8

0.2

2

9.1 %

Solution 9

0.5

2

20 %

Solution 10

0.5

0

100 %

 

Matériel utilisé :

Le FOAMSCAN.

 

Principe de la mesure :

Formation de la mousse :

La mousse est formée par bullage d'un gaz dans une solution de produits. Le gaz passe à travers un fritté en verre et traverse la solution de liquide. La mousse se forme au-dessus du liquide dans un tube en verre de 3 cm de diamètre et 30 cm de hauteur. Le débit de gaz et la durée de moussage sont contrôlés par un micro-ordinateur.

Informations mesurées sur la mousse :

Le volume de mousse formé est mesuré en temps réel au moyen d'une camera. Le volume de liquide entraîné dans la mousse est mesurés grâce à des électrodes situées dans la cuve contenant le liquide. La conductivité de la mousse est mesurée à quatre hauteurs différentes et donne des informations sur le drainage du liquide à travers la mousse.

 

Conditions opératoires :

  • Température : 25°C

  • Type de gaz utilise : Azote U

  • Temps de moussage 150 secondes

  • Débit de gaz : 50 ml/min

  • Volume de liquide : 20 ml

 

Résultats de mesures :

Evolution du volume de mousse pour diverses solutions

Hauteur de mousse formée durant 150 secondes

Volume de liquide drainé dans la mousse

Conductance de la mousse au cours du temps (à environ 5 cm au-dessus du liquide)

Résultats

  • Les volumes de mousse formés à la fin du bullage (150 sec) par les deux solutions pures de BSA (2 g/l) et de C12E6 (0.5 g/l) sont identiques (164 cm3).

  • La mousse formée par la solution de C12E6 se déstabilise plus vite.

  • Cas des mélanges : La présence de C12E6 (même en très faible quantité) dans les solutions de BSA diminue considérablement les propriétés moussantes et surtout la stabilité de la mousse Dans le cas des mélanges, les mousses sont beaucoup plus sèches et les vitesses de drainage beaucoup plus élevées. Cela est visible sur les courbes de résistivité de la mousse au cours du temps.

II/ CORRELATION DES PROPRIETES MOUSSANTES AVEC LES MESURES DE TENSION ET DE RHEOLOGIE DE SURFACE

Produits utilisés :

  • Solution de BSA (Bovin Serum Albumin) à 10 mg/l

  • Solution de C12E6 à 1 mg/l

  • Solution à C12E6 (1 mg/l) + BSA (10 mg/l)

  • Eau déminéralisée

Préparation de 16 solutions dans un tampon phosohate pH 6.7

 

Concentration en C12E6 (mg/l)

Concentration en BSA (mg/l)

% de C12E6 par rapport à la BSA (en poids)

Solution 1

0

10

0 %

Solution 2

0.025

10

0.25 %

Solution 3

0.5

10

0.50 %

Solution 4

0.1

10

1.0 %

Solution 5

0.25

10

2.4 %

Solution 6

0.5

10

4.8 %

Solution 7

0.75

10

7.0 %

Solution 8

1

10

9.1 %

Solution 9

1.5

10

13.0 %

Solution 10

2

10

16.7 %

Solution 11

2.5

10

20.0 %

Solution 12

3.5

10

25.9 %

Solution 13

5

10

33.3 %

Solution 14

7.5

10

42.9 %

Solution 15

10

10

50 %

Solution 16

10

 

100 %

 

Matériel utilisé :

Le TRACKER (Principe de mesure).

 

Description de l'expérience :

On forme à l'extrémité d'une aiguille recourbée, une bulle air d'environ 10 µl, dans une cuvette contenant 6 ml d'une solution de tensioactif et on enregistre l'évolution de la tension interfaciale au cours du temps. L'opération est répétée pour les trois solutions de tensioactifs.

Dans un deuxième temps, on recommence l'opération en formant une goutte de 10 µl et on mesure la viscoélasticité de surface (principe de mesure de la viscoélasticité de surface).

 

Conditions opératoires :

Interface : Air / Eau (bulle air dans eau)

Température : 25°C

Volume de goutte : 10 µl

Durée de chaque mesure : 1000 secondes

Période de l'oscillation : 10 sec

Amplitude de l'oscillation dA/A : +/-5%

Nettoyage :

  • des cuves à l'acide sulfochromique,

  • de la seringue et l'aiguille au chloroforme, à l'éthanol puis à l'eau.

 

Résultats de mesures :

Mesure de la tension superficielle des trois solutions

Les tensions superficielles d'équilibres de la solution de BSA 10mg/l et 1 mg/l sont très proches (54 mN/m) et les cinétiques de tensions superficielles sont sensiblement identiques.

La solution contenant le mélange BSA + C12E6 présente une cinétique de tension superficielle légèrement plus rapide mais la tension d'équilibre est très proche de celles de la BSA seule et du C12E6 seul.

 

Mesure du module élastique des trois solutions

Bien que les tensions superficielles soient comparables (en valeurs d'équilibres et en cinétiques), les mesures de modules élastiques montrent que les interfaces sont différentes.

 

Module élastique à l'équilibre des 16 solutions
CONCLUSION

Les mesures de rhéologie de surface et de pouvoir moussant sont parfaitement corrélées.

Les mesures de rhéologie de surface nous indiquent que le mélange des deux molécules conduit à des interfaces moins élastiques que les deux molécules seules.

Une interface moins élastique dans une mousse conduit à une coalescence plus facile et un drainage plus important.