Name: מתאן הידרציה התגבשות על טיפות מים יסילי (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-05-26T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 46 s
Description: למדו שיטה להידרציה תגבשות מתאן על טיפות מים יסילי לבחינת מורפולוגיית גבישי הידרט ויציבות לחץ-טמפרטורה. הפרוטוקול מאפשר יצירה נשלטת של קליפות הידרט לחקירת אינטראקציות ביומולקולריות.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

מענק אקסוביולוגיה של נאס"א 80NSSC19K0477 מימן את המחקר הזה. אנו מודים לוויליאם ווייט וניקולס אספינוזה על דיונים חשובים.

<ol><li>Bohrmann, G., Torres, M. E. Gas hydrates in marine sediments. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBohrmann%2C+G+%22Marine+Geochemistry%22">Marine Geochemistry</a>. Schulz, H. D., Zabel, M. , Springer. Heidelberg, Germany. 481-512 (2006).</li>
<li>Ruppel, C. D., Kessler, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+interaction+of+climate+change+and+methane+hydrates%5BTitle%5D)+AND+%22Reviews+of+Geophysics%22%5BJournal%5D)">The interaction of climate change and methane hydrates.</a> Reviews of Geophysics. 55 (1), 126-168 (2017).</li>
<li>Hammerschmidt, E. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+gas+hydrates+in+natural+gas+transmission+lines%5BTitle%5D)+AND+%22Industrial+and+Engineering+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Formation of gas hydrates in natural gas transmission lines.</a> Industrial and Engineering Chemistry. 26, 851-855 (1934).</li>
<li>Ke, W., Kelland, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetic+hydrate+inhibitor+studies+for+gas+hydrate+systems%3A+a+review+of+experimental+equipment+and+test+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+%26+Fuels%22%5BJournal%5D)">Kinetic hydrate inhibitor studies for gas hydrate systems: a review of experimental equipment and test methods.</a> Energy & Fuels. 30 (12), 10015-10028 (2016).</li>
<li>Kelland, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+kinetic+hydrate+inhibitors+from+an+environmental+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+%26+Fuels%22%5BJournal%5D)">A review of kinetic hydrate inhibitors from an environmental perspective.</a> Energy & Fuels. 32 (12), 12001-12012 (2018).</li>
<li>Walker, V. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antifreeze+proteins+as+gas+hydrate+inhibitors%5BTitle%5D)+AND+%22Canadian+Journal+of+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Antifreeze proteins as gas hydrate inhibitors.</a> Canadian Journal of Chemistry. 93 (8), 839-849 (2015).</li>
<li>Bruusgaard, H., Lessard, L. D., Servio, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphology+study+of+structure+I+methane+hydrate+formation+and+decomposition+of+water+droplets+in+the+presence+of+biological+and+polymeric+kinetic+inhibitors%5BTitle%5D)+AND+%22Crystal+Growth+%26+Design%22%5BJournal%5D)">Morphology study of structure I methane hydrate formation and decomposition of water droplets in the presence of biological and polymeric kinetic inhibitors.</a> Crystal Growth & Design. 9 (7), 3014-3023 (2009).</li>
<li>Jung, J. W., Espinoza, D. N., Santamarina, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Properties+and+phenomena+relevant+to+CH4-CO2+replacement+in+hydrate-bearing+sediments%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Geophysical+Research%22%5BJournal%5D)">Properties and phenomena relevant to CH4-CO2 replacement in hydrate-bearing sediments.</a> Journal of Geophysical Research. 115 (10102), 1-16 (2010).</li>
<li>Chen, X., Espinoza, D. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ostwald+ripening+changes+the+pore+habit+and+spatial+variability+of+clathrate+hydrate%5BTitle%5D)+AND+%22Fuel%22%5BJournal%5D)">Ostwald ripening changes the pore habit and spatial variability of clathrate hydrate.</a> Fuel. 214, 614-622 (2018).</li>
<li>DuQuesnay, J. R., Diaz Posada, M. C., Beltran, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+gas+hydrate+reactor+design%3A+3-in-1+assessment+of+phase+equilibria%2C+morphology+and+kinetics%5BTitle%5D)+AND+%22Fluid+Phase+Equilibria%22%5BJournal%5D)">Novel gas hydrate reactor design: 3-in-1 assessment of phase equilibria, morphology and kinetics.</a> Fluid Phase Equilibria. 413, 148-157 (2016).</li>
<li>Udegbunam, L. U., DuQuesnay, J. R., Osorio, L., Walker, V. K., Beltran, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phase+equilibria%2C+kinetics+and+morphology+of+methane+hydrate+inhibited+by+antifreeze+proteins%3A+application+of+a+novel+3-in-1+method%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Chemical+Thermodynamics%22%5BJournal%5D)">Phase equilibria, kinetics and morphology of methane hydrate inhibited by antifreeze proteins: application of a novel 3-in-1 method.</a> The Journal of Chemical Thermodynamics. 117, 155-163 (2018).</li>
<li>Espinoza, D. N., Santamarina, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Water-CO2-mineral+systems%3A+Interfacial+tension%2C+contact+angle%2C+and+diffusion+-+Implications+to+CO2+geological+storage%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Resources+Research%22%5BJournal%5D)">Water-CO2-mineral systems: Interfacial tension, contact angle, and diffusion - Implications to CO2 geological storage.</a> Water Resources Research. 46 (7537), 1-10 (2010).</li>
<li>Sloan, E. D., Koh, C. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSloan%2C+ED+%22Clathrate+Hydrates+of+Natural+Gases.+3rd+edn%22">Clathrate Hydrates of Natural Gases. 3rd edn</a>. , CRC Press. (2007).</li>
<li>Makogon, I. F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMakogon%2C+IF+%22Hydrates+of+natural+gas%22">Hydrates of natural gas</a>. , PennWell Books. Tulsa, Oklahoma, USA. 125(1981).</li>
<li>Johnson, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mainly+on+the+plane%3A+deep+subsurface+bacterial+proteins+bind+and+alter+clathrate+structure%5BTitle%5D)+AND+%22Crystal+Growth+%26+Design%22%5BJournal%5D)">Mainly on the plane: deep subsurface bacterial proteins bind and alter clathrate structure.</a> Crystal Growth & Design. 20 (10), 6290-6295 (2020).</li>
</ol>

אין אינטרסים כלכליים מתחרים.

