Протокол применим при изучении влияния ингибиторов сурфактанта на кристаллы гидрата. Он предоставляет информацию как о типе кристалла, так и о механизме торможения. Прикрепите 19 калибровочных игл к одному миллилитровому стеклянной шприцу.
Промыть иглу и шприц три раза деионизированной водой, а затем заполнить шприц с деионизированной водой. Затем заполните клетку визуализации гидрата 25 миллилитров циклопентана. Используя шприц, вставьте капельку деионизированной воды в нижней части клетки визуализации гидрата.
Эта капля воды является гидратом семян. Затем поместите датчик температуры внутри клетки визуализации гидрата близко к нижней части клетки. Чтобы предотвратить испарение циклопентан, положите акриловую крышку на клетку и привинчиваем крышку на месте.
Отрегулируйте свет и камеру, чтобы сосредоточиться на гидрате семян. Используя прибор контроля температуры, установите температуру пластины Peltier до отрицательных пяти градусов по Цельсию. Мониторинг значений, сообщенных с датчика температуры.
Когда температура достигнет отрицательных пяти градусов по Цельсию, убедитесь, что семена гидрат в нижней части гидратной визуализации камеры превращается в лед. Установите температуру пластины Peltier до двух градусов по Цельсию с шагом 0,5 градуса по Цельсию. Когда температура достигнет двух градусов по Цельсию, заполнить сантехнику водой с помощью шприца.
Затем опустите латунный крючок в циклопентан и дайте ему эквилибрировать в течение пяти минут. Используя программное обеспечение для преминдайщика давления, нажмите кнопку «Пуск», чтобы начать записи цифрового предуцера. Подключите шприц к шприц-насосу, установите шприц-насос, чтобы ввести объем из двух микролитров и активируйте его.
Шприц окунет воду в циклопентаную ванну, чтобы сформировать подводную каплю воды. Используйте кончик иглы, чтобы удалить небольшой кусочек гидрата семян. Принесите кончик иглы с куском гидрата семян в короткий контакт с каплей воды, чтобы инициировать образование гидрата.
Нажмите Начать запись на камеру захвата программного обеспечения. Запись изображений процесса кристаллизации на одном Герц. Чтобы найти критическую концентрацию micelle, начните с подготовки стандартных решений, описанных в рукописи.
Для измерения поверхностного натяжения каждого решения сурфактанта с помощью метода сталагмометрии, запрограммировать насос, чтобы изгнать один миллилитр раствора со скоростью 0,5 миллилитров в минуту. Поместите шприц насос и шприц вертикально и отпустите капли в воздух. Подсчитайте количество капель и разделите на миллилитр на количество капель, чтобы найти объем падения.
Для каждого решения вычислите поверхностное натяжение, описанное в рукописи, и выучите поверхностное натяжение как функцию концентрации сурфактанта. Концентрация, где кривая поверхностного натяжения выравнивается, является CMC, критической концентрацией micelle. Повторите процедуру, используемую для измерения образования гидратов на капле воды, но используйте сурфактантные растворы различных концентраций.
Используйте программное обеспечение для обработки изображений, чтобы открыть первое изображение в последовательности процесса кристаллизации. Используйте инструмент длины в программном обеспечении для измерения диаметра латунной трубки на изображении. Установите шкалу на изображении на основе известного диаметра латунной трубки, одной шестнадцатой дюйма.
Выберите 10 одинаково размечтых изображений, которые фиксируют процесс от нуклеации до преобразования капель. Для каждого изображения используйте программное обеспечение для ручного обнаружения контура капли и отметки контура красным цветом. Затем вручную проследите контур гидрата и заполните контур черным.
Камера фиксирует только 2D проекцию сферической капли. Используйте программное обеспечение математического моделирования для формирования 3D-реконструкции капли и поверхности, покрытой гидратом. Используя эту экспериментальную систему, можно изучить образование гидратов на стыке масляной воды и измерить межфациальный стресс, связанный с процессом кристаллизации.
В чистой воде и низких концентрациях сурфактантов гидрат образует морфологию планарной оболочки, растущую с постоянной скоростью от двух полюсов к экватору. По мере роста гидрата такое же количество молекул сурфактанта занимало меньшую площадь, что приводило к снижению межрасового стресса с течением времени. В высоких концентрациях сурфактантов гидрат рос как конический кристалл.
Когда кристалл стал достаточно большим, часть конуса вырвалась из поверхности капли. Эта модель роста случалась снова и снова в осцилляторной манере. После того, как конический кристалл достиг критического размера и отделился от поверхности капли, внезапное увеличение доступной поверхности для молекул сурфактанта вызвало увеличение межфациального стресса.
Кристалл затем начал расти снова, что дает колеблющийся шаблон. Большинство серфактантных растворов препятствуют росту гидратов по сравнению с чистой водой. Наиболее эффективным ингибитором была высокая концентрация полиоксиэтиленового тристереата.
Эта система может предоставить информацию о том, почему некоторые сурфактанты подавляют гидраты лучше, чем другие. Система также может быть использована для изучения общего образования кристаллов на интерфейсах.
