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Keywords:

  • adsorption;
  • bubble;
  • coalescence;
  • non-ionic surfactant;
  • viscous liquid

Abstract

Coalescence of air bubbles is important in gas–liquid reactors and food processing operations. Bubbles can be stabilized by using non-ionic surfactants. Binary coalescence of air bubbles in ethylene glycol and aqueous glycerol solutions were studied in this work in presence of Span 80. A novel set-up was developed to study long coalescence times. Coalescence time was observed to follow broad stochastic distributions in all systems. The distributions were fitted with a stochastic model developed earlier. The surface tension of ethylene glycol and glycerol solutions was measured at various concentrations of Span 80. These data were fitted using a surface equation of state derived from the Langmuir isotherm. The effect of surfactant concentration on coalescence time was explained in terms of the surface excess of the surfactant and the repulsive force generated at the air–liquid interface. The results from this work illustrate the stochastic nature of bubble coalescence in viscous liquids. This work also demonstrates how non-ionic surfactants can stabilize bubbles in such liquids.

La coalescence des bulles d'air est importante dans les réacteurs gaz-liquide et les opérations de l'industrie alimentaire. Les bulles peuvent être stabilisées en utilisant des surfactants non ioniques. La coalescence binaire de bulles d'air dans des solutions aqueuses d'éthylène glycol et de glycérol a été étudiée dans ce travail en présence de Span 80. Un nouveau montage a été mis au point pour caractériser les temps de coalescence longs. Le temps de coalescence a été observé afin de suivre les distributions de modèle stochastique dans tous les systèmes. Les distributions ont été calées à un modèle stochastique mis au point antérieurement. La tension de surface des solutions d'éthylène glycol et de glycérol a été mesurée à différentes concentrations de Span 80. Ces données ont été calées à l'aide d'une équation d'état de surface calculée à partir de l'isotherme de Langmuir. L'effet de la concentration de surfactant sur le temps de coalescence est expliqué par l'excès de surface du surfactant et la force répulsive créée à l'interface air-liquide. Les résultats de ce travail illustrent la nature stochastique de la coalescence des bulles dans les liquides visqueux. Ce travail démontre également comment les surfactants non ioniques peuvent stabiliser les bulles dans de tels liquides.