Name: Krystalizacja hydratu metanu na siedzących kropelkach wody (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-05-26T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 46 s
Description: Poznaj metodę formowania hydratu metanu na siedzących kropelkach wody w celu badania wpływu inhibitorów i promotorów na morfologię kryształów. Protokół umożliwia powtarzalne tworzenie powłok hydratowych i badanie interakcji biomolekularnych.

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

Grant NASA Exobiology 80NSSC19K0477 sfinansował te badania. Dziękujemy Williamowi Waite'owi i Nicolasowi Espinozie za cenne dyskusje.

<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>

Nie ma sprzecznych interesów finansowych.

Opracowaliśmy metodę bezpiecznego formowania powłok hydratów metanu na siedzących kropelkach wody i udostępniamy tę metodę maszynie i montażowi do obróbki i montażu komory ciśnieniowej o ciśnieniu roboczym 10 MPa, a także systemów ciśnieniowych i chłodzenia. Cela ciśnieniowa jest wyposażona w stolik na kroplę zawierającą wbudowane termopary, szafirowe okienko do wizualizacji kropli oraz przetwornik ciśnienia przymocowany do górnej części ogniwa. Układ chłodzenia składa się ze schłodzonego glikolu etylenowego krążącego w ...

Hydraty gazu to klatki z cząsteczkami wody związanymi z wodorem, które zatrzymują cząsteczki gazu gościnnego poprzez interakcje van der Waalsa. Hydraty metanu powstają w warunkach wysokiego ciśnienia i niskiej temperatury, które występują w naturze w osadach podpowierzchniowych wzdłuż obrzeży kontynentów, pod arktyczną wieczną zmarzliną i na innych ciałach planetarnych w Układzie Słonecznym1. Hydraty gazu magazynują kilka tysięcy gigaton węgla, co ma ważne implikacje dla klimatu i energii2. Hydraty gazu mogą być również niebezpieczne w przemyśle gazu ziemnego, ponieważ warunki sprzyjające hydratom występują w gazociągach, które mogą zatkać rury, prowadząc do śmiertelnych eksplozji i wycieków ropy3.
Ze względu na trudność badania hydratów gazowych in situ, eksperymenty laboratoryjne są często wykorzystywane do scharakteryzowania właściwości hydratów oraz wpływu inhibitorów i substratów4. Te eksperymenty laboratoryjne są przeprowadzane poprzez hodowlę hydratu gazu pod podwyższonym ciśnieniem w komórkach o różnych kształtach i rozmiarach. Wysiłki mające na celu zapobieganie tworzeniu się hydratów gazu w gazociągach doprowadziły do odkrycia kilku chemicznych i biologicznych inhibitorów hydratów gazów, w tym białek zapobiegających zamarzaniu (AFP), środków powierzchniowo czynnych, aminokwasów i poliwinylopirolidon (PVP)5,6. Aby określić wpływ tych związków na właściwości hydratów gazu, w eksperymentach wykorzystano różne konstrukcje zbiorników, w tym autoklawy, krystalizatory, reaktory z mieszadłem i komory kołyszące, które obsługują objętości od 0,2 do 106 centymetrów sześciennych4.
Metoda kropelki bezszypułkowej stosowana tutaj i w poprzednich badaniach7,8,9,10,11,12 polega na tworzeniu warstwy hydratu gazu na siedzącej kropli wody wewnątrz komory ciśnieniowej. Naczynia te są wykonane ze stali nierdzewnej i szafiru, aby wytrzymać ciśnienie do 10-20 MPa. Ogniwo jest podłączone do butli z metanem. W dwóch z tych badań wykorzystano metodę kropelkową do przetestowania AFP jako inhibitorów hydratów gazowych w porównaniu z komercyjnymi inhibitorami hydratów kinetycznych (KHI), takimi jak PVP7,11. Bruusgard et al.7 skupili się na morfologicznym wpływie inhibitorów i odkryli, że kropelki zawierające AFP typu I mają gładszą, szklistą powierzchnię niż powierzchnia kropli dendrytycznych bez inhibitorów przy dużych siłach napędowych.
Udegbunam et al.11 użył metody opracowanej do oceny KHIs w poprzednim badaniu10, która pozwala na analizę morfologii/mechanizmów wzrostu, temperatury/ciśnienia równowagi hydrat-ciecz-para oraz kinetyki w funkcji temperatury. Jung i wsp. badali zastępowanie CH4-CO 2 poprzez zalanie komórki CO2 po utworzeniu otoczki wodzianu CH4 8. Chen i wsp. zaobserwowali, że Ostwald dojrzewa w miarę tworzenia się otoczki hydratu9. Espinoza i wsp. badali otoczki hydratów CO2 na różnych podłożach mineralnych12. Metoda kropelkowa jest stosunkowo prostą i tanią metodą określania wpływu morfologicznego różnych związków i substratów na hydraty gazowe i wymaga niewielkich ilości dodatków ze względu na małą objętość. W artykule opisano metodę formowania takich otoczek hydratów na kropli wody przy użyciu ogniwa ze stali nierdzewnej z szafirowym okienkiem do wizualizacji, o ciśnieniu roboczym do 10 MPa.