פיתחנו שיטה ליצירת קליפות לחות מתאן על טיפות מים ססיל בבטחה ולשתף שיטה זו למכונה ולהרכיב תא לחץ המדורג ללחץ עבודה של 10 MPa, כמו גם את מערכות הלחץ והקירור. תא הלחץ מצויד בשלב לטיפה המכילה תרמי-קופלים מוטבעים, חלון ספיר להדמיית הטיפה, ומתמר לחץ קבוע לחלק העליון של התא. מערכת הקירור כוללת אתילן גליקול צונן המסתובב דרך סלילי נחושת במיכל עם תמיסת אתנול 50%, שבה מונח תא הלחץ. משאבת לחץ לוחצת על הגז מהגליליל לתא הלחץ. מעטפת הידרציה נוצרת עם ירידה בטמפרטורה מהירה עם תוספת של קרח יבש לחלק העליון של תא הלחץ. אנו מאפשרים למעטפת לה...

הידרציה של גז היא כלובים של מולקולות מים מלוכדות מימן שלוכדות מולקולות גז אורחות באמצעות אינטראקציות של ואן דר ואלס. מתאן מעניק לחות נוצר בתנאי לחץ גבוה וטמפרטורה נמוכה, המתרחשים בטבע במים התת-קרקעיים לאורך השוליים היבשתיים, מתחת לאדמה הקצונית הארקטית, ובגופים פלנטריים אחרים במערכת השמש1. לחות גז מאחסנת כמה אלפי ג'יגה טון של פחמן, עם השלכות חשובות על האקלים והאנרגיה2. הידרציה גז יכול גם להיות מסוכן בתעשיית הגז הטבעי כי תנאים נוחים עבור hydrates להתרחש צינורות גז, אשר יכול לסתום את הצינורות המובילים פיצוצים קטלניים ודליפת נפט3.
בשל הקושי ללמוד הידרטות גז במקום, ניסויי מעבדה משמשים לעתים קרובות כדי לאפיין תכונות hydrate ואת ההשפעה של מעכבים ומצעים4. ניסויי מעבדה אלה מבוצעים על ידי גידול לחות גז בלחץ גבוה בתאים בצורות וגדלים שונים. המאמצים למנוע היווצרות לחות גז בצינורות גז הובילו לגילוי של מספר מעכבי לחות גז כימי וביולוגי, כולל חלבונים נגד קפיאה (AFPs), פעילי שטח, חומצות אמינו, פוליווינילפירולידון (PVP)5,6. כדי לקבוע את ההשפעות של תרכובות אלה על תכונות לחות גז, ניסויים אלה השתמשו עיצובים כלי מגוון, כולל autoclaves, גבישים, כורים מעורבבים, ותאי נדנדה, התומכים בנפחים מ 0.2 עד 106 ס"מ מעוקב4.
שיטת טיפת ההסתה המשמשת כאן ובמחקרים קודמים7,8,9,10,11,12 כוללת יצירת סרט הידרציה גז על טיפת מים sessile בתוך תא לחץ. כלי דם אלה עשויים נירוסטה וספיר כדי להתאים לחצים עד 10-20 MPa. התא מחובר לבלון גז מתאן. שניים ממחקרים אלה השתמשו בשיטת טיפה כדי לבדוק AFPs כמעכבי לחות גז בהשוואה למעכבי לחות קינטיים מסחריים (KHIs), כגון PVP7,11. Bruusgard ואח '7 התמקדו בהשפעה המורפולוגית של מעכבים ומצא כי טיפות המכילות AFPs מסוג I יש משטח חלק יותר, מזוגג מאשר משטח טיפה דנדריטי ללא מעכבים בכוחות נהיגה גבוהה.
Udegbunam ואח '11 השתמש בשיטה שפותחה כדי להעריך KHIs במחקר הקודם10, המאפשר ניתוח של מורפולוגיה / מנגנוני צמיחה, לחות נוזל-אדי שיווי משקל טמפרטורה / לחץ, וקינטיקה כפונקציה של טמפרטורה. Jung ואח ' למד CH4-CO2 תחליף על ידי הצפת התא עם CO2 לאחר יצירת CH4 לחותפגז 8. חן ואח ' הבחין אוסטוולד מבשיל כמו קליפת הידרציה צורות9. אספינוזה ואח ' למד CO2 קליפות לחות על מצעים מינרליים שונים12. שיטת הטיפה היא שיטה פשוטה וזולה יחסית לקביעת ההשפעה המורפולוגית של תרכובות ומצעים שונים על לחות גז ודורש כמויות קטנות של תוספים בשל הנפח הקטן. מאמר זה מתאר שיטה ליצירת קליפות הידרציה כאלה על טיפת מים באמצעות תא נירוסטה עם חלון ספיר להדמיה, מדורג עד 10 לחץ עבודה MPa.

