Summary
الضغط الياقوت الأجهزة المحمولة عالية هو أداة فريدة لدراسة، من دون أخذ العينات، والسلوك المرحلة تحت مجموعة واسعة من الضغوط. باستخدام مفسر المقاييس، وقياسات حجم الدقيق جدا يمكن تسجيلها لقياس التوسع وتكوين السائل المرحلة. وبالتالي، تمكن هذه الطريقة الاصطناعية الدراسة من (1) توازنات المرحلة مخاليط المتعددة العناصر و(2) سلوك تقسيم محفز أو نموذج المركبات بوصفها وظيفة من الضغط.
Abstract
شيد الضغط الياقوت الأجهزة المحمولة عالية لتحديد بصريا تكوين أنظمة متعدد المراحل دون أخذ العينات المادية. على وجه التحديد، الخلية الياقوت يتيح جمع البيانات البصرية من شحنات متعددة من أجل حل مجموعة من أرصدة المواد لتحديد بالضبط تكوين المرحلة. ويمكن بعد ذلك تأسيس مخططات المرحلة الثلاثية لتحديد نسبة كل مكون في كل مرحلة في حالة معينة. من حيث المبدأ، أي نظام الثلاثي يمكن دراستها على الرغم من أن أنظمة الثلاثي (الغاز السائل السائل) هي أمثلة محددة تناقش في هذه الوثيقة. على سبيل المثال، تم درس الثلاثي THF المياه-CO 2 النظام في 25 و 40 درجة مئوية، ويتم وصفها في هذه الوثيقة. أهمية رئيسية، لا تتطلب هذه التقنية أخذ العينات. التحايل على اضطراب محتمل للنظام التوازن عند أخذ العينات، وأخطاء القياس المتأصلة، والصعوبات التقنية لأخذ العينات جسديا تحت ضغط هو مكسب كبير لهذه التقنية. Perhaps الأهمية، الخلية الياقوت تمكن أيضا الملاحظة البصرية المباشرة للسلوك المرحلة. في الواقع، والضغط CO 2 هو زيادة، ومتجانسة THF المياه انشقاقات مرحلة الحل في حوالي 2 ميجا باسكال. مع هذه التقنية، كان من الممكن أن نلاحظ بسهولة ووضوح وجهة السحب وتحديد التركيب من المراحل التي شكلت حديثا بوصفها وظيفة من الضغط.
والبيانات التي حصل عليها مع تقنية خلية الياقوت يمكن استخدامها في العديد من التطبيقات. في حالتنا، قمنا بقياس التورم وتكوين لالمذيبات الانضباطي، مثل سوائل المملوءة بالغاز، والسوائل الأيونية المملوءة بالغاز وعضوي مائي أنظمة الانضباطي (الشوفان) 1-4. للحصول على أحدث نظام والشوفان وتمكين الخلية الياقوت ارتفاع ضغط الدراسة من (1) السلوك المرحلة بوصفها وظيفة من الضغط ودرجة الحرارة، (2) تكوين كل مرحلة (الغاز السائل السائل) بوصفها وظيفة من الضغط و درجة الحرارة و(3) تقسيم حافزا في مرحلتي السائل بوصفها وظيفة من بريهتأكد وتكوينها. أخيرا، خلية الياقوت هو أداة فعالة وخاصة لجمع قياسات دقيقة وقابلة للتكرار في الوقت المناسب.
