Summary
מנגנון תא לחץ הגבוה הספיר הוא כלי ייחודי כדי ללמוד, ללא דגימה, שלב התנהגות תחת מגוון רחב של לחצים. שימוש cathetometer, ניתן להקליט מדידות נפח מדויקות מאוד למדידת התרחבות נוזל והרכב שלב. לפיכך, שיטה סינתטית זה מאפשרת הלימוד (1) שיווי משקל שלב של תערובות מרובות רכיבים ו( 2) מחיצת ההתנהגות של תרכובות זרז או מודל כפונקציה של לחץ.
Abstract
מנגנון תא לחץ הגבוה הספיר נבנה חזותי לקבוע את ההרכב של מערכות multiphase ללא דגימה פיזית. באופן ספציפי, תא הספיר מאפשר איסוף נתונים חזותי מעומסים מרובים כדי לפתור קבוצה של יתרות מהותיות כדי לקבוע את הרכב שלב בדיוק. אז יכולות להיות שהוקמו דיאגרמות שלב משולשת כדי לקבוע את חלקם של כל אחד ממרכיבים בכל שלב במצב נתון. באופן עקרוני, ניתן ללמוד בכל מערכת משולשת אף מערכות משולשת (גז נוזל נוזל) הן דוגמאות הספציפיות שנדונו במסמך זה. לדוגמא, מערכת THF-המים CO 2 משולשת שלמדה ב25 ו40 מעלות צלזיוס, והוא מתואר במסמך זה. חשיבות מרכזית, טכניקה זו אינה דורשת דגימה. עקיפת ההפרעה האפשרית של שיווי משקל המערכת בעת דגימה, טעויות מובנות מדידה, וקשיים טכניים של דגימה פיזית תחת לחץ הוא יתרון משמעותי של שיטה זו. Perhaps חשוב כמו, תא הספיר גם מאפשר תצפית ויזואלית הישירה של שלב ההתנהגות. למעשה, ככל שלחץ CO 2 הוא גדל, הפיצולים הומוגנית THF-המים שלב פתרון בכ -2 מגפ"ס. בעזרת טכניקה זו, ניתן הייתה בקלות ובבהירות כדי לבחון את נקודת הענן ולקבוע את ההרכב של שלבים החדשים שנוצרו כפונקציה של לחץ.
הנתונים רכשו עם טכניקת תא ספיר יכולים לשמש ליישומים רבים. במקרה שלנו, מדדנו נפיחות והרכב לממסים מתכונן, כמו נוזלים מלאי גז, נוזלים יוניים מלאה גז ומתכוונן מערכות אורגניות מימיות (שיבולת שועל) 1-4. למערכת האחרונה, שיבולת שועל, תא הספיר בלחץ גבוה אפשר ללימוד (1) שלב התנהגות כפונקציה של לחץ וטמפרטורה, (2) הרכב של כל שלב (גז נוזל נוזל) כפונקציה של לחץ ו טמפרטורה ו (3) מחיצות זרז בשני שלבים נוזליים כפונקציה של נוכחותבטוח וקומפוזיציה. לבסוף, תא הספיר הוא כלי יעיל במיוחד כדי לאסוף מדידות מדויקות ולשעתק מבעוד מועד.