<table><tbody><tr><td><mocny>APARAT I LAPTOP</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Korpus aparatu</td><td>Nikon</td><td>D7200</td><td>Nazwa w protokole: aparat</td></tr><tr><td>Camera Control Pro 2 Oprogramowanie</td><td>Nikon</td><td></td><td>Nazwa w protokole: oprogramowanie aparatu</td></tr><tr><td>Laptop</td><td>HP Pavilion</td><td>hp-pavilion-laptop-14-ce0068st</td><td>Musi to być komputer z dużą ilością miejsca (~ 1 Tb) Nazwa w protokole: laptop</td></tr><tr><td>Obiektyw makrofotograficzny</td><td>Nikon</td><td>AF-S MICRO 105mm f/2.8G IF-ED Nazwa obiektywu</td><td>w protokole: obiektyw</td></tr><tr><td><mocne>materiały eksploatacyjne</mocna></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>woda dejonizowana</td><td></td><td></td><td>Nazwa w protokole: woda DI</td></tr><tr><td>Suchy lód</td><td>VWR lub sklep</td><td></td> spożywczy <td>Kup tuż przed zarodkowaniem Nazwa w protokole: suchy lód</td></tr><tr><td>Etanol</td><td></td><td></td><td>Nazwa w protokole: etanol</td></tr><tr><td>Glikol</td><td></td><td></td> etylenowy <td>Nazwa w protokole: glikol etylenowy</td></tr> <tr><td> COOLING SYSTEM</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>1/2 cala OD x 3/8 cala ID x 25 stóp Rurka polietylenowa</td><td>Everbilt</td><td>Model # 301844</td><td>Do cyrkulacji chłodziwa z agregatu chłodniczego do wężownic miedzianych w akwarium Nazwa w protokole: 3/8" (średnica wewnętrzna) rurki z tworzywa sztucznego</td></tr><tr><td>Agregat cyrkulacyjny</td><td>Polyscience</td><td></td><td>Nazwa w protokole: agregat chłodniczy</td></tr><tr><td>Ekonomiczna elastyczna izolacja rur z pianki polietylenowej</td><td>McMaster-Carr</td><td>4530K162</td><td>o grubości 3/4 "; 1/2" średnica wewnętrzna; Wartość R 3; 6' long Nazwa w protokole: izolacja rur piankowych</td></tr><tr>Rurki <td></td><td></td><td>z tworzywa sztucznego</td><td>Użyj dowolnego węża, który pasuje do połączenia lotniczego w laboratorium i wystarczająco długiego, aby podróżować od połączenia lotniczego do przodu akwarium</td></tr> <tr><td> DATALOGGER </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Armatura dla 34970A / 34972A, 20-kanałowy</td><td>Keysight Technologies</td><td>34901A</td><td>Nazwa w protokole: rejestrator danych wielokanałowy</td></tr><tr><td>Benchvue lub oprogramowanie Benchlink</td><td>Benchvue lub Benchlink</td><td></td><td>Nazwa w protokole: oprogramowanie przetwornika temperatury</td></tr><tr><td>Akwizycja danych / jednostka przełączająca. GPIB, RS232</td><td>Keysight Technologies</td><td>34970A</td><td>Nazwa w protokole: rejestrator danych</td></tr><tr><td>Interfejs USB/GPIB</td><td>Keysight Technologies</td><td>82357B</td><td>Nazwa w protokole: rejestrator danych USB</td></tr><tr><td>wielokanałowy</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Schott Fostec -LLC 20510 Ace Światłowodowe źródło światła</td><td>Schott Fostec</td><td>A20500</td><td>3115PS-12W-B20 115 V ~AC 50/60Hz 5/4,5 W Nazwa w protokole: źródło światła jednostka</td></tr><tr><td>Prowadnica źródła światła Schott Fostec - pojedyncza wiązka</td><td>Schott Fostec</td><td>A08031.40</td><td>Nazwa w protokole: światłowodowego źródła światła</td></tr><tr><td>< SILNY>METAN I REGULATOR</mocny></td><td></td><td></td><td></td></tr>1<tr><td>/4 cala zewnętrznego x 20 stóp Miedziana miękka cewka chłodnicza</td><td>Everbilt</td><td>Model # D 04020PS</td><td>Do zwiększania ciśnienia w pompie ciśnieniowej ISCO. Do cyrkulacji chłodziwa potrzebny jest dodatkowy pakiet, jak podano poniżej. Nazwa w protokole: wysokociśnieniowy 1/4" rura miedziana</td></tr><tr><td>Reduktor butli z metanem</td><td>Airgas</td><td>Y11N114G350-AG</td><td>Nazwa w protokole: reduktor butli z metanem</td></tr><tr><td>Butla z metanem</td><td>Airgas</td><td>ME UHP300</td><td>Nazwa w protokole: butla z metanem</td></tr><tr><td><mocna>POMPA CIŚNIENIOWA</mocna></td><td></td><td></td><td></td></tr>1<tr><td>/4 cala&nbsp; elastyczna rurka, ~ 3 stopy.</td><td></td><td></td><td>Podłączyć do wlotu pompy w celu przeprowadzenia testu szczelności Nazwa w protokole: 1/4"&nbsp; elastyczna</td></tr><tr><td>rurka Pompa strzykawkowa 260D z kontrolerem</td><td>Teledyne Instruments Inc.</td><td>67-1240-520</td><td>Nazwa w protokole: sterownik pompy ciśnieniowej</td></tr><tr><td>&minus; Ethernet/USB</td><td>Teledyne Instruments Inc.</td><td>62-1240-114</td><td>Kup, jeśli chcesz zainstalować Labview na komputerze i zdalnie sterować pompą ciśnieniową. Nie zrobiliśmy tego.