Introduction
عندما تجري تفاعلات مع محفز ماء وركيزة مسعور لتشكيل المنتج مسعور، فمن الشائع جدا أن تستخدم المذيبات مختلطة من أجل توفير نظام رد فعل متجانسة. على سبيل المثال، THF المياه ومياه أسيتونتريل تختلط عادة المركبات مذيب لهذه العمليات رد فعل متجانسة. من الناحية المثالية، فإنه سيكون من المفيد لتطوير عملية يتم فيها إجراء التفاعل تحت ظروف متجانسة تليها مرحلة الانقسام التي يسببها لفصل مكونات المذيبات المائية والعضوية. وعندئذ يقع المحفز ماء في المرحلة المائية والمنتج مسعور في المرحلة العضوية. ان العملية الشاملة تمكين فصل السهل / عزل المنتج وسيلة لإعادة تدوير المحفز. العضوية مائي الانضباطي المذيبات (الشوفان) توفر وسيلة لتحقيق هذه الاستراتيجية. كانت الخطوة الأولى في تطوير الشوفان لفهم السلوك المرحلة من الحل العضوية المائية باعتبارها فوnction من العضوية / نسبة المياه، CO 2 الضغط ودرجة الحرارة. كفاءة فصل المرحلة عند إضافة CO 2 (أي الذوبان المتبادل في كل مرحلة) المهم كميا. في واقع الأمر من وجهة نظر عملية، ويمكن عبر الذوبان يترجم مباشرة إلى خسائر المنتج والمحفز في المراحل غير مرغوب فيها، منها. وبالتالي، مع العلم تشكيل المرحلة بوصفها وظيفة من الضغط هو المعلومات الأساسية لتطبيقات "العالم الحقيقي". طرق أخذ العينات المتاحة؛ 5-7 ومع ذلك، وأخذ العينات مباشرة من أنظمة الضغط العالي قد يغير التوازن للنظام ويؤدي في مرحلة الانفصال أو امض نتيجة التغيرات المفاجئة في الضغط أو درجة الحرارة في خط العينة. وبالتالي، كان الأسلوب الذي لا يزعج النظام ويتيح اكتساب سريع والبيانات استنساخه الأفضل. الضغط الياقوت الأجهزة المحمولة عالية هو في الواقع أداة مرنة لقياس السلوك مرحلة دون أخذ العينات. Uيغني مفسر المقاييس، يمكن تسجيل قياسات حجم الدقيق جدا. ثم يتم استخدام هذه القياسات التجريبية مع حجم المعادلة مكعب بنغ روبنسون الدولة (تعديلات Stryjek وفيرا) وتعديل هورون فيدال خلط قواعد لحساب فعال توسيع حجم والتراكيب المرحلة بوصفها وظيفة من درجة الحرارة والضغط 8-10. وقد تم تصميم هذه التقنية خصيصا لقياس التوازنات المرحلة نظم بخار السائل السائل. وينبغي التشديد على أن الخلية الياقوت ليست مناسبة لدراسة النظم التي تنطوي على المواد الصلبة. والبيانات التي حصل عليها مع الخلية الياقوت ارتفاع ضغط موجهة اختيار الظروف التجريبية لردود الفعل بوساطة الشوفان، فصل وإعادة تدوير محفز. وعلاوة على ذلك، تم استخدام الخلايا الياقوت أيضا (1) مقياس التوسع المذيبات (أو التورم) بوصفها وظيفة من CO 2 مع الضغط المذيبات العضوية والسوائل الأيونية، (2) تحديد التقسيم المحفز في نظم متعدد المراحل بوصفها وظيفة من الضغط، والمذيباتالنظام ودرجة الحرارة و(3) فهم السلوك المرحلة في أنظمة التفاعل المعقدة التي أجريت تحت الضغط. هنا، ونحن التقرير (1) وصف ارتفاع ضغط جهاز الخليوي الياقوت، (2) والقيود المحتملة واحتياطات السلامة، (3) بروتوكول عملها، و (4) إثبات محددة من نتائج المبدأ.
الخلية الياقوت الضغط العالي التي نوقشت أعلاه كان العرف (الشكل 1). تتكون الخلية توازن الياقوت اسطوانة جوفاء (50.8 مم OD × 25.4 مم ± 0.0001 ID X 203.2 ملم L). وتنقسم الخلية إلى مجلسين مفصولة المكبس. يحتوي على الخلية أسفل المياه المستخدمة كسائل الضغط (الأزرق مصبوغ بغرض الشرح) والخلية العليا يحتوي على مكونات التوازن (الشكل 2). حمام الهواء شيد خصيصا من زجاجي لتناسب إعداد محدد وغطاء محرك السيارة الحجم. يتم وضع الخلية في شكل حرارة يتم التحكم airbath، الذي يحتفظ مع التحكم في درجة الحرارة الرقميةلير. ويتم رصد درجة حرارة airbath مع المزدوجات الحرارية (نوع K) وقراءات رقمية. هناك الحرارية الإضافية (نوع K) داخل الخلية الياقوت التي تم مراقبتها أيضا مع قراءات رقمية. تم قياس الضغوط مع محول الضغط وقراءات رقمية. اثنين من ارتفاع الضغط، 500 مل، ومضخات حقنة قادرة على الحفاظ على ضغط يصل إلى 10 ميجا باسكال واللازمة للتشغيل. يحتوي على أول ارتفاع ضغط ضخ حقنة المياه التي يتم استخدامها للضغط على النظام. تم استخدام ثاني مضخة الضغط العالي لتقديم CO 2 (أو غازات أخرى) إلى النظام. مدخل الغاز في الجزء العلوي من الخلية الياقوت. يتم التحكم في الضغط مع مضخة الضغط العالي حقنة لتحقيق التوازن الضغط على كلا الجانبين من المكبس. هي التي شنت الخلية على رمح الدورية، ويتحقق من خلال تناوب خلط الخلية بأكملها يدويا.
