Methaanhydraatkristallisatie op Sessile Waterdruppels

Het effect van verschillende additieven op de morfologie van gashydraat en op de stabiliteit van de druktemperatuur kan worden getest. Maar het belangrijkste belang ligt in het uitzoeken hoe biomoleculen kunnen interageren en gashydraten in situ kunnen beïnvloeden. Het grote voordeel van dit protocol is dat men op een zitdruppel veilig reproduceerbaar een hydraatschaal kan vormen.

Het nivelleren van de druppelfase is een uitdaging en moet worden geoefend terwijl de druppel op een oneffen podium glijdt. Maak ook vertrouwd met Swagelok-verbindingen en veiligheid met betrekking tot hogedruk brandbare gassen. Begin met het aansluiten van de methaancilinderregelaar op de pomp met een koperen buis van één bij vier inch met behulp van een nieuwe moer- en ferruleset.

Lijm een flexibele punt van iv-buizen, snijd een hoek, naar het uiteinde van de canule om de druppel naar het saffiervenster te leiden. Bevestig een spuit van één milliliter aan de canule en trek het gewenste volume gedeïoniseerd water naar binnen. Zonder de naaldklep of het saffiervenster bevestigd, steekt u het uiteinde van de canule in het bovenste bord en oefent u met het verdrijven van de druppel op het middenpodium.

Bevestig het saffiervenster en de ringen opnieuw met M8-schroeven en bevestig het bovenste drukcelventiel. Sluit de gevlochten roestvrijstalen slang van de drukpomp aan op de drukcel. En controleer nog eens of alle aansluitingen van de gasfles naar de drukcel strak zitten.

Open de inlaatklep van de drukcel en stel de drukcel in het aquarium in. Steek vervolgens een glasvezellichtbronkabel in de drukcelverlichtingspoort. Voeg in een aquarium gevuld met een 50/50-verhouding van ethanol en water meer ethanol toe naarmate het oplossingsniveau in de volgende weken daalt, totdat het waterpas is met de bovenkant van de drukcel, net onder de lichtbronaansluiting.

Stel de koelmachine in op de temperatuur die ongeveer nul tot drie graden Celsius in de cel zal bereiken en begin door spoelen te circuleren. Schakel de luchtstroom naar de voorkant van het aquarium in om condensatie op het aquariumoppervlak te voorkomen. Start een temperatuurlog in de dataloggersoftware.

Stel het scaninterval in op 30 seconden en wacht tot de temperatuur in de drukcel stabiel is op twee graden Celsius. Nadat de camera is geplaatst, schakelt u de lichtbron in op ongeveer 80% en opent u de camerasoftware. Stel in Live View de cameralens scherp op de binnenkamer van de cel en pas de lichtbron aan voor de beste beeldvorming.

Start een nieuw temperatuurlogboek met een scaninterval van één seconde. Indien bevestigd, maak de uitlaatnaaldklep in de bovenste poort van de drukcel los. Bevestig een spuit van één milliliter aan de canule en trek het gewenste volume gedeïoniseerd water naar binnen.

Steek de canule door het bovenste bord totdat de punt zichtbaar is in de camerasoftware in de Live View-modus. Verdrijft de vloeistofdruppel uit de spuit over het centrale thermokoppel. Bevestig vervolgens de naaldklep opnieuw.

Richt de camera op de druppel in de drukcel. Begin elke 60 seconden met time-lapse-beeldvorming. Open de drukomvormersoftware op de laptop.

Begin met het verzamelen van gegevens op de grafiek en het gegevenslogboek met het scaninterval van één seconde en wacht tot de druppeltemperatuur stabiel is tussen nul en drie graden Celsius. Schakel de pomp en de controller in. Sluit de inlaatklep van de drukpomp.

Open de uitlaatklep van de pomp en de kleppen van de drukcel. Tarra de pompdruk door op nul te drukken op de drukpompregelaar. Selecteer Pomp A op de drukpompregelaar om de druk te controleren.

Zorg ervoor dat de drukpomp leeg is als er een andere vloeistof dan methaangas in de pomp aanwezig was. Doe dit door het maximale debiet en de constante stroom in te stellen op 100 milliliter per minuut en op Run te drukken. Laat het draaien totdat de pomp leeg is.

Sluit de uitlaatklep van de pomp en open de inlaatklep van de pomp. Open de gasfles en stel de gasflesregelaar in op 1.000 kilopascal. Druk op Bijvullen op de drukpompregelaar.