<table><tbody><tr><td><חזק>מצלמה ומחשב נייד</חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>גוף מצלמה</td><td>Nikon</td><td>D7200</td><td>שם בפרוטוקול: מצלמה</td></tr><tr><td>בקרת מצלמה Pro 2 תוכנת</td><td>Nikon</td><td></td><td>בפרוטוקול: תוכנת מצלמה</td></tr><tr><td>מחשב נייד</td><td>HP Pavilion</td><td>hp-pavilion-laptop-14-ce0068st</td><td>צריך להיות מחשב אישי עם שפע של אחסון (~ 1 TB) שם בפרוטוקול: מחשב נייד</td></tr><tr><td>עדשת צילום מאקרו</td><td>Nikon</td><td>AF-S MICRO 105mm f/2.8G IF-ED שם העדשה</td><td>בפרוטוקול: עדשה</td></tr><tr><td><חזקה>חומרים מתכלים</חזקים></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>מים</td><td></td><td></td> נטולי יונים <td>שם בפרוטוקול: מים DI</td></tr><tr><td>קרח יבש</td><td>VWR או חנות</td><td></td> מכולת <td>קנה ממש לפני גרעין שם בפרוטוקול: קרח יבש</td></tr><tr><td>אתנול</td><td></td><td></td><td>שם בפרוטוקול: אתנול</td></tr><tr><td>אתילן גליקול</td><td></td><td></td><td>שם בפרוטוקול: אתילן גליקול</td></tr><tr><td><מערכת קירור חזקה></חזקה></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1/2 אינץ' OD x 3/8 אינץ' תעודת זהות x 25 רגל צינורות פוליאתילן</td><td>Everbilt</td><td>דגם # 301844</td><td>לזרימת נוזל קירור מצ'ילר לסלילי נחושת באקווריום שם בפרוטוקול: 3/8 אינץ' (קוטר פנימי) צינורות פלסטיק</td></tr><tr><td>צ'ילר במחזור</td><td>Polyscience</td><td></td><td>שם בפרוטוקול: צ'ילר</td></tr><tr><td>חסכוני גמיש פוליאתילן קצף צינור בידוד</td><td>מקמאסטר-קאר</td><td>4530K162</td><td>קיר בעובי 3/4 אינץ'; קוטר פנימי 1/2 אינץ'; ערך R 3; 6 'long שם בפרוטוקול: בידוד צינורות קצף</td></tr><tr><td>צינורות</td><td></td><td></td> פלסטיק <td>משתמשים בכל צינור שמתאים לחיבור חברת התעופה במעבדה וארוך מספיק כדי לנסוע מחיבור חברת התעופה לקדמת האקווריום</td></tr><tr><td>DATALOGGER</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>מודול מרבב אבזור עבור 34970A/ 34972A, 20-Channel</td><td>Keysight Technologies</td><td>34901A</td><td>שם בפרוטוקול: datalogger רב ערוצי</td></tr><tr><td>תוכנת Benchvue או Benchlink</td><td>Benchvue או Benchlink</td><td></td><td>שם בפרוטוקול: תוכנת מתמר טמפרטורה</td></tr><tr><td>יחידת רכישה/מתג נתונים. GPIB, RS232</td><td>Keysight Technologies</td><td>34970A</td><td>שם בפרוטוקול: datalogger</td></tr><tr><td>ממשק USB/GPIB Keysight</td><td>Technologies</td><td>82357B</td><td>שם בפרוטוקול: datalogger USB</td></tr><tr><td>datalogger רב ערוצי</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Schott Fostec -Llc 20510 Ace סיבים אופטיים מקור אור</td><td>Schott Fostec</td><td>A20500</td><td>3115PS-12W-B20 115 V ~ AC 50/60Hz 5/4.5 W שם בפרוטוקול: מקור אור </td></tr><tr><td>יחידה Schott Fostec מדריך מקור אור - צרור יחיד</td><td>Schott Fostec</td><td>A08031.40</td><td>שם בפרוטוקול: כבל מקור אור סיבים אופטיים</td></tr><tr><td><חזק>גז מתאן ווסת </חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1/4 OD אינץ' x 20 רגל סליל קירור רך נחושת</td><td></td><td>דגם # D 04020PS</td><td>ללחץ על משאבת לחץ ISCO. יש צורך בחבילה נוספת לזרימת נוזל קירור, כמפורט להלן. שם בפרוטוקול: מדורג בלחץ גבוה 1/4 אינץ' צינור נחושת</td></tr><tr><td>ווסת צילינדר מתאן</td><td>Airgas</td><td>Y11N114G350-AG</td><td>שם בפרוטוקול: ווסת צילינדר מתאן</td></tr><tr><td>בלון גז</td><td>מתאן Airgas</td><td>ME UHP300</td><td>שם בפרוטוקול: בלון גז מתאן</td></tr><tr><td><חזק>משאבת לחץ</חזקה></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1/4 אינץ'&nbsp; צינורות גמישים, ~ 3 רגל.</td><td></td><td></td><td>התחבר לכניסת המשאבה לבדיקת דליפה שם בפרוטוקול: 1/4 אינץ'&nbsp; צינורות גמישים</td></tr><tr><td>משאבת מזרק 260D עם בקר</td><td>Teledyne Instruments Inc.</td><td>67-1240-520</td><td>שם בפרוטוקול: בקר משאבת לחץ</td></tr><tr><td>ומינוס; Ethernet/USB</td><td>Teledyne Instruments Inc.