يتم حساب كميات السائل وبخار عن طريق قياس ارتفاع الغضروف المفصلي مع micrometeص مفسر المقاييس. لنزوح أقل من 50 ملم، ودقة هو 0.01 ملم، لنزوح أكبر، ودقة هو 0.1 ملم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. جمعية خلية الياقوت
- وضع 116 حلقة حجم الدعم وحجم 210 O-عصابة على المكبس. التحقق من أن المواد يا الدائري متوافق مع المواد الكيميائية المستخدمة أثناء التجربة السابقة في التجمع.
- بعض حلقات الدعم لها مسطحة والحافة المنحنية. إذا كان هذا هو الحال، ضع حافة شقة أسفل والحافة المنحنية ضد يا الدائري.
- قضيب موضوع في الجزء السفلي للمكبس باستخدام قضيب مع طرف مترابطة (الشكل 3).
- التفاف قضيب مع طبقة من منشفة مختبر (أو غيرها من مناديل مختبر nonabrasive) لمنع الخدش أثناء إدراج المكبس في الخلية.
- إدراج المكبس في الخلية. هذه الخطوة يمكن أن يكون صعبا، لذلك يجب استخدام القوة. ومع ذلك، فمن المهم التأكد من أن فقط يا الدائري يأتي في اتصال مع جدار الخلية.
- وضع 8210 حلقة حجم الدعم و210 حجم يا الدائري على الجزء العلوي والسفلي غطاء نهاية (الشكل 4). ملاحظة: رانه نهاية سقف السفلي هو الجانب المياه مع تركيب المرفقة. كن حذرا في حين أن إدراج قبعات نهاية، فقط يا الدائري يأتي في اتصال مع جدار الخلية.
- محاذاة قبعات نهاية وإدراج اثنين من البراغي من خلال شريحة متزايدة وذلك من خلال الفواصل الألمنيوم.
- نعلق فضفاضة المكسرات.
- إدراج مسامير المتبقيتين من خلال الفواصل الألمنيوم وفتحات غطاء نهاية.
- نعلق فضفاضة المكسرات.
- تشديد جميع المكسرات إلى 8-10 قدم / رطل عزم الدوران.
- جبل تجميعها الخلية إلى قوس على رمح الدورية بواسطة براغي الشد من خلال الجزء السفلي من الخلية الياقوت ومن ثم من خلال رمح الدورية.
سلامة ملاحظات:- جبل تجميعها الخلية بحيث افتتاح صمام في نهاية سقف أعلى (بالإضافة لعينة) تواجه بعيدا عن المستخدم يجب أن يحدث فشلا ذريعا.
- وضع الجزء العلوي من صمام الإبرة على وجه التحديد لمواجهة بعيدا عن المستخدم.
- إرفاق جميع التجهيزات ارتفاع الضغط، وأنابيب والحرارية لأعلى ونهاية سقف السفلي. إرفاق أنابيب عالية الضغط لتشمل صمام تخفيف الضغط على الجانب الضغط الخلية الياقوت. تقع صمام تخفيف الضغط بعيدا عن المستخدم والمعدات الكهربائية (سوف تخفيف الضغط يؤدي إلى الإفراج عن الماء).