Introduction
כאשר תגובות מתנהלות עם זרז הידרופילי ומצע הידרופובי כדי ליצור מוצר הידרופובי, שזה די נפוץ להעסיק מעורב ממסים על מנת לספק מערכת תגובה הומוגנית. לדוגמא, THF-מים ואצטוניטריל מים הם בדרך כלל מעורבים כלי רכב ממס עבור תהליכי התגובה הומוגנית אלה. באופן אידיאלי, זה יהיה יתרון לפתח תהליך שבו התגובה מתבצעת בתנאים הומוגנית ואחרי פיצול שלב מושרה להפריד את רכיבי ממס מימיים ואורגניים. הזרז הידרופילי היה אז להיות ממוקם בשלב המימית והמוצר הידרופובי בשלב האורגני. התהליך הכולל יאפשר הפרדה / בידוד קליל של מוצר ואמצעי למחזר את הזרז. ממסים אורגניים מימיים מתכוונן (שיבולת שועל) לספק רכב כדי לבצע את האסטרטגיה הזו. הצעד הראשון בפיתוח OATS היה להבין את שלב ההתנהגות של הפתרון אורגני מימי כמו פוnction של / פרופורציה מים אורגנית, CO 2 בלחץ וטמפרטורה. היעילות של הפרדת פאזות על תוספת של CO 2 (כלומר המסיסות הצולבת בכל שלב) חשובה לכמת. למעשה מבחינה תהליך, מסיסות צולבת יכולה לתרגם ישירות להפסדי מוצר וזרז בשלבים לא רצויים, בהתאמה. לכן, בידיעה שהרכב שלב כפונקציה של לחץ הוא מידע חשוב עבור יישומים "בעולם האמיתי". שיטות דגימה זמינות; 5-7 עם זאת, דגימה ישירה ממערכות לחץ גבוהות עלולה לשנות את שיווי המשקל של המערכת ולגרום להפרדת פאזות או מהבהב, כתוצאה משינויים פתאומיים בלחץ או טמפרטורה בקו המדגם. לכן, שיטה שלא מפריעה למערכת ומאפשרת רכישה מהירה ונתונים לשחזור הייתה עדיפה. מנגנון תא לחץ הגבוה הספיר הוא אכן כלי תכליתי למדידת שלב התנהגות ללא דגימה. Uלשיר cathetometer, ניתן להקליט מדידות נפח מדויקות מאוד. מדידות נפח הניסיוניות אלה משמשות לאחר מכן עם המשוואה מהמעלה השלישית פנג-רובינסון ממדינה (שינויים של Stryjek וורה) והותאמו יורון-ידאל ערבוב כללים לחישוב הרחבת נפח וקומפוזיציות שלב כפונקציה של טמפרטורה ולחץ 8-10 ביעילות. טכניקה זו תוכננה במיוחד כדי למדוד את שיווי משקל בשלב של מערכות אד נוזל נוזליים. צריך להיות מודגש כי תא הספיר אינו מתאים ללמוד מערכות שכוללות מוצקים. הנתונים רכשו עם תא הספיר בלחץ גבוה הנחה את הבחירה של תנאי ניסוי לתגובות OATS תיווך, פרידות ומחזור זרז. יתר על כן, תא הספיר שמש גם (1) הרחבת מידת ממס (או נפיחות) כפונקציה של לחץ CO 2 עם ממסים אורגניים ונוזלים יוניים, (2) לקבוע מחיצות זרז במערכות multiphase כפונקציה של לחץ, ממסמערכת וטמפרטורה ו( 3) להבין שלב התנהגות במערכות תגובה מורכבות שנערכו תחת לחץ. בזאת, אנו מדווחים (1) התיאור של מנגנון תא ספיר בלחץ גבוה, (2) מגבלות אפשריות ואמצעי בטיחות, (3) פרוטוקול ההפעלה שלה, ו (4) הוכחה ספציפית של תוצאות עיקרון.