</td></tr><tr><td>Rurka bez szwu ze stali nierdzewnej 316 z gładkim otworem, średnica zewnętrzna 1/4 ", grubość ścianki 0,035", długość 1 stopy (x5)</td> <td>McMaster-Carr</td><td>89785K824</td><td>Nazwa w protokole: rura 1/4 "</td></tr><tr><td>Rura bez szwu ze stali nierdzewnej 316 o gładkim otworze, średnica zewnętrzna 1/8 ", grubość ścianki 0,02", długość 1 stopy (x4)</td><td>McMaster-Carr</td><td>89785K811</td><td>Nazwa w protokole: rura</td></tr> <tr><td>1/8"Złączka rurowa Swagelok ze stali nierdzewnej, złączka redukcyjna, 1/4 cala. x 1/8 cala Rura o średnicy zewnętrznej (x4)</td><td>Swagelok</td><td>&nbsp; SS-400-6-2</td><td>Nazwa w protokole: adapter 1/8 "do 1/4"</td></tr> <tr><td>PRESSURE CELL</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>316 Zestaw nakrętek i tulejek ze stali nierdzewnej (1 nakrętka / 1 przednia tulejka / 1 tylna tulejka) do 1/4 cala. Łącznik rurowy (20)</td><td>Swagelok</td><td>&nbsp; SS-400-NFSET</td><td>Służy do montażu połączeń w razie potrzeby Nazwa w protokole: zestaw tulejek</td></tr><tr><td>Wąż spiralny ze stali nierdzewnej (FM) 316L, 1/4 cala, oplot ze stali nierdzewnej 316L, 1/4 cala. Adaptery rurowe, 60 cali. (1,5 m) Długość</td><td>Swagelok</td><td>SS-FM4TA4TA4-60</td><td>Łączy pompę ciśnieniową z komorą ciśnieniową Nazwa w protokole: 1/4" pleciony elastyczny wąż</td></tr> ciśnieniowy ze stali nierdzewnej <tr><td>ABAQUS</td><td>ABAQUS FEA</td><td></td><td>Nazwa w protokole: oprogramowanie symulacyjne</td></tr><tr><td>Odporna na ścieranie podkładka amortyzująca do 7/8", 0,875" ID, 2,25" OD, opakowania po 10 sztuk (x1)</td><td>McMaster-Carr</td><td>90131A107</td><td>Nazwa w protokole: Podkładka gumowa 2,25 "</td></tr><tr><td>Odporna na ścieranie podkładka uszczelniająca, tkanina aramidowa / guma Buna-N, rozmiar 3/8 ", średnica zewnętrzna 0,625", opakowania po 10 sztuk (x1)</td> <td>McMaster-Carr</td><td>93303A105</td><td>Używany do portu oświetleniowego</td></tr><tr><td>Arkusz akrylowy | Biały 2447 / WRT31 Papier ekstrudowany maskowany (półprzezroczysty 55% (0,118 x 12 x 12)</td><td>Międzystanowe tworzywa sztuczne</td><td>ACRW7EPSH</td><td>Obrabij okrąg akrylu, aby zmieścił się w wewnętrznej komorze komory ciśnieniowej, aby służył jako tło do obrazowania Nazwa w protokole: płyta akrylowa</td></tr><tr><td>AutoCAD</td><td>AutoCAD</td><td></td><td>Nazwa w protokole: oprogramowanie do projektowania inżynierskiego</td></tr><tr><td>Złączka Conax Conax</td><td>Technologies</td><td>311401-011</td><td>TG(PTM2/)-24-A6-T, OPCJONALNIE 1/4" NPT Nazwa w protokole: złącze z uszczelnieniem ciśnieniowym</td></tr><tr><td>Przetworniki/przetworniki ciśnieniowe wypełnione olejem o wysokiej dokładności do zastosowań przemysłowych ogólnych (x2)</td><td>Omega Engineering, Inc.</td><td>PX409-3.5KGUSBH</td><td>Kup dwa, aby mieć kopię zapasową. Nazwa w protokole: przetwornik ciśnienia</td></tr><tr><td>KOMORA WYSOKIEGO CIŚNIENIA&nbsp; CZĘŚCI</td><td>Wither Tool, Die and Manufacturing Company</td><td></td><td>Obróbka części komór ciśnieniowych zgodnie z rysunkami CAD (rysunek S1) Nazwa w protokole: Część B = podkładka ze stali nierdzewnej</td></tr><tr><td>Śruba z gniazdowym ze stali nierdzewnej 316 o wysokiej wytrzymałości, gwint M5 x 0,80 mm, długość 14 mm (x20)</td> <td>McMaster-Carr</td><td>90037A119</td><td>Używany do portu oświetleniowego</td></tr><tr><td>Śruba z gniazdowym ze stali nierdzewnej 316 o wysokiej wytrzymałości, Gwint M8 x 1,25 mm, długość 25 mm (x20)</td><td>McMaster-Carr</td><td>90037A133</td><td>Nazwa w protokole: M8 ze stali nierdzewnej</td></tr><tr><td>Olejoodporny twardy O-ring Buna-N, 3/32 Szerokość ułamkowa, numer kreski 120, opakowania po 50 sztuk (x1)</td><td>McMaster-Carr</td><td>5308T178</td><td>Nazwa w protokole: 1" o-ring</td></tr><tr><td>Olejoodporny twardy O-ring Buna-N, 3/32 Szerokość ułamkowa, numer kreski 128, opakowania po 50 sztuk (x1)</td><td>McMaster-Carr</td><td>5308T186</td><td>Nazwa w protokole: 1,5-calowy o-ring</td></tr><tr><td>Omega Inc. oprogramowanie przetwornika ciśnienia</td><td>Omega Engineering, Inc.</td><td></td><td>Nazwa w protokole: oprogramowanie przetwornika ciśnienia</td></tr><tr><td>Dysk poliwęglanowy</td><td>McMaster-Carr</td><td>8571K31</td><td>Wymieniony na rysunkach CAD dla portu oświetlenia, Rys. S1 Część E</td></tr><tr><td>Okna szafirowe (x3)</td><td>Guild Optical Associates, Inc.</td><td>Okno szafirowe klasy optycznej, płaszczyzna C Średnica: 1,811 "&plusmn;. 005" Grubość: .590" &plusmn;. 