2. المناولة الآمنة للخلية الياقوت
ملاحظة: لا تعامل مع الخلية الياقوت مع بأيديهم العارية يمكن أن يؤدي نقل النفط من الجلد في الشقوق الصغيرة أو الخدوش لا تضع الخلية الياقوت على مقاعد البدلاء المختبر دون وقاية. فإن سطح صلب المرجح الصفر الخلية، أو أن هناك خطر المتداول الخلية. تفقد الخلية دائما عن أي شقوق أو عيوب الاستخدام قبل. ضع حمام الهواء في موقف لأسفل عند تشغيل الخلية تحت الضغط. يقدم airbath اثنين أغراض: (1) للتحكم بدرجة الحرارة عند الضرورة و (2) لتوفير حاجز بين الفرد ومحتويات ضغطالخلية في حالة فشل ذريع.
- الضغط اختبار الخلية الياقوت كل 12 دورات الضغط. A دورة الضغط يتزايد الضغط الجوي أعلاه ثم depressurizing. إذا لم يتم استخدامها بشكل متكرر، الضغط اختبار الخلية كل أربعة أشهر. اختبار الضغط الكامل مع الجانب التشغيل الكامل للمياه.
يجب أن تكتمل اختبار الضغط مع سائل غير (مثل الماء.) في حال فشل الجهاز في حين تحت الضغط: سلامة ملاحظة.- نعلق مملوءة بالماء مضخة الضغط العالي حقنة لاتصال مدخل العينة (أعلى الخلية) وملء الخلية تماما.
- إغلاق صمام مدخل العينة.
- تشغيل مضخة الحقنة بحيث بضع قطرات من الماء يترك أنابيب الضغط العالي. هذا هو لضمان عدم وجود الهواء في خط قبل الاتصال.
- إرفاق أنابيب إلى الخلية الياقوت المناسب في الجزء السفلي من الخلية الياقوت.
- ملء الخلية أسفل مع التخليص الماءس الضغط ومراقبة ضغط للكشف عن أي انخفاض الضغط ممكن.
- تدريجيا يزيدون الضغط 0.1 ميجا باسكال على وضع صمام تخفيف الضغط. جمع المياه التي يتم تحريرها من صمام تخفيف الضغط في وعاء صغير.
- لتخفيف الضغط في الغلاف الجوي.
- إعادة تعيين صمام تخفيف الضغط ومضخات الضغط العالي حقنة.
3. تشغيل جهاز الخليوي الياقوت
- ملء ارتفاع ضغط ضخ حقنة حوالي نصف ممتلئ بالماء. وسيتم تحديد كمية المياه التي ستكون مطلوبة من الضغوط التي سيتم تشغيل التجربة. ملاحظة: لا تملأ تماما ارتفاع ضغط ضخ حقنة بحيث يمكن ينخفض ضغطها على النظام إذا لزم الأمر.
- تشغيل مضخة الضغط العالي حقنة بحيث بضع قطرات من الماء يترك الأنبوب. هذا هو لضمان عدم وجود الهواء في خط قبل الاتصال.
- إرفاق أنابيب لتركيب الخلية الياقوت.
- فتحصمام مدخل الغاز.
- ملء الخلية مع الماء حتى المكبس هو عند مستوى ارتفاع السائل يمكن قياس مع مفسر المقاييس. ملاحظة: إذا كان صمام مدخل الغاز ويتم فتح النظام سوف يصبح الضغط.
- إغلاق مدخل صمام الغاز.
- نعلق حقنة محكمة الغلق للاتصال مدخل العينة (فتح) وإخلاء الخلية عن طريق سحب الخلفي 10 مل.
- إغلاق صمام مدخل العينة.
- تطبيق ضغط طفيف على حقنة محكم أثناء فتح ببطء صمام مدخل عينة
- حقن حجم العينة مرة أخرى باستخدام حقنة محكم تعلق على مدخل العينة. ملاحظة: اعتمادا على حجم حقنة، قد تحتاج الخلية الياقوت لتكون معكوسة على رمح الدورية كما airbath لا يمكن أن تثار تماما فوق الخلية.
- إغلاق صمام.
- كتلة الحقنة قبل وبعد إضافة من العينة. قياس كمية العينة عن طريق تسجيل كتلة الحقنة قبل وبعد الإضافة. هناك associat لخطأ صغيرإد مع هذا الأسلوب بسبب مبلغ غير معروف من عينة اليسار في الأنابيب والتجهيزات.
- تعيين حمام الهواء في درجة الحرارة المطلوبة.