תא הספיר בלחץ גבוה שנדון לעיל נעשה מותאם אישית (איור 1). תא שיווי המשקל מורכב של גליל חלול ספיר (50.8 מ"מ OD x 25.4 ± 0.0001 מזהה מ"מ x 203.2 L מ"מ). התא מתחלק לשני תאים מופרדים על ידי בוכנה. התא התחתון מכיל מים המשמשים כנוזל pressurizing (כחול צבועים למטרות הפגנתיות) והתא העליון מכיל את מרכיבי שיווי המשקל (איור 2). האמבטיה האוויר הייתה שהוקמה באופן מותאם אישית של פרספקס כדי שתתאים להגדרה ספציפית ועל מכסה המנוע בגודל. התא ממוקם בתוך airbath טמפרטורה מבוקרת, שנשמר עם בקרת טמפרטורה דיגיטליתטיט. הטמפרטורה של airbath מנוטרת עם צמדים תרמיים (סוג K) ומידע דיגיטלי. יש תרמי נוסף (סוג K) בתוך תא הספיר, כי הוא גם במעקב עם צג דיגיטלי. הלחצים נמדדו עם מתמר לחץ וצג דיגיטלי. שני בלחץ גבוה, 500 מיליליטר, משאבות מזרק מסוגלות לשמור עד 10 מגפ"ס לחץ נדרשו לפעולה. משאבת מזרק לחץ גבוה הראשונה מכילה מים המשמש לחצים על המערכת. משאבת לחץ גבוה השנייה שימשה להציג CO 2 (או גז אחר) למערכת. כניסת הגז נמצאת בחלק העליון של תא הספיר. הלחץ נשלט עם משאבת המזרק בלחץ הגבוה כדי להשיג את לחץ שיווי משקל בשני הצדדים של הבוכנה. התא הוא רכוב על פיר מסתובב, והערבוב מושגת על ידי החלפה של כל התא באופן ידני.
כרכים של נוזלים והאדים מחושבים על ידי מדידת הגובה של המניסקוס עם micrometer cathetometer. להתקות פחות מ 50 מ"מ, הדיוק הוא 0.01 מ"מ; להתקות גדולות יותר, הדיוק הוא 0.1 מ"מ.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. הרכבה של תא ספיר
- מניחים טבעת גיבוי 116 גודל ו210 O-Ring בגודל על הבוכנה. יש לוודא שחומר O-טבעת תואם לכימיקלים המשמשים במהלך הניסוי לפני ההרכבה.
- יש טבעות גיבוי חלק שטוחות וקצה מעוגל. אם זה המקרה, הנח את הקצה השטוח מטה והקצה המעוגל נגד O-Ring.
- מוט חוט לתוך החלק התחתון של הבוכנה באמצעות מוט עם קצה מושחל (איור 3).
- עטוף את המוט בשכבה של מעבדה מגבת (או מגבוני מעבדה שאינה שוחקת אחרים) למניעת שריטות בזמן החדרת הבוכנה לתוך התא.
- הכנס את הבוכנה בתא. צעד זה יכול להיות קשה, ולכן יש להשתמש בכוח. עם זאת, חשוב לוודא כי טבעת O רק באה במגע עם דופן התא.
- מניחים טבעת 8210 גיבוי גודל ו210 O-Ring בגודל על את הכובע בסוף העליון ותחתון (איור 4). הערה: לאהוא מכסה קצה תחתון הוא צד המים עם הולם מצורף. תיזהר, כי תוך שהוא מחדיר את פקקי הסוף, O-Ring רק בא במגע עם דופן התא.
- יישר כובעי הסוף ולהוסיף שני ברגים דרך תושבת ההרכבה ודרך מפרידי האלומיניום.
- באופן רופף לצרף אגוזים.
- הכנס את שני ברגים שנותרו באמצעות מפרידי אלומיניום וחורי כובע בסוף.
- באופן רופף לצרף אגוזים.
- להדק את כל האגוזים ל8-10 רגל / LBS מומנט.
- ההר התאסף תא לסוגר על סיבוב מוט על ידי הברגת ברגים בתחתית תא הספיר ולאחר מכן דרך פיר מסתובב.
בטיחות הערות:- הר התאסף תא, כך שפתיחת השסתום על המכסה העליון הסוף (לתוספת לדוגמא) פונה הרחק מהמשתמש צריך להתרחש כשל קטסטרופלי.
- הנח את החלק העליון של שסתום המחט במיוחד כדי להתמודד עם המרחק מהמשתמש.
- לצרף את כל אביזרים בלחץ גבוה, צינורות וצמד תרמי למעלה וכובע קצה תחתון. צרף צינורות בלחץ גבוה לכולל שסתום הקלה לחץ בצד pressurizing של תא הספיר. ממוקם שסתום ההקלה בלחץ מהמשתמש והציוד חשמלי (הקלה לחץ תביא לשחרורו של מים).