</td><td>62-1240-114</td><td>רכוש אם ברצונך להתקין את Labview במחשב ולשלוט במשאבת לחץ מרחוק. לא עשינו זאת.</td></tr><tr><td>צינורות נירוסטה 316 חלקים, 1/4 אינץ' OD, עובי דופן 0.035 אינץ', אורך 1 רגל (x5)</td> <td>McMaster-Carr</td><td>89785K824</td><td>שם בפרוטוקול: צינור 1/4 אינץ'</td></tr> צינורות <tr><td>נירוסטה 316 חלקים, 1/8 אינץ' OD, עובי דופן 0.02 אינץ', אורך 1 רגל (x4)</td> <td>McMaster-Carr</td><td>89785K811</td><td>שם בפרוטוקול: צינור</td></tr> <tr><td>1/8 אינץ'התאמת צינור סווגלוק מנירוסטה, איחוד מצמצם, 1/4 אינץ'. x 1/8 אינץ' צינור OD (x4)</td><td>סווגלוק</td><td>&nbsp; SS-400-6-2</td><td>שם בפרוטוקול: מתאם 1/8 אינץ' עד 1/4 אינץ'</td></tr><tr><td><תא לחץ חזק></חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>316 סט אגוזים וטבעת נירוסטה (1 אגוז/1 טבעת קדמית/1 טבעת אחורית) עבור 1/4 אינץ'. התאמת צינור (20)</td><td>סווגלוק</td><td>&nbsp; SS-400-NFSET</td><td>משמש להתאמת חיבורים במידת הצורך שם בפרוטוקול: סט טבעת</td></tr><tr><td>316L צינור נירוסטה מפותל (FM), 1/4 אינץ', צמת נירוסטה 316L, 1/4 אינץ'. מתאמי צינורות, 60 אינץ'. (1.5 מ') אורך</td><td>Swagelok</td><td>SS-FM4TA4TA4-60</td><td>מחבר משאבת לחץ לתא לחץ שם בפרוטוקול: 1/4 אינץ' נירוסטה קלועה גמישה צינור גמיש בדירוג לחץ</td></tr><tr><td>ABAQUS ABAQUS</td><td>FEA</td><td></td><td>שם בפרוטוקול: תוכנת סימולציה</td></tr><tr><td>מכונת כביסה ריפוד עמידה בפני שחיקה עבור גודל בורג 7/8 אינץ', מזהה 0.875 אינץ', 2.25 אינץ' OD, חבילות של 10 (x1)</td> <td>McMaster-Carr</td><td>90131A107</td><td>שם בפרוטוקול: מכונת כביסה גומי 2.25 אינץ'</td></tr> מכונת <tr><td>כביסה עמידה בפני שחיקה, בד ארמיד/גומי Buna-N, גודל בורג 3/8 אינץ', 0.625 אינץ' OD, חבילות של 10 (x1)</td> <td>McMaster-Carr</td><td>93303A105</td><td>משמש ליציאת</td></tr><tr><td>תאורה גיליון אקרילי | לבן 2447 / WRT31 מסיכת נייר שחול (שקוף 55% (0.118 x 12 x 12)</td>פלסטיק <td>בין-מדינתי</td> מכונת <td>ACRW7EPSH</td><td>מעגל אקרילי שיתאים לתא הפנימי של תא הלחץ כדי לשמש רקע להדמיה שם בפרוטוקול: דיסק אקרילי</td></tr><tr><td>AutoCAD</td><td></td><td></td><td>שם בפרוטוקול: תוכנת תכנון הנדסי</td></tr><tr><td>התאמת Conax</td><td>Conax Technologies</td><td>311401-011</td><td>TG(PTM2/)-24-A6-T, אופציונלי 1/4 אינץ' NPT שם בפרוטוקול: מחבר אטם לחץ</td></tr><tr><td>דיוק גבוה מתמרים/משדרים בלחץ מלא בשמן ליישומים תעשייתיים כלליים (x2)</td> <td>Omega Engineering, Inc.</td><td>PX409-3.5KGUSBH</td><td>קנה שניים אז יש גיבוי. שם בפרוטוקול: מתמר לחץ</td></tr><tr><td>HIGH PRESSURE CHAMBER&nbsp; חלקים</td><td>כלי קמל, למות וחברת ייצור</td><td></td><td>עיבוד שבבי עבור חלקי תאי לחץ כמפורט בשרטוטי CAD (איור S1) שם בפרוטוקול: חלק B = מכונת כביסה מנירוסטה</td></tr><tr><td>בורג ראש שקע נירוסטה 316 חוזק גבוה, חוט M5 x 0.80 מ"מ, אורך 14 מ"מ (x20)</td> <td>McMaster-Carr</td><td>90037A119</td><td>משמש ליציאת תאורה</td></tr><tr><td>בורג ראש שקע נירוסטה 316 חוזק גבוה, חוט M8 x 1.25 מ"מ, אורך 25 מ"מ (x20)</td> <td>McMaster-Carr</td><td>90037A133</td><td>שם בפרוטוקול: ברגי נירוסטה M8</td></tr><tr><td>טבעת O קשיחה עמידה בשמן, 3/32 רוחב חלקי, מספר מקף 120, חבילות של 50 (x1)</td> <td>McMaster-Carr</td><td>5308T178</td><td>שם בפרוטוקול: טבעת O 1 אינץ'</td></tr><tr><td>טבעת O קשיחה עמידה בשמן, 3/32 רוחב חלקי, מספר מקף 128, חבילות של 50 (x1)</td> <td>McMaster-Carr</td><td>5308T186</td><td>שם בפרוטוקול: 1.5 אינץ' O-ring</td></tr><tr><td>Omega Inc. תוכנת מתמר לחץ</td><td>Omega Engineering, Inc.</td><td></td><td>שם בפרוטוקול: תוכנת מתמר לחץ</td></tr><tr><td>פוליקרבונט דיסק</td><td>מקמאסטר-קאר</td><td>8571K31</td><td>רשום בשרטוטי CAD עבור יציאת תאורה, איור S1 חלק E</td></tr><tr><td>חלונות ספיר (x3)</td><td>Guild Optical Associates, Inc.</td><td>חלון ספיר בדרגה אופטית, C-Plane קוטר: 1.811 אינץ' &plusmn;. 005 אינץ' עובי: .590 אינץ' &plusmn;. 