- تسمح عينة للتوصل إلى التوازن قبل اتخاذ قياس الارتفاع الأول مع مفسر المقاييس. لضمان التوازن تم التوصل قياسات تكرار حتى يتم ملاحظة أي تغير على الأقل 3X. الوقت للوصول إلى التوازن يعتمد اعتمادا كبيرا على النظام وقد تتراوح بين دقائق إلى ساعات. استكمال الدراسة الأولية التي لوحظ النظام لفترة طويلة من الوقت (24 ساعة) لضمان التوازن قد تحقق.
- رئيس الخط مع CO 2. إضافة CO 2 عن طريق تشغيل أول مضخة الضغط العالي حقنة لإخراج الهواء من أي خط (لا تعلق على مدخل صمام).
- نعلق الأنبوب إلى مدخل صمام الغاز.
- فتح صمام مدخل الغاز إلى الخلية الياقوت. قياس كمية CO 2 إضافتها إلى النظام عن طريق تسجيل حجم الضغط العالي ضخ حقنة قبل و أي fter CO 2 بالإضافة إلى ذلك.
- تأكد من أن معدل تدفق المياه على ارتفاع ضغط ضخ حقنة هو صفر (بعد التوصل إلى التوازن) لضمان عدم وجود تسرب.
- ممارسة الضغط على القيمة المطلوبة عن طريق ضبط السوائل الضغط (المياه) مع مضخة الضغط العالي حقنة.
4. تنظيف الخلية الياقوت
بعد الانتهاء من التجربة، وتنظيف الخلية الياقوت. تنظيف الخلية عن طريق غسل مرارا وتكرارا مع المذيبات. تفكيك خلية (انظر البروتوكول 5) لتنظيف إذا لزم الأمر.
- ضخ ما يقرب من 10 مل من المذيبات التي كانت العينة القابلة للذوبان.
- يهز الخلية على رمح الدورية لتنظيف الجدران والمكبس.
- عكس الخلية الياقوت وفتح صمام مدخل العينة لتفريغ محتويات الخلية.
- تكرار الإجراء.
- تكرار الإجراء مع الأسيتون كمذيب.
- الخلايا الجافة: فتح كل صمامات وتسخين airbath.
- إزالة أنابيب من التجهيزات. ملاحظة: سوف تستنزف المياه من أسفل الخلية الياقوت. إزالة المكبس من الخلية الياقوت من الصعب إذا كان في منتصف الطريق حتى الخلية مرة واحدة يتم تفكيك النظام.
- تشغيل إعادة المياه إلى مضخة الضغط العالي حقنة.
- إغلاق صمام مدخل العينة والضغط على الخلية مع CO 2.
- إعادة ملء ارتفاع ضغط ضخ حقنة (<5 مل / دقيقة).
- لا إعادة ملء مضخة الضغط العالي حقنة إذا لم يتم الضغط على الخلية. إذا كان لا يزال يتم ضغط الخلية بعد تشغيل المياه إلى مضخة الضغط العالي: فتح صمام مدخل للتنفيس الغاز في غطاء محرك السيارة.
- إزالة أنابيب تزويد المياه من الخلية الياقوت.
- تخفيف المكسرات والبراغي الفاصل.
- اخراج المسامير. ضمان عدم وجود المعادن يأتي في اتصال مع الخلية.
- إذا البراغي لا يخرج بسهولة، والاستفادة من البراغي.
- تاكه نهاية مباراة دولية مباشرة قبالة دون لمس الخلية.
- إزالة المكبس مع قضيب مترابطة ملفوفة في منشفة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
ويرد التخطيطي للخلية الياقوت الضغط العالي في الشكل 2، جنبا إلى جنب مع صورة للخلية. العينة في الخلية أعلى وأسفل في الخلية هو الماء مع الصبغة الزرقاء لأغراض العرض التوضيحي. ويتم تغذية المكونات السائلة عن طريق حقنة وصمام، في حين يتم ضخ ثاني أكسيد الكربون 2 (المكون الغاز) من خلال ارتفاع ضغط ضخ حقنة. يمكن التحكم في الضغط من خلال مكبس (يتم تغذية المياه أيضا عن طريق ارتفاع ضغط ضخ حقنة في الإعداد لدينا). المراحل السائل والغاز يمكن رؤيتها بوضوح في الخلية، وفوق المكبس. يوصف التجمع للمكبس في البروتوكول، والتي شيدت في الأساس مع قضيب مترابطة (الشكل 3)، وخاتم دعم وما يرتبط بها يا الدائري (الشكل 3). يقيس الحرارية درجة الحرارة في الخلية. هو المغطى الخلية كله في حمام الهواء للسيطرة بدقة في درجة الحرارة. يتم قياس مستوى كل مرحلة السائل وبخار بدقة باستخدام مفسر المقاييس تقع على الجانب الأيسر من الرسم التخطيطي.
