Measurement of sliding velocity and induction time of a single micro-bubble under an inclined collector surface

Authors


Abstract

In this study, interactions between a gas bubble and a flat solid surface were investigated by determining two dynamic parameters, bubble sliding velocity underneath an inclined solid surface and induction time of the gas bubble attaching to the solid surface in aqueous solutions. A single micro-bubble was allowed to move vertically toward an inclined solid surface. After reaching its terminal velocity, the bubble approaches the inclined solid surface and slides underneath it. Complete trajectory of the bubble movement was monitored and recorded by a high-speed CCD video imaging system.

Various types of gas bubbles (CO2, air, H2, and O2) and solid surfaces such as bitumen-coated Teflon, hydrophobized and hydrophilic silica were used in sliding velocity and induction time measurements. The effect of water chemistry (industrial process water and de-ionized water) and surface heterogeneity on bubble sliding velocity and induction time was investigated. The results showed that the sliding velocity of micro-bubbles under an inclined solid surface is a strong function of water chemistry, gas type, temperature and hydrophobicity of the solid surface. This study provides relevant information on bubble–solid interactions that would assist in the understanding of bubble–solid attachment under diverse conditions.

Abstract

Dans cette étude, on a étudié les interactions entre une bulle de gaz et une surface solide plane en déterminant deux paramètres dynamiques, la vitesse de glissement de bulle sous une surface de solides inclinée ainsi que le temps d'induction de l'attachement d'une bulle de gaz à une surface solide en solution aqueuse. On a fait se déplacer une micro-bulle unique verticalement vers une surface solide inclinée. Après avoir atteint sa vitesse terminale, la bulle s'approche de la surface solide inclinée et glisse sous elle. La trajectoire complète de la bulle a été enregistrée par un système d'imagerie vidéo CCD à haute vitesse. Différents types de bulles de gaz (CO2, air, H2, et O2) et de surfaces solides telles que du téflon enduit de bitume, de la silice hydrophobe et hydrophile, ont été utilisés dans les mesures de vitesse de glissement et de temps d'induction. L'effet de la chimie de l'eau (eau de procédés industriels et eau déminéralisée) et de l'hétérogénéité de la surface sur la vitesse de glissement et le temps d'induction a été étudié. Les résultats montrent que la vitesse de glissement des micro-bulles sous une surface solide inclinée dépend fortement de la chimie de l'eau, du type de gaz, de la température et de l'hydrophobicité de la surface solide. Cette étude fournit des informations pertinentes sur les interactions bulles-solides pouvant permettre de comprendre l'attachement bulles-solides dans des conditions diverses.

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