005 אינץ' איכות פני השטח: 60/40 קצוות קרקע ובטיחות מסודרים</td><td>קנה שלושה כך שיש שני גיבויים. שם בפרוטוקול: חלון ספיר</td></tr><tr><td>חוט צמד תרמי מוצק בידוד FEP וז'קט, סוג K, מד 24, 50 רגל אורך (x1)</td> <td>McMaster-Carr</td><td>3870K32</td><td>שם בפרוטוקול: צמדים תרמיים</td></tr><tr><td>שסתום מחט מצנפת אינטגרלי מנירוסטה, 0.37 Cv, 1/4 אינץ'. התאמת צינור Swagelok, גזע ויסות (x4)</td><td>Swagelok</td><td>&nbsp; SS-1RS4</td><td>שניים ישמשו גם למשאבת הלחץ. שם בפרוטוקול: 1/4 אינץ' שסתומי מחט</td></tr><tr><td>התאמת צינור נירוסטה, פטמת משושה, 1/4 אינץ'. זכר NPT (x2)</td><td>סווגלוק</td><td>&nbsp; SS-4-HN</td><td>משמש ליציאת תאורה</td></tr><tr><td>התאמת צינור סווגלוק מנירוסטה, טי ענף נקבה, 1/4 אינץ'. צינור OD x 1/4 אינץ'. צינור OD x 1/4 אינץ'. NPT נקבה (x2)</td><td>סווגלוק</td><td>&nbsp; SS-400-3-4TTF</td><td>בשימוש עם מתמר לחץ שם בפרוטוקול: התאמת טי ענף</td></tr><tr><td>התאמת צינור סווגלוק מנירוסטה, מחבר זכר, 1/4 אינץ'. צינור OD x 1/4 אינץ'. זכר NPT (x4)</td><td>סווגלוק</td><td>&nbsp; SS-400-1-4</td><td>משמש ביציאה העליונה וביציאת הצד המובילה לשסתומי מחט שם בפרוטוקול: ברגי NPT</td></tr><tr><td>התאמת צינור סווגלוק מנירוסטה, מחבר יציאה, 1/4 אינץ'. צינור OD (x8)</td><td>סווגלוק</td><td>&nbsp; SS-401-PC</td><td>השתמש כחיבורי צינור בין NTP לחיבורי שסתומים שם בפרוטוקול: התאמת מחבר יציאה</td></tr><tr><td><חזק>טנק</חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1/4 OD אינץ' x 20 רגל סליל קירור רך נחושת</td><td>Everbilt</td><td>דגם # D 04020PS</td><td>למחזור נוזל קירור שם בפרוטוקול: 1/4 אינץ' צינור נחושת</td></tr><tr><td>10 ליטר אקווריום</td><td>שם טטרה</td><td></td><td>בפרוטוקול: מיכל 10 ליטר</td></tr><tr><td>2 אונקיות Waterweld</td><td>J-B Weld</td><td>דגם # 8277</td><td>שם בפרוטוקול: איטום תת מימי</td></tr><tr><td>3 אינץ' x 25 רגל בידוד צינור פיברגלס מגובה נייר כסף</td><td>פרוסט קינג</td><td>דגם # SP42X/16</td><td>לעטיפה סביב אקווריום שם בפרוטוקול: פיברגלס מרופד בנייר כסף</td></tr><tr><td>3/8 7/8 אינץ'. מהדק צינור נירוסטה (10 חבילות)</td> <td>דגם Everbilt</td><td># 670655E</td><td>שם בפרוטוקול: מהדקי צינור כונן תולעת שם</td></tr><tr><td>קלקר</td><td></td><td></td><td>בפרוטוקול: חומר בידוד</td></tr><tr><td><חזק>כלים</חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1-1/8 אינץ'. חותך צינורות מחגר</td><td>האסקי</td><td>דגם # 86-036-0111</td><td></td></tr><tr><td>1/2 אינץ' עד 1 אינץ'. חותך צינורות</td><td>אפולו</td><td>דגם # 69PTKC001</td><td></td></tr><tr><td>מפתח ברגים מתכוונן (x2)</td> <td>דגם ליבת פלדה</td><td># 31899</td><td>זקוק לשני מפתחות ברגים עם לסת לפחות 1 אינץ'</td></tr> <tr><td>סט מפתח ברגים</td><td>הום דיפו</td><td></td><td></td></tr><tr><td>סרט</td><td></td><td></td> דביק <td>שם בפרוטוקול: סרט דביק</td></tr><tr><td>צינורות גמישים, כמו קו IV, שיתאים לקצה בדיקת גריינגר (צינורית)</td><td></td><td></td> <td>שם בפרוטוקול: IV צינור</td></tr><tr><td>Grainger 18 מד בדיקה</td><td>Grainger</td><td></td><td>להכנסת טיפה שם בפרוטוקול: צינורית</td></tr><tr><td>High Vacuum Grease</td><td>Dow corning</td><td></td><td>החל על טבעות O לפני הכנסת חלון ספיר שם בפרוטוקול: גריז ואקום</td></tr><tr><td>Klein Tools Professional 90 מעלות 4-in-1 מכופף צינורות</td><td>Klein Tools</td><td>דגם # 89030</td><td>שם בפרוטוקול: בנדר צינור</td></tr><tr><td>נוזל סנופ גלאי דליפות</td><td>Swagelok</td><td>MS-SNOOP-8OZ</td><td>לאיתור נזילות בלחץ כאשר מתאן שם בפרוטוקול: גלאי דליפות נוזלים</td></tr><tr><td>יניקה</td><td>הום דיפו</td><td></td><td>להסרת חלון ספיר הדוק שם בפרוטוקול: יניקה</td></tr><tr>סרט <td></td><td></td><td>טפלון</td><td>שם בפרוטוקול: סרט אינסטלטור</td></tr><tr><td>Temflex 3/4 אינץ' x 60 רגל סרט חשמלי שחור</td><td>3M</td><td>דגם # 1700-1PK-BB40</td><td>שם בפרוטוקול: סרט חשמלי</td></tr></tbody></table>