2. טיפול בטוח של תא ספיר
הערה:. אין לטפל תא הספיר בידיים חשופות העברת הנפט מעור יכולה לגרום למייקרו סדקים או סריטות אין למקם את תא הספיר במעבדת הספסל לא מוגן.. המשטח הקשה צפוי לשרוט את התא, או שיש סיכון למתגלגל התא. תמיד לבדוק את התא לכל סדקים או שימוש לפני פגמים. הנח את אוויר האמבטיה בעמדה למטה בעת הפעלת התא תחת לחץ. Airbath משרת שני מטרות: (1) כדי לשלוט בטמפרטורה בעת צורך ו( 2) כדי לספק מחסום בין הפרט ואת התוכן בלחץשל התא במקרה של כשל קטסטרופלי.
- לחץ לבדוק את תא הספיר כל 12 מחזורי לחץ. מחזור לחץ גובר לחץ מעל אטמוספרה ולאחר מכן התרפות. אם לא נעשה שימוש בתדירות גבוהה, לחץ לבדוק את התא כל ארבעה חודשים. בדיקת לחץ להשלים עם צד ההפעלה מלא של מים.
הערה בטיחות: בדיקת לחץ יש להשלים עם נוזל בלתי דחיס (למשל מים.) צריך המנגנון להיכשל ואילו תחת לחץ.- צרף משאבת מזרק לחץ גבוה מלא מים למדגם חיבור הכניסה (העליון של התא) ולמלא את התא לחלוטין.
- סגור את מדגם כניסת השסתום.
- הפעל את משאבת המזרק, כך שכמה טיפות של מים לעזוב את צינורות בלחץ גבוהים. זאת על מנת לוודא שאין אוויר בשורה לפני ההתחברות.
- צרף את צינורות לתא הספיר הולם בחלק התחתון של תא הספיר.
- למלא את התא התחתון עם לא מיםo לחצים ולנטר לחץ כדי לזהות כל ירידה בלחץ אפשרית.
- הגדל בהדרגה את הלחץ 0.1 מגפ"ס על ההגדרה של שסתום ההקלה בלחץ. לאסוף מים כי הוא שוחרר משסתום ההקלה לחץ במכל קטן.
- להוריד את הלחץ לאטמוספרה.
- אפס את המשאבות שסתומים שחרור לחץ ומזרק לחץ גבוה.
3. מבצע של מכשירים ניידים ספיר
- מלא את משאבת המזרק בלחץ גבוה כ חצי מלא במים. כמות המים שתידרשנה תיקבע על ידי הלחצים שבה הניסוי יהיה לרוץ. הערה: אין למלא לחלוטין את משאבת מזרק בלחץ הגבוהה, כך שהמערכת יכולה להיות depressurized אם נדרש.
- הפעל את משאבת מזרק בלחץ הגבוהה, כך שכמה טיפות של מים לעזוב את צינורות. זאת על מנת לוודא שאין אוויר בשורה לפני ההתחברות.
- צרף את צינורות להתאמת תא ספיר.
- פתוחשסתום כניסת גז.
- למלא את התא במים עד שהבוכנה היא ברמה שגובה נוזל ניתן למדוד עם cathetometer. הערה: אם שסתום כניסת גז לא לפתוח את המערכת תהפוך לחץ.
- סגור את שסתום כניסת גז.
- צרף מזרק אוויר חזק לדוגמא חיבור הכניסה (לפתוח) ולפנות את התא על ידי משיכת בחזרה 10 מיליליטר.
- סגור את מדגם כניסת השסתום.
- להפעיל לחץ קל על המזרק אטום בעת פתיחת שסתום היניקה המדגם לאט
- הזרק נפח של מדגם על ידי שוב באמצעות מזרק אטום הצמוד לכניסת המדגם. הערה: בהתאם לגודל המזרק, תא הספיר ייתכן שיצטרך להיות הפוך על הציר מסתובב כairbath לא יכול להיות מורם מעל לתא לחלוטין.
