Von einem nicht mischbaren Wasser-Öl-System bis zur extrem geringen Grenzflächenspannung einer Mikroemulsion
Bestimmung der GFS über einen Bereich von sechs Dekaden mit ein- und demselben Instrument
Bei industriellen Anwendungen wie der tertiären Erdölförderung (EOR), bei pharmazeutischen oder Kosmetikprodukten ist es häufig erforderlich, hydrophobe Substanzen in wässrigen Medien zu mobilisieren und zu transportieren. Der ideale Weg ist dabei die Herstellung einer Mikroemulsion, d.h. einer thermodynamisch stabilen Dispersion. Bei der Synthese entsprechender Mischungen kann die Grenzflächenspannung (GFS) zwischen Wasser und der hydrophoben Phase zwischen 50 mN/m für die Rohsubstanzen bis hinab zu Werten von 10‑5 mN/m für die Fraktionen der erfolgreich erzeugten Mikroemulsion liegen. Bei der Suche nach der optimalen Zusammensetzung ist der Einsatz eines Messinstrumentes hilfreich, das dieses sehr breite Spektrum von Grenzflächenspannungen abdecken kann.
In diesem Applikationsbericht zeigen wir zunächst, wie ein beeindruckend großer Bereich von Grenzflächenspannungen mithilfe des Spinning Drop Tensiometers (SDT) gemessen werden kann. Dabei beginnen wir mit einem einfachen System aus einer Wasserphase, einer Ölphase (Cyclohexan) und einem Hydrotrop (tert-Butylalkohol). Die erhaltenen Messwerte zwischen 50 mN/m bis herab zu 0,1 mN/m weisen eine gute Übereinstimmung mit Werten auf, die für ein Force Tensiometer – K20 angegeben werden, und zeigen dabei sogar eine bessere Reproduzierbarkeit. Durch die Erweiterung der Analysen auf ein Phasensystem mit ultra-niedriger GFS konnten wir zeigen, dass das Instrument zuverlässige Ergebnisse in einem Bereich von sechs Zehnerstellen liefert, also bis hinab zu 2,7·10‑5 mN/m.