מתאן הידרציה התגבשות על טיפות מים יסילי

Methane Hydrate Crystallization on Sessile Water Droplets

מאמר זה מתאר שיטה ליצירת קליפות לחות מתאן על טיפות מים. בנוסף, הוא מספק שרטוטים עבור תא לחץ המדורג ללחץ עבודה של 10 MPa, המכיל שלב עבור טיפות סיסיל, חלון ספיר להדמיה, ומתמרים בטמפרטורה ובלחץ. משאבת לחץ המחוברת לצילינדר גז מתאן משמשת ללחץ על התא ל-5 MPa. מערכת הקירור היא מיכל 10 גלון (37.85 ליטר) המכיל תמיסת אתנול 50% מקוררת באמצעות אתילן גליקול דרך סלילי נחושת. התקנה זו מאפשרת התבוננות בשינוי הטמפרטורה הקשורים להיווצרות לחות ודיסוציאציה במהלך קירור ודיכאון, בהתאמה, כמו גם הדמיה וצילום של השינויים המורפולוגיים של הטיפה. בשיטה זו, היווצרות קליפת הידרציה מהירה נצפתה ב ~ -6 °C (50 °F) עד -9 °C (50 °F). במהלך הפחתת לחץ, 0.2 °C (5 °F) ירידה בטמפרטורה נצפתה בעקומת היציבות לחץ / טמפרטורה (P / T) עקב ניתוק לחות exothermic, אושר על ידי התבוננות חזותית של נמס בתחילת ירידת הטמפרטורה. "אפקט הזיכרון" נצפתה לאחר דיכוי ל 5 MPa מ 2 MPa. עיצוב ניסיוני זה מאפשר ניטור של לחץ, טמפרטורה, ומורפולוגיה של טיפה לאורך זמן, מה שהופך את זה שיטה מתאימה לבדיקת תוספים שונים ומצעים על מורפולוגיה hydrate.

בשיטה זו, מעטפת הידרציה גז על טיפה ניתן לפקח חזותית דרך חלון ספיר של תא הלחץ ובאמצעות טמפרטורה ומתמרי לחץ. כדי nucleate מעטפת הידרציה לאחר לחיצה על 5 MPa, קרח יבש ניתן להוסיף לחלק העליון של תא הלחץ כדי לגרום להלם תרמי כדי לעורר התגבשות הידרציה מהירה. יש הבדל מורפולוגי ברור על היווצרות קליפת הידרציה יבשה בכפייה של קרח. טיפת המים עברה מפני שטח חלק ומהורהר(איור 3A)למעטפת לחות אטומה עם משטח מעט דנדריטי(איור 3B). התוספת של 100 מיקרוגרם מ"ל-1 סוג I AFP שינת...

אנו מתארים שיטה ליצירת לחות גז על טיפות מים ססיל כדי לחקור את ההשפעות של מעכבים שונים, מקדמים, ומצעים על מורפולוגיה קריסטל לחות.

This paper describes a method to form methane hydrate shells on water droplets. In addition, it provides blueprints for a pressure cell rated to 10 MPa ...