005" Jakość powierzchni: 60/40 Krawędzie szlifowane i bezpieczne fazowane</td><td>Kup trzy, aby były dwie kopie zapasowe. Nazwa w protokole: szafirowe okno</td></tr><tr><td>Solidny drut termopary Izolacja i kurtka FEP, typ K, rozmiar 24, długość 50 stóp (x1)</td><td>McMaster-Carr</td><td>3870K32</td><td>Nazwa w protokole: termopary</td></tr><tr><td>Zintegrowany zawór iglicowy ze stali nierdzewnej, 0,37 Cv, 1/4 cala Łącznik rurki Swagelok, trzpień regulacyjny (x4)</td><td>Swagelok</td><td>&nbsp; SS-1RS4</td><td>Two będzie również używany do pompy ciśnieniowej. Nazwa w protokole: Zawory iglicowe 1/4"</td></tr><tr><td>Złączka rurowa ze stali nierdzewnej, złączka sześciokątna, 1/4 cala. Męski NPT (x2)</td><td>Swagelok</td><td>&nbsp; SS-4-HN</td><td>Używany do portu oświetleniowego</td></tr><tr><td>Złączka rurowa Swagelok ze stali nierdzewnej, trójnik żeński, 1/4 cala. Średnica zewnętrzna rury x 1/4 cala Średnica zewnętrzna rury x 1/4 cala Żeńskie NPT (x2)</td><td>Swagelok</td><td>&nbsp; SS-400-3-4TTF</td><td>Używany z przetwornikiem ciśnienia Nazwa w protokole: trójnik rozgałęziony</td></tr><tr><td>Złączka rurkowa Swagelok ze stali nierdzewnej, złącze męskie, 1/4 cala. Średnica zewnętrzna rury x 1/4 cala Męski NPT (x4)</td><td>Swagelok</td><td>&nbsp; SS-400-1-4</td><td>Używany na górnym porcie i bocznym porcie prowadzącym do zaworów iglicowych Nazwa w protokole: NPT</td></tr><tr><td>Złączka rurowa Swagelok ze stali nierdzewnej, złącze portu, 1/4 cala. Średnica zewnętrzna rury (x8)</td><td>Swagelok</td><td>&nbsp; SS-401-PC</td><td>Służy jako połączenia rurowe między NTP a połączeniami zaworów Nazwa w protokole: złącze portu złącze złącza</td></tr><tr><td>TANK</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1/4 cala OD x 20 stóp Miedziana miękka cewka chłodnicza</td><td>Everbilt</td><td>Model # D 04020PS</td><td>Do cyrkulacji płynu chłodzącego Nazwa w protokole: 1/4 "rura miedziana</td></tr><tr><td>10 galonów akwarium</td><td>Nazwa Tetra</td><td></td><td>w protokole: Zbiornik o pojemności 10 galonów</td></tr><tr><td>2 uncje Waterweld</td><td>J-B Weld</td><td>Model # 8277</td><td>Nazwa w protokole: uszczelniacz podwodny</td></tr><tr><td>3 cale x 25 stóp Folia z folią Izolacja rur z włókna szklanego</td><td>Frost</td><td>King Model # SP42X / 16</td><td>Do owijania wokół akwarium Nazwa w protokole: włókno szklane wyłożone folią</td></tr><tr><td>3/8 7/8 cala. Opaska zaciskowa ze stali nierdzewnej (10 sztuk)</td><td>Everbilt</td><td>Model # 670655E</td><td>Nazwa w protokole: zaciski do węży z napędem ślimakowym</td></tr><tr><td>Nazwa styropianu</td><td></td><td></td><td>w protokole: materiał izolacyjny</td></tr><tr><td><mocny>NARZĘDZIA</mocny></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1-1/8 cala. Obcinak do rur z grzechotką</td><td>Husky</td><td>Model # 86-036-0111</td><td></td></tr><tr><td>1/2 cala do 1 cala Obcinak do rur</td><td>Apollo</td><td>Model # 69PTKC001</td><td></td></tr><tr><td>Klucz nastawny (x2)</td><td>Rdzeń stalowy</td><td>Model # 31899</td><td>Potrzebujesz dwóch kluczy ze szczęką co najmniej 1"</td></tr> <tr><td>Zestaw kluczy imbusowych</td><td>Home Depot</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Taśma</td><td></td><td></td> klejąca <td>Nazwa w protokole: taśma klejąca</td></tr><tr><td>Elastyczna rurka, jak linia dożylna, pasująca do końca sondy grainger (kaniula)</td><td></td><td></td><td>Nazwa w protokole: IV rurka</td></tr><tr><td>Sonda Grainger o rozmiarze 18</td><td>Grainger</td><td></td><td>Do wprowadzania kropelki Nazwa w protokole: kaniula</td></tr><tr><td>Smar wysokopróżniowy</td><td>Dow corning</td><td></td><td>Nakładaj na o-ringi przed włożeniem okna szafirowego Nazwa w protokole: smar próżniowy</td></tr><tr><td>Klein Tools Professional 90 stopni 4-w-1 giętarka do rur</td><td></td><td>Klein Tools Model # 89030</td><td>Nazwa w protokole: giętarka do rur</td></tr><tr><td>Płyn Snoop wykrywacz nieszczelności</td><td>Swagelok</td><td>MS-SNOOP-8OZ</td><td>Do wykrywania nieszczelności pod ciśnieniem, gdy metan Nazwa w protokole: detektor nieszczelności cieczy</td></tr><tr><td>Przyssawka</td><td>Home Depot</td><td></td><td>Do usuwania szczelnie dopasowanego okna szafirowego Nazwa w protokole: przyssawka</td></tr><tr><td>Taśma</td><td></td><td></td> teflonowa <td>Nazwa w protokole: taśma hydrauliczna</td></tr><tr><td>Temflex 3/4 cala x 60 stóp 1700 Taśma izolacyjna</td><td>3M</td><td>Model # 1700-1PK-BB40</td><td>Nazwa w protokole: taśma izolacyjna</td></tr></tbody></table>