وقد حسبت مخططات المرحلة الثلاثي باستخدام القياسات المسجلة باستخدام تقنية خلية 11-13 الياقوت. باستخدام أرصدة المواد التالية، تم تشييد اثنين من مخططات محددة المرحلة الثلاثي كما هو موضح في الشكلين 5 و 6.
المعادلة 1
المعادلة 2
51378/51378eq3highres.jpg "سرك =" / files/ftp_upload/51378/51378eq3.jpg "/>
المعادلة 3
في المعادلات أعلاه، N هو عدد الشامات، والمعروف من تحميل الخلية الياقوت وV هو حجم مراحل α، β أو قياسها باستخدام مفسر المقاييس. وحدات التخزين المولي، والكسر الجزيئي المكون i في المرحلة α، β أو متغيرات غير معروفة. ل، ونظام متعدد الأطوار متعدد المكونات، يتم حلها التسعة حيث مجهولة باستخدام ثلاث شحنات مختلفة من الخلايا لإنشاء تسعة أرصدة المواد 14،15.
ويرد الرسم الثلاثي من الماء + CO 2 + THF عند 25 ° C تم الحصول عليها مع اثنين من التقنيات المتميزة في الشكل 5. يشير الأسلوب الاصطناعية إلى البيانات التي تم الحصول عليها مع بروتوكول الخلية الياقوت. يشير الأسلوب التحليلي لطريقة أخذ العينات، التي تم أخذ عينات من كل مرحلة وتحليلها بشكل منفصل (أجري هذا في بارمفاعل مجهزة من تراجع أنابيب وحلقات أخذ العينات). ومن الواضح أن البيانات التي حصلت عليها طريقتين مقارنة جيدا، وإنشاء الخلية الياقوت كتقنية دقيقة. على النقيض من تقنية أخذ العينات ومع ذلك، فإن الخلايا الياقوت هو أقل بكثير مكثفة تجريبيا من الطريقة التحليلية، ويقلل من خطأ القياس ويحسن التكرار. في الشكل (6)، يظهر مرحلة رسم تخطيطي الثلاثي من CO 2 + + THF المياه جنبا إلى جنب مع السلوك المرحلة المحسوبة. يظهر الجدول البيانات في 3 درجات حرارة مختلفة أيضا (الجدول 1). تجريبيا، وكان القدرة على الحصول على البصرية مباشرة على سلوك المرحلة الأساسية. هذا واضح بشكل خاص في الشكل 7، مما يدل على نظام مذيب الماء / THF في غياب وبحضور CO 2. مرة أخرى السائل الأزرق هو ببساطة الماء (مع صبغة زرقاء) التي تسيطر على الضغط عن طريق تحريك المكبس. مزيج متجانس من THF / الماء (70/30) التي تحتوي على أحمر، hydrophiويرد المحامي الصبغة في غياب CO 2 على اليمين في الشكل 6. إضافة 2 ميجا باسكال من CO 2 يسبب مرحلة الانقسام الكبير مع المرحلة الغنية مائي في أسفل والمرحلة THF توسعت على القمة. الأقسام ماء صبغة حمراء حصرا في مرحلة-قياسات الأشعة فوق البنفسجية مائي تشير إلى وجود معامل تفريق أعلى من 10 6 (الحد من الكشف عن وثيقة لدينا).
الشكل 1. تخطيطي مع أبعاد الجسم للخلية الياقوت. اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.
= "/ files/ftp_upload/51378/51378fig2highres.jpg" سرك = "/ files/ftp_upload/51378/51378fig2.jpg" />
الشكل 2. التخطيطي وصورة للجهاز الخليوي الياقوت. اضغط هنا لمشاهدة صورة أكبر.
