Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.
The JoVE video player is compatible with HTML5 and Adobe Flash. Older browsers that do not support HTML5 and the H.264 video codec will still use a Flash-based video player. We recommend downloading the newest version of Flash here, but we support all versions 10 and above.
If that doesn't help, please let us know.
Het bestuderen van oppervlakteactieve effecten op hydraatkristallisatie bij olie-water interfaces met behulp van een low-cost geïntegreerde modulaire Peltier Device
Summary March 18th, 2020
Please note that all translations are automatically generated.
Click here for the English version.
We presenteren een protocol om de vorming van hydraten te bestuderen in aanwezigheid van niet-ionische oppervlakteactieve stoffen op de interface van een waterdruppel ondergedompeld in cyclopentane. Het protocol bestaat uit het bouwen van een goedkope, programmeerbare, temperatuurregulator. Het temperatuurcontrolesysteem wordt gecombineerd met visualisatietechnieken en interne drukmetingen.
Transcript
Het protocol is van toepassing bij het bestuderen van het effect van oppervlakteactieve remmers op hydraatkristallen. Het geeft informatie over zowel het type van het kristal en het mechanisme voor remming. Bevestig een 19-meter naald aan een glazen spuit van één milliliter.
Spoel de naald en spuit drie keer met gedeïsteerd water en vul de spuit met gedeïsized water. Vul vervolgens de hydratatievisualisatiecel met 25 milliliter cyclopentane. Steek met de spuit een druppel gedeïsteerd water in aan de onderkant van de hydratatievisualisatiecel.
Deze waterdruppel is het zaadhydraat. Plaats vervolgens de temperatuursensor in de hydratatievisualisatiecel dicht bij de onderkant van de cel. Om verdamping van de cyclopentane te voorkomen, moet u de acryldekssel op de cel leggen en de afdekking op zijn plaats schroeven.
Pas de lichten en de camera aan om zich te concentreren op het zaadhydraat. Stel met behulp van de temperatuurregelingsinrichting de temperatuur van de Peltier-plaat in op vijf graden Celsius. Controleer de waarden die worden gerapporteerd van de temperatuursensor.
Wanneer de temperatuur bereikt negatieve vijf graden Celsius, zorg ervoor dat het zaad hydrateren aan de onderkant van de hydrateren visualisatie kamer verandert in ijs. Stel de temperatuur van de Peltier plaat in stappen van 0,5 graden Celsius in op twee graden Celsius. Wanneer de temperatuur twee graden Celsius bereikt, vul het sanitair met water met behulp van de spuit.
Laat vervolgens de koperen haak in de cyclopentane zakken en laat deze vijf minuten in evenwicht komen. Druk met de software voor de druktransducer op de startknop om de digitale transducer-opnamen te starten. Sluit de spuit aan op de spuitpomp, stel de spuitpomp in om een volume van twee microliters te injecteren en activeer deze.
De spuit dompelt het water in het cyclopentanebad om een ondergedompelde waterdruppel te vormen. Gebruik een naaldpunt om een klein stukje van het zaadhydraat te verwijderen. Breng de naaldpunt met het stuk zaadhydraat in kort contact met de waterdruppel om de vorming van het hydraat te starten.
Druk op Startopname op de camera-opnamesoftware. Neem beelden op van het kristallisatieproces op één Hertz. Om de kritische micelleconcentratie te vinden, begin met het voorbereiden van standaardoplossingen zoals beschreven in het manuscript.
Om de oppervlaktespanning van elke oppervlakteactieve oplossing te meten met behulp van de stalagmometriemethode, programmeert u de pomp om een milliliter oplossing te verdrijven met een snelheid van 0,5 milliliter per minuut. Plaats de spuitpomp en spuit verticaal en laat de druppels in de lucht los. Tel het aantal druppels en deel een milliliter door het aantal druppels om het dalingsvolume te vinden.
Bereken voor elke oplossing de oppervlaktespanning zoals beschreven in het manuscript en plot de oppervlaktespanning als functie van oppervlakteactieve concentratie. De concentratie waar de oppervlaktespanningscurve afvlakt is de CMC, de kritische micelleconcentratie. Herhaal de procedure die wordt gebruikt om de vorming van hydraat op een waterdruppel te meten, maar gebruik oppervlakteactieve oplossingen van verschillende concentraties.
Gebruik software voor beeldverwerking om de eerste afbeelding in de volgorde van het kristallisatieproces te openen. Gebruik het lengtegereedschap in de software om de diameter van de koperen buis in de afbeelding te meten. Stel de schaal in het beeld op basis van de bekende diameter van de koperen buis, een zestiende van een inch.
Selecteer 10 even gesprede afbeeldingen, die het proces vastleggen van nucleatie tot druppelconversie. Gebruik voor elke afbeelding de software om handmatig de contour van de druppel te detecteren en de contour in het rood te markeren. Traceer vervolgens handmatig de contour van het hydraat en vul de contour met zwart.
De camera legt alleen de 2D-projectie van de bolvormige druppel vast. Gebruik wiskundige modelleringssoftware om een 3D-reconstructie van de druppel en het oppervlak dat door het hydraat wordt afgedekt te vormen. Met behulp van dit experimentele systeem kan men hydraatvorming op de oliewaterinterface onderzoeken en de interfaciale stress meten die gepaard gaat met het kristallisatieproces.
In zuiver water en lage oppervlakteactieve concentraties vormde het hydraat een vlakke schelpmorfologie, die constant groeit van de twee polen naar de evenaar. Naarmate het hydraat groeide, bezette hetzelfde aantal oppervlakteactieve moleculen een kleiner gebied, wat resulteerde in verminderde interfaciale stress na verloop van tijd. In hoge oppervlakteactieve concentraties groeide het hydraat als een kegelkristal.
Toen het kristal groot genoeg werd, brak een deel van de kegel los van het druppeloppervlak. Dit groeipatroon gebeurde keer op keer op een oscillatory manier. Nadat het kegelvormige kristal een kritische grootte bereikte en loskwam van het oppervlak van de druppel, veroorzaakte de plotselinge toename van het beschikbare oppervlak voor oppervlakteactieve moleculen een toename van de interfaciale stress.
Een kristal begon toen weer te groeien, wat een oscillerend patroon opleverde. De meeste oppervlakteactieve oplossingen remden de hydrategroei in vergelijking met zuiver water. Een hoge concentratie polyoxyethyleen sorbitan tristereaat was de meest effectieve remmer.
Dit systeem kan informatie geven over waarom sommige oppervlakteactieve stoffen hydrateert hydrateert beter dan anderen. Het systeem kan ook worden gebruikt om de algemene vorming van kristallen op interfaces te bestuderen.
Please enter your institutional email to check if you have access to this content
has access to
BackLogin to access JoVE
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Please enter your email address so we may send you a link to reset your password.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
To receive a free trial, please fill out the form below.
We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.
If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.
Thank You
Thank You
Thank You