krystalizacja hydratu metanu na siedzących kropelkach wody

Methane Hydrate Crystallization on Sessile Water Droplets

Ten artykuł opisuje metodę tworzenia otoczek hydratów metanu na kropelkach wody. Ponadto dostarcza plany komory ciśnieniowej o ciśnieniu roboczym 10 MPa, zawierającej stolik dla kropel siedzących, szafirowe okienko do wizualizacji oraz przetworniki temperatury i ciśnienia. Pompa ciśnieniowa podłączona do butli z metanem służy do zwiększania ciśnienia w ogniwie do 5 MPa. Układ chłodzenia to zbiornik o pojemności 10 galonów (37,85 l) zawierający 50% roztwór etanolu chłodzony glikolem etylenowym przez miedziane cewki. Układ ten umożliwia obserwację zmian temperatury związanych z tworzeniem się i dysocjacją hydratów odpowiednio podczas chłodzenia i rozhermetyzowania, a także wizualizację i fotografię zmian morfologicznych kropli. Dzięki tej metodzie zaobserwowano szybkie tworzenie się otoczki hydratowej w temperaturze od ~-6 °C do -9 °C. Podczas rozhermetyzowania zaobserwowano spadek temperatury o 0,2 °C do 0,5 °C na krzywej stabilności ciśnienie/temperatura (P/T) spowodowany egzotermiczną dysocjacją hydratów, potwierdzony wizualną obserwacją topnienia na początku spadku temperatury. "Efekt pamięci" zaobserwowano po zwiększeniu ciśnienia z 2 MPa do 5 MPa. Ten eksperymentalny projekt pozwala na monitorowanie ciśnienia, temperatury i morfologii kropli w czasie, dzięki czemu jest to odpowiednia metoda do testowania różnych dodatków i substratów na morfologii hydratów.

Dzięki tej metodzie powłokę hydratu gazu na kropli można monitorować wizualnie przez szafirowe okno komory ciśnieniowej oraz za pomocą przetworników temperatury i ciśnienia. Aby zainicjować powstawanie powłoki hydratu po zwiększeniu ciśnienia do 5 MPa, do górnej części komory ciśnieniowej można dodać suchy lód, aby wywołać szok termiczny stymulujący szybką krystalizację hydratu. W przypadku tworzenia powłoki hydratu wymuszonego suchym lodem widoczna jest wyraźna różnica morfologiczna. Kropla wody przeszła z gładkiej, ref...

Opisujemy metodę tworzenia hydratu gazu na kropelkach wody siedzącej, aby zbadać wpływ różnych inhibitorów, promotorów i substratów na morfologię kryształu hydratu.