الرقم 3. الخيوط قضيب لإزالة المكبس.
الشكل 4. أسفل (يسار) وكبار (يمين) قبعات نهاية مزودة حلقات الدعم وO-الخواتم.
الرقم 5. الرسم ترناري النظام THF / المياه / CO 2 عند 25 درجة مئوية مقارنة بين الطرق التجريبية (●) طريقة الاصطناعية (خلية الياقوت). (□) طريقة تحليلية 8.
الرقم 6. الرسم الثلاثي للنظام THF / المياه / CO 2 عند 25 درجة مئوية، والتي تبين التوازن بين السوائل في مختلف CO 2 الضغوط والتجريبية وتوقع البيانات 16.
/ ftp_upload/51378/51378fig7.jpg "/>
. الرقم 7 الإمداد بالماء THF-CO 2 التوازنات الزمن: لا CO 2، مرحلة واحدة. الحق: 2 ميجا باسكال من CO 2، مرحلتين السائل مع صبغة تقسيم> 10 6.
الجدول 1. LLE من CO 2 + + THF نظام المياه في 298، 313 K 8.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
جهاز الخليوي الياقوت هو أداة فريدة من نوعها لقياس السلوك مرحلة دون أخذ العينات، وبالتالي التوازن ليس بالانزعاج. لضمان تكرار بيانات دقيقة، وهناك خطوات حاسمة في البروتوكول (بروتوكول 4 بعنوان "تشغيل جهاز الخليوي الياقوت") التي يجب اتباعها. عن أي النظام الذي يقاس تكوين المرحلة، من المهم جدا للوصول إلى التوازن قبل القياس. يتم وضع الخلية الياقوت على رمح الدورية التي يسهل الخلط لتحقيق مزيد من التوازن بسرعة. يتكون النظام الثلاثي من ثلاثة عناصر وثلاث مراحل (بخار السائل السائل) عند درجة حرارة وضغط ثابت. من خلال سلسلة من أرصدة المواد، يتم قياس تكوين وحدات التخزين المولي من المراحل الثلاث. مطلوب تكرار قياس لضمان جمع البيانات المرئية للتكرار ودقيقة.
كما ذكر، لا يتم التعامل مع المواد الصلبة بسهولة مع هذه التقنية. الأولى، فإنه يجعل قنينة البصريةrement يكاد يكون من المستحيل. الثاني، فإنه يتطلب أن الخلية تفكيكها للتنظيف. يوفر الأدب وسيلة لاستكشاف 14،17، إلا أن تقنية واضحة ومباشرة ودون إمكانية كبيرة لصعوبات. ويجب أيضا النظر القيود المفروضة على تقنية عرض للتمديد لأنظمة nonideal للغاية.
يمكن إجراء تعديلات على تقنية المبينة لاستيعاب دراسات إضافية السلوك المرحلة. باستخدام جهاز الخليوي الياقوت، وقياسات حجم أنظمة الثنائية (VLE) وقياسات السلوك المرحلة يمكن أن تستخدم لوصف دقيق لتأثير النظام المذيبات على حركية التفاعل في نظام متعدد المكونات. الطريقة الموضحة في هذه الوثيقة لتحديد التوازنات المرحلة VLL في الضغوط المنخفضة والعالية غير دقيقة وفعالة. تأثير الضغط على تكوين مرحلة يمكن الحصول على البصر ودون الحاجة لأخذ العينات - وبالتالي من دون إزعاج النظام. بل هو versatilتقنية الإلكترونية واستخدمت في مختبرنا لتطبيقات إضافية بما في ذلك تحديد حافزا التقسيم وتوسيع حجم، أو تورم الأيونية السائل بوصفها وظيفة من CO 2 الضغط.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
والكتاب لم يكن لديك المتنافسة مصلحة مالية أو تضارب المصالح.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Hollow sapphire cylinder | 50.8 mm O.D. x 25.4±0.0001 mm I.D. x 203.2 mm L | ||
| Pressurizing fluid | Water | ||
| Syringe pumps | Teledyne Isco Model 500D | ||
| Digital temperature controller | Omega CN76000 | ||
| Digital readouts | HH-22 Omega | ||
| Thermocouples | Omega Type K | ||
| Pressure transducer & readout | Druck, DPI 260, PDCR 910 | ||
| CO2 | SCF grade | ||
| Cathetometer | Gaertner Scientific Corporation or any scientific lab suppliers | ||
| Relief valve | Spring loaded relieve valve (Swagelok) | ||
| Mounting bracket | Unistrut bracket | ||
| Hollow spacers | 3/4 in | ||
| 4 stainless steel bolts, 4 nuts, 2 washers | 3/4 in | ||
| 3 O-rings | Kalrez, 210 size | ||
| 3 backing rings | 116 size for piston; 2 8210 size for end caps | ||
| 1 multiport fitting | HiP | ||
| High pressure tubing | Stainless steel, 1/16 in |
References
- Hallett, J. P., Pollet, P., Eckert, C. A., Liotta, C. L. Recycling homogeneous catalysts for sustainable technology. Catal. Org. React. 115, 395-404 (2007).