ניתן לבדוק את ההשפעה של תוספים שונים על מורפולוגיה של לחות גז ועל יציבות טמפרטורת הלחץ. אבל העניין העיקרי טמון לגלות כיצד biomolecules עשויים לקיים אינטראקציה ולהשפיע על לחות גז במקום. היתרון העיקרי של פרוטוקול זה הוא שניתן ליצור מעטפת הידרציה על טיפה סקסיל בבטחה.פילוס שלב הטיפה הוא מאתגר וצריך להתאמן כמו טיפה מחליק על במה לא אחידה. כמו כן, היכרות עם חיבורי סווגלוק ובטיחות לגבי גזים דליקים בלחץ גבוה. התחל על ידי חיבור וסת צילינדר המתאן למשאבה עם צינור נחושת של אחד על ארבעה אינץ 'באמצעות ערכת אגוזים ופרולה חדשה.הדבק קצה גמיש של צינורות IV, לחתוך זווית, עד סוף הצינורית כדי לעזור לכוון את הטיפה לכיוון חלון הספיר. חבר מזרק מיליליטר אחד אל הצינורית ולמשוך את הנפח הרצוי של מים deionized. ללא שסתום המחט או חלון הספיר מחובר, הכנס את קצה הצינורית ללוח העליון ותרגל גירוש הטיפה על הבמה המרכזית.חברו מחדש את חלון הספיר ואת מכונות הכביסה עם ברגי M8 וחברו שסתום תא לחץ עליון. חבר את צינור נירוסטה קלוע ממשאבת הלחץ לתא הלחץ. ותבדוק שוב שכל החיבורים מבלון הגז לתא הלחץ הדוקים.פתח את שסתום הכניסה של תא הלחץ, והגדר את תא הלחץ באקווריום. לאחר מכן הכנס כבל מקור אור סיב אופטי ליציאת תאורת תא הלחץ. באקווריום מלא ביחס של 50/50 של אתנול ומים, מוסיפים עוד אתנול כשמפלס הפתרון יורד בשבועות הבאים, עד שהוא ישר עם החלק העליון של תא הלחץ, ממש מתחת לחיבור מקור האור.הגדר את הצ'ילר לטמפרטורה שתשיג כאפס עד שלוש מעלות צלזיוס בתוך התא ולהתחיל להסתובב דרך סלילים. הפעל את זרימת האוויר לחזית האקווריום כדי למנוע עיבוי על פני האקווריום. התחל יומן טמפרטורה בתוכנת לוגר הנתונים.הגדר את מרווח הסריקה ל -30 שניות והמתין עד שהטמפרטורה בתוך תא הלחץ יציבה בשתי מעלות צלזיוס. לאחר הצבת המצלמה, הפעל את מקור האור לכ-80% ופתח את תוכנת המצלמה. ב-Live View, מקד את עדשת המצלמה בתא הפנימי של התא והתאם את מקור האור להדמיה מיטבית.התחל יומן טמפרטורה חדש עם מרווח סריקה של שנייה אחת. אם מחובר, לנתק את שסתום מחט שקע ביציאה העליונה של תא הלחץ. חבר מזרק מיליליטר אחד אל הצינורית ולמשוך את הנפח הרצוי של מים deionized.הכנס את הצינורית דרך הלוח העליון עד שהקצה יהיה גלוי בתוכנת המצלמה במצב Live View. לגרש את טיפת הנוזל מהמזרק מעל thermocouple המרכזי. ואז לחבר מחדש את שסתום המחט.מקד את המצלמה בטירה בתא הלחץ. התחל הדמיה בזמן לשגות כל 60 שניות. פתח את תוכנת מתמר הלחץ במחשב הנייד.התחל לאסוף נתונים בתרשים וביומן הנתונים במרווח הסריקה של שנייה אחת, והמתן עד שטמפרטורת הטיפה יציבה בין אפס לשלוש מעלות צלזיוס. הפעל את המשאבה ואת הבקר. סגור את שסתום הכניסה של משאבת הלחץ.פתח את שסתום השקע של המשאבה ואת השסתומים של תא הלחץ. תלחץ המשאבה על ידי לחיצה על אפס על בקר משאבת הלחץ. בחר משאבה A בבקר משאבת הלחץ כדי לפקח על הלחץ.ודא כי משאבת הלחץ ריקה אם נוזל אחר מלבד גז מתאן היה נוכח במשאבה. עשה זאת על-ידי הגדרת הזרימה המרבית והזרימה הקבועה ל- 100 מיליליטר לדקה ולחיצה על הפעלה. תשאיר את זה פועל עד שהמשאבה ריקה.סגור את שסתום שקע המשאבה ופתח את שסתום הכניסה של המשאבה. פתח את בלון הגז והגדר את וסת צילינדר הגז ל-1,000 קילופסקל. לחץ על מילוי מחדש על בקר משאבת הלחץ.כאשר המשאבה מלאה וקרובה ל-1,000 קילופסקל, סגור את שסתום הכניסה של המשאבה ואת גליל הגז. פתח מעט את שסתום שקע המשאבה לתא. לפקח על לחץ תא הלחץ בתוכנת מתמר הלחץ, כפי שהוא עשוי לרדת בשל הטמפרטורה הנמוכה יחסית בתא הלחץ.הגדר את הזרימה המרבית ל -10 מיליליטר לדקה, לחץ מרבי ל -5,000 קילופסקל ולחץ מתמיד ל - 1,000 קילופסקלים על בקר משאבת הלחץ כמתואר בכתב היד של הטקסט. לחץ על רוץ. כאשר 1,000 קילופסקלים הוא הגיע, לחץ על עצור על בקר המשאבה ולסגור את שסתום השקע של המשאבה.לפקח על הלחץ בתא הלחץ כדי להבטיח שאין דליפות. אם הלחץ יורד, השתמש בגלאי הדליפה הנוזלית כדי למצוא את הדליפה בחיבורים ולהדק בזהירות את הרכיבים הדולפים. אם התא יציב, פתח את שקע המשאבה והגדר את הלחץ המתמיד בהדרגה ל- 2, 000, 3, 000, 4, 000 ו- 5,000 קילופסקלים, תוך ניטור יציבות התא על-ידי לחיצה על עצור לאחר כל הגדרה.אם הלחץ יציב, סגור את שקע המשאבה והמתן כ-12 עד 24 שעות עד שהגז מחלחל לטיפה. החלף את זמן ההפסקה כדי לצלם תמונות כל שתיים עד חמש שניות. מוסיפים קרח יבש לחלק העליון של התא עד שמעטפת הלחות נראית בזמן..אם הקרח היבש מחליק, הדבק סרט הדבקה סביב החלק העליון של התא. שים לב להתקדמות היווצרות לחות מתאן באמצעות תמונות זמן לשגות במשך שעתיים עד שש שעות. הפחתת לחץ התא ל 2,000 קילופסקלים על ידי פתיחת שקע המשאבה והקמת הלחץ המתמיד ל 2,000 קילופסקל, וציין כאשר מתרחשת המסה.לאחר 30 דקות, להדחיק את תא הלחץ ל 5, 000 קילופסקל כדי לצפות באפקט הזיכרון. הערה כאשר קליפת הידרציה מתחילה לתקן ולאפשר הקליפה להיווצר במשך 30 דקות עד שעתיים. הפחתת לחץ התא על ידי פתיחת שקע המשאבה והגדרת הלחץ המתמיד ל -100 קילופסקל.אם יש לחץ שיורית בתא הלחץ, פתח מעט את שסתום תא הלחץ על ידי 1/16 אינץ '. שמור את נתוני הלחץ והטמפרטורה כקבצי CSV. הסר את הטיפה על ידי הסרת שסתום תא הלחץ העליון וחילוץ טיפה עם מזרק, צינורית, או צינור IV.בצע את ההוראות בכתב היד של הטקסט אם יש חשש לזיהום בין ניסיונות. יש הבדל מורפולוגי ברור על היווצרות קליפת הידרציה של קרח יבש, שם טיפת המים עברה ממשטח רעיוני חלק למעטפת הידרציה אטומה עם משטח דנדריטי קל. התוספת של 100 מיקרוגרם למיליליטר בסוג אחד חלבונים נגד קפיאה שינתה את המורפולוגיה של הידרציה על ידי גרימת קצוות מרופדים לאורך הטיפה ובולטות מראש הטיפה.לאחר שמעטפת הלחות התפתחה במשך שעה אחת, התא הורד ללחץ לשני מגה-פסקל, מה שהוביל לירידה של 2 עד 5 מעלות צלזיוס בטמפרטורה ליד עקומת היציבות של P/T. בשל דיסוציאציה הידרמית exothermic, דיסוציאציה לחות אושרה על ידי התכה חזותית באמצעות הדמיה בזמן לשגות בתחילת הירידה בטמפרטורה. פקדים שליליים ללא טיפה ועם טיפה שלא יצרה קליפת הידרציה לא הראו ירידה בטמפרטורה במהלך הפחתת הלחץ.מכיוון שהשייור של כל מעלות טמפרטורה היה מעל עקומת יציבות ה- P/T שנקבעה בעבר, עקומת רגרסיה חושבה בהתבסס על פסגת ה- P/T של ניסויים אלה. שני דברים חשובים לזכור בעת ביצוע פרוטוקול זה. אחד, ודא שכל החיבורים מאובטחים לפני לחצים, ושנית, תרגלו את גירוש הטיפה לפני חיבור חלון הספיר.בעקבות פרוטוקול זה, ניתן לחשב את צריכת הגז, כמו גם לנתח את התמונות כדי לחשב עובי מעטפת hydrate, כדי לקבוע את נפח הידרציה נוצר.

methane-hydrate-crystallization-on-sessile-water-droplets

Research

JoVE Journal

Environment

סביבה

במסמך הנהלים לפלזמה משופרת שיקוע הכימי של perfluoroalkanes על חומרי microporous כגון מסגרות מתכת אורגנית כדי לשפר את היציבות והידרופוביות שלהם מתוארים. יתר על כן, בדיקת פריצת דרך של כמויות מיליגרם של דגימות מתוארת בפירוט.