Krystalizacja hydratu metanu na siedzących kropelkach wody

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 ...

Można badać wpływ różnych dodatków na morfologię hydratów gazu i stabilność ciśnienia i temperatury. Jednak głównym celem jest ustalenie, w jaki sposób biomolekuły mogą oddziaływać i wpływać na hydraty gazu in situ. Główną zaletą tego protokołu jest to, że można w sposób powtarzalny bezpiecznie utworzyć otoczkę hydratu na siedzącej kropli.Wyrównanie etapu kropli jest trudne i wymaga praktyki, ponieważ kropla ślizga się po nierównym scenie. Zapoznaj się również z połączeniami Swagelok i bezpieczeństwem dotyczącym gazów palnych pod wysokim ciśnieniem. Zacznij od podłączenia regulatora butli metanu do pompy za pomocą miedzianej rurki o wymiarach jeden na cztery cale za pomocą nowego zestawu nakrętek i tulejek.Przyklej elastyczną końcówkę rurki dożylnej, przyciąć pod kątem do końca kaniuli, aby skierować kroplę w kierunku szafirowego okienka. Podłącz strzykawkę o pojemności jednego mililitra do kaniuli i wciągnij żądaną objętość wody dejonizowanej. Bez dołączonego zaworu igłowego lub szafirowego okienka włóż koniec kaniuli do górnej płyty i poćwicz wyrzucanie kropli na środek sceny.Ponownie przymocuj szafirowe okno i podkładki za pomocą M8 i zamocuj górny zawór komory ciśnieniowej. Podłącz pleciony wąż ze stali nierdzewnej od pompy ciśnieniowej do komory ciśnieniowej. I dokładnie sprawdź, czy wszystkie połączenia od butli gazowej do komory ciśnieniowej są szczelne.Otwórz zawór wlotowy komory ciśnieniowej i ustaw komorę ciśnieniową w akwarium. Następnie włóż światłowodowego źródła światła do portu oświetlenia komory ciśnieniowej. W akwarium wypełnionym etanolem i wodą w proporcji 50/50 dodaj więcej etanolu, gdy poziom roztworu spadnie w kolejnych tygodniach, aż znajdzie się na poziomie górnej części ogniwa ciśnieniowego, tuż poniżej połączenia źródła światła.Ustaw agregat chłodniczy na temperaturę, która osiągnie około 0 do trzech stopni Celsjusza wewnątrz ogniwa i zacznij krążyć przez cewki. Włącz przepływ powietrza do przodu akwarium, aby zapobiec kondensacji na powierzchni akwarium. Uruchom dziennik temperatury w oprogramowaniu rejestratora danych.Ustaw interwał skanowania na 30 sekund i poczekaj, aż temperatura wewnątrz celi ciśnieniowej ustabilizuje się na poziomie dwóch stopni Celsjusza. Po umieszczeniu aparatu włącz źródło światła na około 80% i otwórz oprogramowanie aparatu. W trybie Live View ustaw ostrość obiektywu kamery na wewnętrznej komorze komórki i dostosuj źródło światła, aby uzyskać najlepsze obrazowanie.Rozpocznij nowy dziennik temperatury z jednosekundowym interwałem skanowania. Jeśli jest podłączony, odłącz wylotowy zawór iglicowy w górnym porcie komory ciśnieniowej. Podłącz strzykawkę o pojemności jednego mililitra do kaniuli i wciągnij żądaną objętość wody dejonizowanej.Włóż kaniulę przez górną płytę, aż końcówka będzie widoczna w oprogramowaniu aparatu w trybie Live View. Usunąć kroplę płynu ze strzykawki przez centralną termoparę. Następnie ponownie zamocuj zawór iglicowy.Ustaw ostrość kamery na kropli w komorze ciśnieniowej. Rozpocznij obrazowanie poklatkowe co 60 sekund. Otwórz oprogramowanie przetwornika ciśnienia na laptopie.Rozpocznij zbieranie danych na wykresie i dzienniku danych w interwale skanowania wynoszącym jedną sekundę i poczekaj, aż temperatura kropli ustabilizuje się w zakresie od zera do trzech stopni Celsjusza. Włącz pompę i sterownik. Zamknij zawór wlotowy pompy ciśnieniowej.Otwórz zawór wylotowy pompy i zawory komory ciśnieniowej. Zmierz ciśnienie pompy, naciskając zero na sterowniku pompy ciśnieniowej. Wybierz Pompę A na sterowniku pompy ciśnieniowej, aby monitorować ciśnienie.Upewnij się, że pompa ciśnieniowa jest pusta, jeśli w pompie znajdował się inny płyn niż metan. Zrób to, ustawiając maksymalny przepływ i stały przepływ na 100 mililitrów na minutę i naciskając Uruchom. Pozostaw go włączonego, aż pompa będzie pusta.Zamknij zawór wylotowy pompy i otwórz zawór wlotowy pompy. Otwórz butlę z gazem i ustaw regulator butli gazowej na 1 000 