- Hallett, J. P., et al. Hydroformylation catalyst recycle with gas-expanded liquids. Ind. Eng. Chem. Res. 47, 2585-2589 (2008).
- Pollet, P., Hart, R. J., Eckert, C. A., Liotta, C. L. Organic Aqueous Tunable Solvents (OATS): A Vehicle for Coupling Reactions and Separations. Accounts Chem. Res. 43, 1237-1245 (2010).
- Fadhel, A. Z., et al. Exploiting Phase Behavior for Coupling Homogeneous Reactions with Heterogeneous Separations in Sustainable Production of Pharmaceuticals. J. Chem. Eng. Data. 56, 1311-1315 (2011).
- Briones, J. A., Mullins, J. C., Thies, M. C., Kim, B. U. Ternary Phase-Equilibria for Acetic Acid-Water Mixtures with Supercritical Carbon Dioxide. Fluid Phase Equilib. 36, 235-246 (1987).
- Wendland, M., Hasse, H., Maurer, G. Multiphase High-Pressure Equilibria of Carbon-Dioxide-Water-Isopropanol. J. Supercrit. Fluid. 6, 211-222 (1993).
- Traub, P., Stephan, K. High-Pressure Phase-Equilibria of the System CO2 Water Acetone Measured with a New Apparatus. Chem. Eng. Sci. 45, 751-758 (1990).
- Peng, D. -Y., Robinson, D. B. A New Two-Constant Equation of State. Ind. Eng. Chem. Fund. 15, 59-64 (1976).
- Stryjek, R., Vera, J. H. PRSV - An Improved Peng-Robinson Equation of State with New Mixing Rules for Strongly Nonideal Mixtures. Can. J. Chem. Eng. 64, 334-340 (1986).
- Michelsen, M. L. A Modified Huron-Vidal Mixing Rule for Cubic Equations of State. Fluid Phase Equilib. 60, 213-219 (1990).
- Lazzaroni, M. J., et al. High-pressure phase equilibria of some carbon dioxide-organic-water systems. Fluid Phase Equilib. 224, 143-154 (2004).
- Lazzaroni, M. J., Bush, D., Brown, J. S., Eckert, C. A. High-pressure vapor-liquid equilbria of some carbon dioxide plus organic binary systems. J. Chem. Eng. Data. 50, 60-65 (2005).
- Lazzaroni, M. J., Bush, D., Eckert, C. A., Glaser, R. High-pressure vapor-liquid equilibria of argon plus carbon dioxide+2-propanol. J. Supercrit. Fluid. 37, 135-141 (2006).
- Laugier, S., Richon, D., Renon, H. Simultaneous Determination of Vapor-Liquid Equilibiria and Volumetric Properties of Ternary Systems with a New Experimental Apparatus. Fluid Phase Equilib. 54, 19-34 (1990).
- Fontalba, F., Richon, D., Renon, H. Simultaneous determination of vapor--liquid equilibria and saturated densities up to 45 MPa and 433. 55, 944-951 (1984).
- Lazzaroni, M. J. Georgia Institute of Technology. , (2004).
- Diandreth, J. R., Ritter, J. M., Paulaitis, M. E. Experimental-Technique for Determining Mixture Compositions and Molar Volumes of 3 or More Equilibrium Phases at Elevated Pressures. Ind. Eng. Chem. Res. 26, 337-343 (1987).
