Кристаллизация гидрата метана на каплях воды

Может быть проверено влияние различных добавок на морфологию гидрата газа и на стабильность температуры давления. Но основной интерес заключается в том, чтобы выяснить, как биомолекулы могут взаимодействовать и влиять на газовые гидраты in situ. Основным преимуществом этого протокола является то, что на капле можно воспроизводимо образовывать гидратную оболочку.

Выравнивание стадии капли является сложной задачей и требует практики, поскольку капля скользит по неровной стадии. Кроме того, ознакомьтесь с соединениями Swagelok и безопасностью в отношении легковоспламеняющихся газов высокого давления. Начните с подключения регулятора метанового цилиндра к насосу с помощью медной трубы размером на один на четыре дюйма с использованием нового набора гаек и наконечников.

Приклейте гибкий наконечник трубки IV, вырежьте угол, к концу канюли, чтобы помочь направить каплю к сапфировой окну. Прикрепите к канюле шприц на один миллилитр и втяните нужный объем деионизированной воды. Без прикрепленного игольчатого клапана или сапфирового окна вставьте конец канюли в верхнюю доску и потренируйтесь выталкивать каплю на центральную сцену.

Прикрепите сапфировое окно и шайбы с помощью винтов M8 и прикрепите клапан верхнего напорного элемента. Подключите плетеный шланг из нержавеющей стали от напорного насоса к напорной ячейке. И дважды проверьте, что все соединения от газового баллона к напорной ячейке гермеи.

Откройте впускной клапан напорной ячейки и установите ячейку давления в аквариуме. Затем вставьте оптоволоконный кабель источника света в порт освещения напорной ячейки. В аквариуме, заполненном соотношением этанола и воды 50/50, добавьте больше этанола, когда уровень раствора упадет в течение следующих недель, пока он не уровняется с верхней частью ячейки давления, чуть ниже соединения источника света.

Установите чиллер на температуру, которая достигнет примерно нуля-трех градусов Цельсия внутри ячейки и начнет циркулировать через катушки. Включите воздушный поток к передней части аквариума, чтобы предотвратить конденсацию на поверхности аквариума. Запустите журнал температуры в программном обеспечении регистратора данных.

Установите интервал сканирования на 30 секунд и подождите, пока температура внутри ячейки давления не стабилизируется на уровне двух градусов Цельсия. После размещения камеры включите источник света примерно на 80% и откройте программное обеспечение камеры. В режиме Live View сфокусируйте объектив камеры во внутренней камере ячейки и отрегулируйте источник света для получения наилучшей визуализации.

Запустите новый журнал температуры с интервалом сканирования в одну секунду. Если он прикреплен, отсоедините выпускной игольчатый клапан в верхнем порту напорной ячейки. Прикрепите к канюле шприц на один миллилитр и втяните нужный объем деионизированной воды.

Вставьте канюлю через верхнюю доску, пока наконечник не будет виден в программном обеспечении камеры в режиме Live View. Выталкиваем каплю жидкости из шприца над центральной термопарой. Затем повторно прикрепите игольчатый клапан.

Сфокусировать камеру на капле в ячейке давления. Начинайте покадровую съемку каждые 60 секунд. Откройте программное обеспечение датчика давления на ноутбуке.

Начните сбор данных на графике и в журнале данных с интервалом сканирования в одну секунду и подождите, пока температура капель не стабилизируется между нулем и тремя градусами Цельсия. Включите насос и контроллер. Закройте впускной клапан напорного насоса.

Откройте выпускной клапан насоса и клапаны напорной ячейки. Подожмите давление насоса, нажав ноль на регулятор давления насоса. Выберите Насос A на контроллере насоса давления, чтобы контролировать давление.

Убедитесь, что напорный насос пуст, если в насосе присутствовала другая жидкость, кроме газа метана. Сделайте это, установив максимальный поток и постоянный расход на 100 миллилитров в минуту и нажав Run. Оставьте его работающим до тех пор, пока насос не опустеет.

Закройте выпускной клапан насоса и откройте впускной клапан насоса. Откройте газовый баллон и установите регулятор газового баллона на 1000 килопаскалей. Нажмите «Пополнить» на контроллере насоса давления.