Wanneer de pomp vol is en in de buurt van 1.000 kilopascal, sluit u de inlaatklep van de pomp en de gasfles. Open de uitlaatklep van de pomp enigszins naar de cel. Bewaak de drukceldruk in de drukomvormersoftware, omdat deze kan afnemen als gevolg van de relatief lagere temperatuur in de drukcel.

Stel het maximale debiet in op 10 milliliter per minuut, de maximale druk op 5.000 kilopascal en de constante druk op 1.000 kilopascal op de drukpompregelaar zoals beschreven in het tekstmanuscript. Druk op Uitvoeren. Wanneer 1.000 kilopascal is bereikt, drukt u op Stop op de pompregelaar en sluit u de uitlaatklep van de pomp.

Controleer de druk in de drukcel om er zeker van te zijn dat er geen lekken zijn. Als de druk daalt, gebruik dan de vloeistoflekdetector om het lek bij de aansluitingen te vinden en draai de lekkende componenten voorzichtig vast. Als de cel stabiel is, opent u de pompuitlaat en stelt u de constante druk geleidelijk in op 2.000, 3.000, 4.000 en 5.000 kilopascal, waarbij u de stabiliteit van de cel bewaakt door na elke instelling op Stop te drukken.

Als de druk stabiel is, sluit u de pompuitlaat en wacht u ongeveer 12 tot 24 uur tot het gas de druppel doordringt. Schakel de time-lapse om elke twee tot vijf seconden foto's te maken. Voeg droogijs toe aan de bovenkant van de cel totdat de gehydrateerde schil in time-lapse wordt gezien.

Als het droogijs glijdt, plakt u tape rond de bovenkant van de cel. Observeer de voortgang van de vorming van methaanhydraat door middel van time-lapse-foto's gedurende twee tot zes uur. Zet de cel onder druk tot 2.000 kilopascal door de pompuitlaat te openen en de constante druk in te stellen op 2.000 kilopascal, waarbij wordt gepast wanneer smelten optreedt.

Na 30 minuten, druk de drukcel tot 5.000 kilopascal om het geheugeneffect te observeren. Let op wanneer een gehydrateerde schil begint te hervormen en laat de schaal zich gedurende 30 minuten tot twee uur vormen. Zet de cel onder druk door de pompuitlaat te openen en de constante druk in te stellen op 100 kilopascal.

Als er restdruk in de drukcel is, open dan de drukceltopklep enigszins met 1/16 inch. Sla de druk- en temperatuurgegevens op als CSV-bestanden. Verwijder de druppel door het bovenste drukcelventiel te verwijderen en de druppel te extraheren met de spuit, canule of infuusbuis.

Volg de aanwijzingen in het teksthandschrift als er bezorgdheid is over besmetting tussen proeven. Er is een duidelijk morfologisch verschil bij droogijs geforceerde hydraatvorming, waarbij de waterdruppel overging van een glad reflecterend oppervlak naar een ondoorzichtige hydraatschil met een licht dendritisch oppervlak. De toevoeging van 100 microgram per milliliter bij type één antivrieseiwitten veranderde de morfologie van het hydraat door geribbelde randen langs de druppel en uitsteeksels van de bovenkant van de druppel te induceren.

Nadat de gehydrateerde schil zich gedurende een uur had ontwikkeld, werd de cel onder druk gezet tot twee megapascals, wat leidde tot een temperatuurdaling van 2 tot 5 graden Celsius in de buurt van de P / T-stabiliteitscurve. Als gevolg van exotherme hydraatdissociatie werd hydratedissociatie bevestigd door visueel smelten door time-lapse beeldvorming aan het begin van de temperatuurdaling. Negatieve controles zonder druppel en met een druppel die geen hydraatschil vormde, vertoonden geen temperatuurdaling tijdens de drukverlaging.

Omdat de apex van elke temperatuurgraad boven de eerder vastgestelde P/T-stabiliteitscurve lag, werd een regressiecurve berekend op basis van de apex P/T van deze proeven. Twee dingen zijn belangrijk om in gedachten te houden bij het uitvoeren van dit protocol. Eén, controleer of alle verbindingen veilig zijn voordat u onder druk zet, en twee, oefen met het verdrijven van de druppel voordat u het saffiervenster bevestigt.

Volgens dit protocol kan men het gasverbruik berekenen en de afbeeldingen analyseren om de dikte van de hydraatschaal te berekenen, om het gevormde volume van het gehydrateerde te bepalen.