הכנת מסגרות מתכת אורגנית הידרופובי באמצעות פלזמה משופרת שיקוע הכימי של Perfluoroalkanes להסרת אמוניה

אנו מציגים פרוטוקול למדידת התכונות התרמיות של דגימות משקעים סינתטיות נושאות הידרט הכוללות חול, מים, מתאן ומתאן הידרט.

פרוטוקול למדידת התכונות התרמיות של מדגם סודה בקירור סינתטי חול-מים-גז מתאן

כאן, אנו מציגים פרוטוקול כללי כדי להכין מגוון הפסלים microhoneycomb (MHMs) ב איזה נוזל יכול לעבור דרך עם טיפה בלחץ נמוך מאוד. MHMs שהושג צפויים לשמש מסננים, זרז תומך, זרימה מסוג אלקטרודות, חיישנים, פיגומים עבור biomaterials.

הפסלים Microhoneycomb שהוכנו על ידי ליופיליזציה חד כיווני של Nanofiber תאית מבוססת Sols: שיטת והרחבות

אנו מציגים פרוטוקול ללמוד את היווצרות של הידרטים בנוכחות של מפעילי nonionic על הממשק של droplet מים שקוע ב ציקלופנטאן. הפרוטוקול כולל בניית וסת. בעלות נמוכה, ניתן לתיכנות ומווסת טמפרטורה מערכת בקרת הטמפרטורה משולבת עם טכניקות ויזואליזציה ומדידות לחץ פנימי.

לימוד השפעות הסקר על התגבשות מימה ב ממשקי שמן מים באמצעות מכשיר מודולרי משולב בעלות נמוכה

ריכוזים אטמוספריים של אשכולות מולקולריים מאוגדים חלש יכול להיות מחושב מן התכונות התרמוכימיים של מבני אנרגיה נמוכה שנמצאו באמצעות מתודולוגיה לדגימה מרובת צעדים מבצעות ניצול אלגוריתם גנטי ו-למחצה אמפירית ו ab כימיה קוונטית.

חישוב ריכוזי האטמוספירה של אשכולות מולקולאריים מ- ab , כימיה תרמו

הפרוטוקול הנוכחי מתאר התגבשות של גבישי קרח מיקרוסקופיים והידרטים של קלתראט בהתקנים מיקרופלואידיים, מה שמאפשר חילופי נוזלים סביב הגבישים שנוצרו. זה מספק אפשרויות שאין שני להן לבחון את תהליך ההתגבשות ומנגנוני הקשירה של המעכבים.

גישה מיקרופלואידית לחקר התגבשות קרח וקלתראט הידרט

אאוטריפיקציה האגם היא נושא איכות מים ברחבי העולם, מה שהופך את הצורך לזהות ולשלוט במקורות תזונתיים קריטיים. קביעת מעבדה של שיעורי שחרור זרחן מליבות משקעים היא גישה יקרת ערך לקביעת התפקיד של העמסת זרחן הפנימית ומנחה את החלטות הנהלה.

נקבע מעבדה זרחן שטף מאגם המשקעים כמדד לטעינה הפנימית זרחן

שיטת EPA 1615 משתמשת במסנן אלקטרו-פוזיטיבי כדי לרכז אנטרו-וירוסים ונורו-וירוסים במי הסביבה ובמי השתייה. כתב יד זה מתאר את הליך איסוף הדגימות לניתוחי שיטה 1615.

EPA שיטת המדידה של 1615. Enterovirus ומופע norovirus במים על ידי תרבות וRT-qPCR. I. איסוף דגימות וירוסים

כאן אנו מציגים הליך לכימות אנטרו-וירוס ונורו-וירוס במי סביבה ושתייה באמצעות PCR כמותי של שעתוק הפוך. התאוששות הנגיף הממוצעת ממי תהום עם הליך סטנדרטי זה משיטת EPA 1615 הייתה 20% עבור נגיף הפוליו ו-30% עבור נורו-וירוס עכברים.

EPA שיטת המדידה של 1615. Enterovirus ומופע norovirus במים על ידי תרבות וRT-qPCR. חלק שלישי. איתור וירוסים על ידי RT-qPCR

מתקן צבע דו Lysimeter פחמן יוצר 250 עד 500 μl L -1 שיפוע פחמן דו חמצני ליניארי בקהילות צמח מרעה דיור תאי טמפרטורה מבוקרת על חימר, חימר בוצי, ופסלי אדמת חולית. המתקן משמש כדי לקבוע כיצד רמות פחמן דו חמצני בעבר ובעתיד להשפיע אופניים פחמן כר דשא.

CO<sub&gt; 2</sub&gt; מתקן מפל ריכוזים לבדיקה CO<sub&gt; 2</sub&gt; העשרה וקרקע השפעות על תפקוד המערכת האקולוגית גראסלאנד

למדו שיטה להידרציה תגבשות מתאן על טיפות מים יסילי לבחינת מורפולוגיית גבישי הידרט ויציבות לחץ-טמפרטורה. הפרוטוקול מאפשר יצירה נשלטת של קליפות הידרט לחקירת אינטראקציות ביומולקולריות.

מתאן הידרציה התגבשות על טיפות מים יסילי

גלה סרטונים נוספים