Когда насос заполнёт и приблизится к 1000 килопаскалям, закройте впускной клапан насоса и газовый баллон. Слегка приоткройте выпускной клапан насоса к ячейке. Контролируйте давление в ячейке давления в программном обеспечении датчика давления, так как оно может снизиться из-за относительно более низкой температуры в ячейке давления.

Установите максимальный расход на 10 миллилитров в минуту, максимальное давление на 5 000 килопаскалей и постоянное давление на 1000 килопаскалей на контроллере насоса давления, как описано в тексте рукописи. Нажмите кнопку Выполнить. Когда будет достигнуто 1 000 килопаскалей, нажмите «Стоп» на контроллере насоса и закройте выпускной клапан насоса.

Контролируйте давление в ячейке давления, чтобы убедиться в отсутствии утечек. Если давление падает, используйте течеискатель жидкости, чтобы найти утечку в соединениях и тщательно затянуть протекающие компоненты. Если ячейка стабильна, откройте выходное отверстие насоса и установите постоянное давление постепенно на 2 000, 3 000, 4 000 и 5 000 килопаскалей, контролируя стабильность ячейки, нажимая Stop после каждой настройки.

Если давление стабильное, закройте выходное отверстие насоса и подождите около 12-24 часов, пока газ пронизает каплю. Переключайте покадровую съемку, чтобы делать снимки каждые две-пять секунд. Добавьте сухой лед в верхнюю часть клетки, пока гидратная оболочка не будет видна в замедленной съемке.

Если сухой лед скользит, прикрепите ленту вокруг верхней части ячейки. Наблюдайте за ходом образования гидрата метана с помощью покадровых фотографий в течение двух-шести часов. Разгерметизируйте ячейку до 2000 килопаскалей, открыв выходное отверстие насоса и установив постоянное давление до 2000 килопаскалей, отмечая, когда происходит плавление.

Через 30 минут репрессуируйте ячейку давления до 5000 килопаскалей, чтобы наблюдать эффект памяти. Обратите внимание, когда гидратная оболочка начинает реформироваться и дайте оболочке сформироваться в течение 30 минут до двух часов. Разгерметизируйте ячейку, открыв выходное отверстие насоса и установив постоянное давление до 100 килопаскалей.

Если в ячейке давления есть остаточное давление, слегка откройте верхний клапан ячейки давления на 1/16 дюйма. Сохраните данные о давлении и температуре в виде ФАЙЛОВ CSV. Удалите каплю, удалив верхний клапан напорной ячейки и извлекив каплю с помощью шприца, канюли или внутривенной трубки.

Следуйте указаниям в тексте рукописи, если есть опасения по поводу загрязнения между испытаниями. Существует явная морфологическая разница при образовании сухого льда с принудительной гидратной оболочкой, где капля воды переходила от гладкой отражающей поверхности к непрозрачной гидратной оболочке с небольшой дендритной поверхностью. Добавление 100 микрограммов на миллилитр к белкам антифриза типа один изменяло морфологию гидрата, индуцируя ребристые края вдоль капли и выступы из верхней части капли.

После того, как гидратная оболочка развивалась в течение одного часа, клетка разгерметизировалась до двух мегапаскалей, что привело к падению температуры на 2-5 градусов Цельсия вблизи кривой стабильности P / T. Из-за экзотермической диссоциации гидратов гидратная диссоциация была подтверждена визуальным плавлением через покадровую визуализацию в начале снижения температуры. Отрицательные контрольные элементы без капель и с каплями, которые не образовывали гидратную оболочку, не показали снижения температуры во время разгерметизации.

Поскольку вершина каждого температурного градуса была выше ранее установленной кривой стабильности P/T, кривая регрессии была рассчитана на основе вершины P/T этих испытаний. Важно иметь в виду две вещи при выполнении этого протокола. Во-первых, убедитесь, что все соединения защищены перед надавливанием, а во-вось, потренируйтесь изгнать каплю перед прикреплением сапфирового окна.

Следуя этому протоколу, можно рассчитать расход газа, а также проанализировать изображения, чтобы рассчитать толщину оболочки гидрата, определить объем образующихся гидратов.