kilopaskalów. Naciśnij przycisk Refill na sterowniku pompy ciśnieniowej.Gdy pompa jest pełna i zbliża się do 1 000 kilopaskalów, zamknij zawór wlotowy pompy i butlę z gazem. Lekko otwórz zawór wylotowy pompy do ogniwa. Monitoruj ciśnienie w komorze ciśnieniowej w oprogramowaniu przetwornika ciśnienia, ponieważ może ono spaść ze względu na stosunkowo niższą temperaturę w komorze ciśnieniowej.Ustaw maksymalny przepływ na 10 mililitrów na minutę, maksymalne ciśnienie na 5 000 kilopaskali i stałe ciśnienie na 1 000 kilopaskali na sterowniku pompy ciśnieniowej zgodnie z opisem w rękopisie tekstowym. Naciśnij przycisk Uruchom. Po osiągnięciu 1 000 kilopaskali naciśnij Stop na sterowniku pompy i zamknij zawór wylotowy pompy.Monitoruj ciśnienie w komorze ciśnieniowej, aby upewnić się, że nie ma wycieków. Jeśli ciśnienie spadnie, użyj detektora nieszczelności cieczy, aby znaleźć nieszczelność na połączeniach i ostrożnie dokręć nieszczelne elementy. Jeśli ogniwo jest stabilne, otwórz wylot pompy i stopniowo ustawiaj stałe ciśnienie na 2 000, 3 000, 4 000 i 5 000 kilopaskalów, monitorując stabilność ogniwa, naciskając Stop po każdym ustawieniu.Jeśli ciśnienie jest stabilne, zamknij wylot pompy i poczekaj około 12 do 24 godzin, aż gaz przeniknie do kropli. Przełącz tryb poklatkowy, aby robić zdjęcia co dwie do pięciu sekund. Dodaj suchy lód do górnej części komórki, aż otoczka hydratu będzie widoczna w upływie czasu.Jeśli suchy lód ślizga się, przyklej taśmę wokół górnej części ogniwa. Obserwuj postęp powstawania hydratu metanu na zdjęciach poklatkowych przez dwie do sześciu godzin. Rozhermetyzuj ogniwo do 2 000 kilopaskali poprzez otwarcie wylotu pompy i ustawienie stałego ciśnienia na 2 000 kilopaskal, zwracając uwagę, kiedy następuje topnienie.Po 30 minutach zwiększ ciśnienie w komórce ciśnieniowej do 5 000 kilopaskali , aby zaobserwować efekt pamięci. Zwróć uwagę, kiedy otoczka hydratu zaczyna się odbudowywać i pozwól jej się uformować przez 30 minut do dwóch godzin. Rozhermetyzuj ogniwo, otwierając wylot pompy i ustawiając stałe ciśnienie na 100 kilopaskalów.Jeśli w komorze ciśnieniowej występuje ciśnienie resztkowe, lekko otwórz górny zawór komory ciśnieniowej o 1/16 cala. Zapisz dane dotyczące ciśnienia i temperatury jako pliki CSV. Usuń kroplę, wyjmując górny zawór komory ciśnieniowej i usuwając kroplę za pomocą strzykawki, kaniuli lub rurki dożylnej.Postępuj zgodnie ze wskazówkami zawartymi w manuskrypcie, jeśli istnieje obawa o zanieczyszczenie między badaniami. Istnieje wyraźna różnica morfologiczna w przypadku tworzenia się skorupy wymuszonej przez suchy lód, w której kropla wody przeszła z gładkiej powierzchni odbijającej światło do nieprzezroczystej powłoki hydratycznej z lekką powierzchnią dendrytyczną. Dodanie 100 mikrogramów na mililitr białek przeciw zamarzaniu typu pierwszego zmieniło morfologię hydratu poprzez wywołanie prążkowanych krawędzi wzdłuż kropli i wypukłości od górnej części kropli.Po tym, jak otoczka hydratu rozwijała się przez godzinę, komórka została rozhermetyzowana do dwóch megapaskal, co doprowadziło do spadku temperatury o 2 do 5 stopni Celsjusza w pobliżu krzywej stabilności P/T. Ze względu na egzotermiczną dysocjację hydratów, dysocjacja hydratów została potwierdzona przez wizualne stopienie za pomocą obrazowania poklatkowego na początku spadku temperatury. Kontrole ujemne bez kropli i z kroplą, która nie tworzyła otoczki hydratowej, nie wykazały spadku temperatury podczas rozhermetyzowania.Ponieważ wierzchołek każdego stopnia temperatury znajdował się powyżej wcześniej ustalonej krzywej stabilności P/T, krzywa regresji została obliczona na podstawie wierzchołka P/T tych prób. Podczas wykonywania tego protokołu należy pamiętać o dwóch rzeczach. Po pierwsze, sprawdź, czy wszystkie połączenia są bezpieczne przed zwiększeniem ciśnienia, a po drugie, przećwicz usuwanie kropli przed przymocowaniem szafirowego okienka.Postępując zgodnie z tym protokołem, można obliczyć zużycie gazu, a także przeanalizować obrazy w celu obliczenia grubości powłoki hydratu, aby określić objętość utworzonego hydratu.