- לסגור את הברז.
- מסת המזרק לפני ואחרי התוספת של המדגם. למדוד את כמות המדגם על ידי הקלטה ההמונית של המזרק לפני ואחרי בנוסף. יש associat טעות קטןאד בשיטה זו בשל כמות לא ידועה של מדגם שנותרה בצינורות ואביזרים.
- הגדר אמבטיה אוויר בטמפרטורה הרצויה.
- אפשר לדוגמה להגיע לשיווי משקל לפני נטילת מדידת גובה ראשונה עם cathetometer. כדי להבטיח שיווי משקל הושג מדידות חוזרות עד אין שינוי הוא ציין עבור 3x לפחות. הזמן כדי להגיע לשיווי משקל תלוי מאוד במערכת ועשוי לנוע בין דקות לשעות. השלם את מחקר ראשוני שבו המערכת הוא ציין לתקופה ממושכת של זמן (24hr) כדי להבטיח שיווי משקל שהושג.
- ראש הקו עם CO 2. הוספת CO 2 על ידי ההפעלה הראשונה משאבת המזרק בלחץ הגבוה כדי להוציא את כל אוויר מהקו (לא מצורף שסתום הכניסה).
- צרף את הצינור לשסתום כניסת גז.
- פתח את שסתום כניסת גז לתא הספיר. למדוד את כמות ה-CO 2 שנוספה למערכת על ידי הקלטת הנפח של משאבת מזרק לחץ הגבוה לפני ו חרי CO 2 בנוסף.
- בדקו שהספיקה במשאבת מזרק לחץ המים גבוה היא אפס (לאחר שהגיע לשיווי המשקל) כדי לוודא שאין דליפות.
- להביא ללחץ לערך רצוי על ידי התאמת נוזל pressurizing (מים) עם משאבת המזרק בלחץ גבוה.
4. ניקוי תא ספיר
בעקבות השלמת הניסוי, נקה את תא הספיר. נקה את התא על ידי שטיפה שוב ושוב עם ממסים. לפרק תא (ראה פרוטוקול 5) כדי לנקות במידת הצורך.
- להזריק כ 10 מיליליטר של ממס שבו המדגם הוא מסיס.
- לנער את התא על המוט מסתובב לנקות את הקירות ובוכנה.
- הפוך תא הספיר ולפתוח את שסתום היניקה המדגם לרוקן את תוכנו של התא.
- הליך חוזר.
- חזור על הליך עם אצטון כממס.
- תא יבש: לפתוח את כל השסתומים ולחמם את airbath.
- הסר את צינורות מהאביזרים. הערה: מים יהיו לנקז מהחלק התחתון של תא הספיר. הסרת הבוכנה מתא הספיר היא קשה, אם זה באמצע הדרך את התא לאחר שהמערכת פורקה.
- לרוץ בחזרה את המים לתוך משאבת המזרק בלחץ גבוה.
- סגור את מדגם כניסת השסתום וחצים על התא עם CO 2.
- מילוי משאבת לחץ גבוהה מזרק (<5 מיליליטר / דקה).
- אל תמלא מחדש את משאבת מזרק לחץ גבוה אם התא לא בלחץ. אם התא עדיין בלחץ לאחר שרץ המים בחזרה למשאבת לחץ הגבוהה: לפתוח את שסתום כניסת גז לפורקן למכסת המנוע.
- הסר את צינורות אספקת המים מתא הספיר.
- שחרר את האגוזים וברגי spacer.
- הוצא את הברגים. ודא שאין מתכת באה במגע עם התא.
- אם הברגים לא יוצאים בקלות, הקש על הברגים.
- Take כובעי הסוף ישר בלי לגעת בתא.