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

Research

JoVE Journal

Environment

Środowisko

Tutaj opisane są procedury chemicznego osadzania perfluoroalkanów metodą plazmy na mikroporowatych materiałach, takich jak struktury metaloorganiczne, w celu zwiększenia ich stabilności i hydrofobowości. Ponadto szczegółowo opisano przełomowe badania miligramowych ilości próbek.

Otrzymywanie hydrofobowych struktur metaloorganicznych poprzez chemiczne osadzanie perfluoroalkanów z fazy gazowej wspomagane plazmą w celu usunięcia amoniaku

Przedstawiamy protokół pomiaru właściwości termicznych próbek syntetycznych osadów zawierających hydraty, składające się z piasku, wody, metanu i hydratu metanu.

Protokół pomiaru właściwości termicznych przechłodzonej syntetycznej próbki hydratu piasku, wody, gazu i metanu

Tutaj przedstawiamy ogólny protokół przygotowania różnych monolitów o strukturze plastra miodu (MHM), w których płyn może przepływać z bardzo niskim spadkiem ciśnienia. Oczekuje się, że otrzymane MHM będą wykorzystywane jako filtry, nośniki katalizatorów, elektrody przepływowe, czujniki i rusztowania dla biomateriałów.

Monolity o strukturze mikroplastra miodu otrzymane w wyniku jednokierunkowej liofilizacji zoli na bazie nanowłókien celulozowych: metoda i rozszerzenia

Przedstawiamy protokół do badania powstawania hydratów w obecności niejonowych środków powierzchniowo czynnych na granicy kropel wody zanurzonych w cyklopentanie. Protokół polega na zbudowaniu taniego, programowalnego regulatora temperatury. System kontroli temperatury jest połączony z technikami wizualizacji i pomiarami ciśnienia wewnętrznego.

Badanie wpływu środków powierzchniowo czynnych na krystalizację hydratów na granicy faz olej-woda przy użyciu niedrogiego, zintegrowanego modułowego urządzenia Peltiera

Stężenia atmosferyczne słabo związanych klastrów molekularnych można obliczyć na podstawie właściwości termochemicznych struktur o niskiej energii, znalezionych za pomocą wieloetapowej metodologii próbkowania konfiguracyjnego wykorzystującej algorytm genetyczny oraz półempiryczną i ab initio chemię kwantową.

Obliczanie stężeń atmosferycznych klastrów molekularnych na podstawie termochemii ab initio

Obecny protokół opisuje krystalizację mikroskopijnych kryształków lodu i hydratów klatratu w urządzeniach mikroprzepływowych, umożliwiając wymianę cieczy wokół utworzonych kryształów. Daje to niezrównane możliwości badania procesu krystalizacji i mechanizmów wiązania inhibitorów.

Mikroprzepływowe podejście do badania krystalizacji lodu i hydratów klatratu

Eutrofizacja jezior jest problemem jakości wody na całym świecie, co sprawia, że potrzeba identyfikacji i kontroli źródeł składników odżywczych jest krytyczna. Laboratoryjne określenie szybkości uwalniania fosforu z rdzeni osadów jest cennym podejściem do określania roli wewnętrznego obciążenia fosforem i kierowania decyzjami zarządczymi.

Wyznaczony laboratoryjnie strumień fosforu z osadów jeziornych jako miara wewnętrznego obciążenia fosforem

Metoda EPA 1615 wykorzystuje filtr elektrododatni do koncentracji enterowirusów i norowirusów w środowisku i wodach pitnych. Niniejszy manuskrypt opisuje procedurę pobierania próbek do analiz metodą 1615.

Metoda EPA 1615. Pomiar występowania enterowirusów i norowirusów w wodzie za pomocą hodowli i RT-qPCR. I. Pobieranie próbek wirusów

Tutaj prezentujemy procedurę ilościowego oznaczania enterowirusa i norowirusa w wodach środowiskowych i pitnych za pomocą odwrotnej transkrypcji ilościowej PCR. Średni odzysk wirusa z wód gruntowych przy użyciu tej znormalizowanej procedury z metody EPA 1615 wynosił 20% dla wirusa polio i 30% dla mysiego norowirusa.

Metoda EPA 1615. Pomiar występowania enterowirusów i norowirusów w wodzie za pomocą hodowli i RT-qPCR. Część III. Wykrywanie wirusów za pomocą RT-qPCR

Lizymetr Gradientu Dwutlenku Węgla tworzy liniowy gradient dwutlenku węgla L-1 o objętości od 250 do 500 μl w komorach o kontrolowanej temperaturze, w których znajdują się zbiorowiska roślinne na monolitach gliniastych, pylastych i piaszczystych. Obiekt służy do określenia, w jaki sposób przeszły i przyszły poziom dwutlenku węgla wpływa na obieg węgla na użytkach zielonych.

Instalacja do pomiaru gradientu stężenia CO2 do badania wzbogacenia w CO2 i wpływu gleby na funkcjonowanie ekosystemu użytków zielonych

Poznaj metodę formowania hydratu metanu na siedzących kropelkach wody w celu badania wpływu inhibitorów i promotorów na morfologię kryształów. Protokół umożliwia powtarzalne tworzenie powłok hydratowych i badanie interakcji biomolekularnych.

Krystalizacja hydratu metanu na siedzących kropelkach wody

Przeglądaj więcej filmów