- הסר את הבוכנה עם המוט המושחל העטוף במגבת.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
סכמטי של תא הספיר בלחץ גבוה מוצג באיור 2, יחד עם תמונה של התא. המדגם הוא בתא העליון והתא התחתון הוא מים עם צבע כחול למטרות הדגמה. הרכיבים נוזליים מוזנים באמצעות מזרק ושסתום, ואילו CO 2 (מרכיב גז) נשאבים באמצעות משאבת מזרק בלחץ גבוהה. הלחץ יכול להיות נשלט באמצעות הבוכנה (המים הוא גם האכילו באמצעות משאבת מזרק בלחץ גבוה בהתקנה שלנו). השלבים נוזליים וגז שניתן לראות בבירור בתא, ומעל לבוכנה. ההרכבה של הבוכנה מתוארת בפרוטוקול, והוא בעצם בנוי עם מוט הברגה (איור 3), טבעת הגיבוי וקשורה O-טבעת (איור 3). הצמד התרמי מודד את הטמפרטורה בתא. כל התא עטוף לתוך אמבטיה אוויר כדי לשלוט במדויק את הטמפרטורה. הרמה של כל שלב נוזלי והאדים היא בדיוק נמדדה באמצעות cathetometer ממוקם בצדו השמאלי של התרשים.
דיאגרמות שלב משולשת חושבו באמצעות המדידות נרשמו באמצעות 11-13 טכניקת תא ספיר. שימוש ביתרות המהותיות הבאות, שתי דיאגרמות שלב משולשת ספציפיות נבנו כפי שמוצגות איורים 5 ו -6.
משוואת 1
משוואה 2
"Src =" 51378/51378eq3highres.jpg / files/ftp_upload/51378/51378eq3.jpg "/>
משוואה 3
במשוואות לעיל, N הוא מספר השומות, ידועות מהעמסת תא הספיר וV הוא הנפח של שלבי α, β או נמדד באמצעות cathetometer. כרכים הטוחנות, ושבריר השומה של רכיב i בα שלב, β או משתנים לא ידוע. למערכת multicomponent, multiphasic, תשעה המונחים ידועים נפתרים על ידי שימוש בשלושה עומסי תאים שונים להקמת תשע יתרות חומרים 14,15.
תרשים משולש של המים + CO 2 + THF ב ° C25 שהושג עם שתי טכניקות שונות מוצג באיור 5. השיטה סינתטית מתייחסת לנתונים שהושגו עם פרוטוקול תא ספיר. השיטה אנליטית מתייחסת לשיטת דגימה, שבו דגימות של כל שלב נלקחו ונותחו בנפרד (זה נערך בפארכור מצויד של לטבול שפופרות ולולאות דגימה). ברור, נתונים המתקבלים על ידי שתי השיטות להשוות גם, הקמת תא הספיר כטכניקה מדויקת. בניגוד לטכניקת הדגימה לעומת זאת, תא הספיר הוא הרבה פחות אינטנסיבי מאשר בניסוי השיטה אנליטית וממזער את טעות מדידה ומשפר את הדירות. באיור 6, הדיאגרמה השלב המשולש של CO 2 + THF + מים מוצגת יחד עם מחושבת שלב התנהגות. הטבלה של נתונים ב3 טמפרטורות שונות מוצגת גם (טבלה 1). בניסוי, את היכולת להיות ישיר ויזואלי בשלב ההתנהגות הייתה חיונית. הדבר בולט במיוחד באיור 7, המציג מערכת ממס מים / THF בהעדר ובנוכחות של CO 2. שוב הנוזל הכחול הוא פשוט המים (עם צבע כחול), השולט בלחץ על ידי הזזת הבוכנה. תערובת הומוגנית של THF / מים (70/30) המכילה אדום, hydrophiצבע Lic בהעדר CO 2 הוא מוצג בצד הימין באיור 6. התוספת של 2 מגפ"ס של CO 2 גורמת לפיצול שלב בולט עם השלב העשיר המימית בתחתית והשלב הרחיב-THF על החלק העליון. מחיצות צבע אדום הידרופילי באופן בלעדי ב- שלב מדידות UV המימית עולה גבוה יותר מקדם מחיצה מ -10 6 (גבול גילוי של המכשיר שלנו).
איור 1. סכמטי עם ממדים של הגוף של תא הספיר. לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.
= "/ Files/ftp_upload/51378/51378fig2highres.jpg" = "/ files/ftp_upload/51378/51378fig2.jpg" src />
איור 2. סכמטי ותמונה של מנגנון תא ספיר. לחץ כאן לצפייה בתמונה גדולה יותר.
איור 3. הליכי רוד להסרת בוכנה.
איור 4. תחתון (משמאל) ועליון (מימין) כובעי הסוף מצוידים בטבעות גיבוי וטבעות אטימות.
איור 5. תרשים משולש של מערכת THF / מים / CO 2 ב25 ° C. השוואה של שיטות ניסיוניות (●) שיטה סינתטית (תא ספיר). (□) שיטה אנליטית 8.
איור 6. תרשים משולש של המערכת THF / מים / CO 2 ב ° C25, המציגה את שיווי משקל נוזל הנוזל ב2 CO לחצים שונים, ניסיוניים וחזה נתונים 16.
/ Ftp_upload/51378/51378fig7.jpg "/>
.. איור 7 מים THF-CO 2 שיווי משקל שמאל: לא CO 2, שלב אחד. מימין: 2 מגפ"ס של CO 2, שני שלבים נוזליים עם מחיצות צבע> 10 6.
טבלת 1. איל של מערכת CO 2 + THF + מים ב298, 313 K 8.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
מנגנון תא הספיר הוא כלי ייחודי למדידת שלב התנהגות ללא דגימה, וכך שיווי המשקל הוא לא מופרע. כדי להבטיח נתונים מדויקים הדיר, ישנם צעדים קריטיים בפרוטוקול (4 פרוטוקול תחת הכותרת "מבצע של מכשירים ניידים ספיר") שיש אחריו. לכל מערכת שבה הרכב שלב נמדד, זה הוא קריטי כדי להגיע לשיווי משקל לפני המדידה. תא הספיר מושם על פיר מסתובב המאפשר ערבוב כדי להשיג שיווי משקל במהירות רב יותר. המערכת משולשת מורכבת משלושה רכיבים ושלושה שלבים (אד נוזל נוזל) בטמפרטורה ולחץ קבועים. באמצעות סדרה של יתרות חומר, הקומפוזיציה ונפחים טוחנות של שלושה השלבים נמדדות. חזרה מדידה נדרש כדי להבטיח איסוף נתונים חזותיים הדיר ומדויק.
כאמור, מוצקים אינם לטפל בקלות עם טכניקה זו. ראשית, זה הופך צפחות חזותיותrement כמעט בלתי אפשרי. שנית, היא דורשת כי התא להיות מפורק לניקוי. ספרות מספקת אמצעי לפתרון בעיות 14,17, עם זאת, הטכניקה היא פשוטה וללא פוטנציאל משמעותי לקשיים. מגבלות של הטכניקה הוצגה גם יש לקחת בחשבון להארכה למערכות nonideal מאוד.
שינויים בטכניקה שתוארה עשויות להתבצע כדי להתאים את לימודי שלב התנהגות נוספות. שימוש במנגנון תא ספיר, מדידות נפח של מערכות בינארי (VLE) ומדידות שלב התנהגות ניתן להשתמש כדי לתאר במדויק את ההשפעה של מערכת הממס על קינטיקה התגובה במערכת multicomponent. השיטה המתוארת במסמך זה כדי לקבוע שיווי משקל שלב VLL בלחצים נמוכים וגבוהים היא מדויקת ויעילה. ניתן להשיג האפקט של לחץ על הרכב שלב בחינה ויזואלית וללא הצורך בדגימה - וכך מבלי להפריע למערכת. זה versatilטכניקת דואר ובו נעשה שימוש במעבדה שלנו ליישומים נוספים לרבות קביעת מחיצות זרז, הרחבת נפח, או נפיחות נוזל יונית כפונקציה של לחץ CO 2.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
המחברים אין לי מתחרים ריבית או ניגודי אינטרסים כלכליים.
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).
