Chemistry
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कम लागत वाले एकीकृत मॉड्यूलर पेल्टियर डिवाइस का उपयोग करके तेल-जल इंटरफेस पर हाइड्रेट क्रिस्टलाइजेशन पर सर्फेक्टेंट प्रभावों का अध्ययन करना
Summary March 18th, 2020
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हम साइक्लोपेंटाने में डूबे पानी की बूंद के इंटरफेस पर एनप्याजिक सर्फेक्टेंट की उपस्थिति में हाइड्रेट के गठन का अध्ययन करने के लिए एक प्रोटोकॉल पेश करते हैं। प्रोटोकॉल में कम लागत, प्रोग्राम करने योग्य, तापमान नियामक का निर्माण होता है। तापमान नियंत्रण प्रणाली दृश्य तकनीकों और आंतरिक दबाव माप के साथ संयुक्त है।
Transcript
प्रोटोकॉल हाइड्रेट क्रिस्टल पर सर्फेक्टेंट अवरोधकों के प्रभाव का अध्ययन करने में लागू होता है। यह क्रिस्टल के प्रकार और निषेध के लिए तंत्र दोनों के बारे में जानकारी प्रदान करता है। एक मिलीलीटर ग्लास सिरिंज के लिए एक 19 गेज सुई संलग्न करें।
सुई और सिरिंज को तीन बार डिविशनाइज्ड पानी से कुल्ला करें और फिर सिरिंज को डिएकाइज्ड पानी से भरें। इसके बाद, हाइड्रेट विज़ुअलाइज़ेशन सेल को 25 मिलीलीटर साइक्लोपेनटेन के साथ भरें। सिरिंज का उपयोग करके, हाइड्रेट विज़ुअलाइज़ेशन सेल के नीचे डिएकोन्ड पानी की एक बूंद डालें।
यह पानी की बूंद बीज हाइड्रेट है। फिर, हाइड्रेट विज़ुअलाइज़ेशन सेल के अंदर तापमान सेंसर को कोशिका के नीचे रखें। साइक्लोपेनटेन के वाष्पीकरण को रोकने के लिए, एक्रेलिक कवर को सेल पर रखें और कवर को जगह में पेंच करें।
बीज हाइड्रेट पर ध्यान केंद्रित करने के लिए रोशनी और कैमरे को समायोजित करें। तापमान नियंत्रण उपकरण का उपयोग करके, पेल्टियर प्लेट के तापमान को नकारात्मक पांच डिग्री सेल्सियस तक सेट करें। तापमान सेंसर से सूचित मानों की निगरानी करें।
जब तापमान नकारात्मक पांच डिग्री सेल्सियस तक पहुंचता है, तो सुनिश्चित करें कि हाइड्रेट विज़ुअलाइज़ेशन कक्ष के तल पर बीज हाइड्रेट बर्फ में बदल जाता है। पेल्टियर प्लेट के तापमान को 0.5 डिग्री सेल्सियस की वेतन वृद्धि में दो डिग्री सेल्सियस तक सेट करें। जब तापमान दो डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाए तो सिरिंज का इस्तेमाल कर नलसाजी को पानी से भर दें।
फिर, पीतल के हुक को साइक्लोपेनटेन में कम करें और इसे पांच मिनट तक बराबर रहने दें। प्रेशर ट्रांसड्यूसर के लिए सॉफ्टवेयर का इस्तेमाल करते हुए डिजिटल ट्रांसड्यूसर रिकॉर्डिंग शुरू करने के लिए स्टार्ट बटन दबाएं। सिरिंज को सिरिंज पंप से कनेक्ट करें, दो माइक्रोलीटर की मात्रा इंजेक्ट करने और इसे सक्रिय करने के लिए सिरिंज पंप सेट करें।
सिरिंज एक जलमग्न पानी की बूंद बनाने के लिए साइक्लोपेनटेन स्नान में पानी डुबकी लगाएगी । बीज हाइड्रेट का एक छोटा सा टुकड़ा हटाने के लिए एक सुई टिप का उपयोग करें। हाइड्रेट के गठन को शुरू करने के लिए पानी की बूंद के साथ संक्षिप्त संपर्क में बीज हाइड्रेट के टुकड़े के साथ सुई टिप लाओ।
कैमरा कैप्चर सॉफ्टवेयर पर प्रेस स्टार्ट रिकॉर्डिंग। एक हर्ट्ज पर क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया की छवियां रिकॉर्ड करें। महत्वपूर्ण मिसेल एकाग्रता खोजने के लिए, पांडुलिपि में वर्णित मानक समाधान तैयार करके शुरू करें।
स्टैलामोमेट्री विधि का उपयोग करके प्रत्येक सर्फेक्टेंट समाधान के सतह तनाव को मापने के लिए, पंप को प्रति मिनट 0.5 मिलीलीटर की दर से समाधान के एक मिलीलीटर को निष्कासित करने के लिए प्रोग्राम करें। सिरिंज पंप और सिरिंज को खड़ी रखें और बूंदों को हवा में छोड़ें। बूंदों की संख्या गिनें और ड्रॉप वॉल्यूम खोजने के लिए बूंदों की संख्या से एक मिलीलीटर विभाजित करें।
प्रत्येक समाधान के लिए, पांडुलिपि में वर्णित सतह तनाव की गणना करें और सतह तनाव को सर्फेक्टेंट एकाग्रता के एक समारोह के रूप में प्लॉट करें। एकाग्रता जहां सतह तनाव वक्र सपाट सीएमसी, महत्वपूर्ण मिसेल एकाग्रता है। पानी की बूंद पर हाइड्रेट गठन को मापने के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया को दोहराएं, लेकिन विभिन्न सांद्रता के सर्फेक्टेंट समाधानों का उपयोग करें।
क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया के क्रम में पहली छवि खोलने के लिए छवि प्रसंस्करण सॉफ्टवेयर का उपयोग करें। छवि में पीतल ट्यूब के व्यास को मापने के लिए सॉफ्टवेयर में लंबाई उपकरण का उपयोग करें। पीतल ट्यूब के ज्ञात व्यास के आधार पर छवि में पैमाने सेट करें, एक इंच का एक सोलहवां।
10 समान रूप से दूरी वाली छवियों का चयन करें, जो नाभिक से बूंद रूपांतरण तक की प्रक्रिया को कैप्चर करते हैं। प्रत्येक छवि के लिए, ड्रॉप के समोच्च का मैन्युअल पता लगाने और लाल रंग में समोच्च को चिह्नित करने के लिए सॉफ्टवेयर का उपयोग करें। फिर, मैन्युअल रूप से हाइड्रेट के समोच्च का पता लगाएं और समोच्च को काले रंग से भरें।
कैमरा केवल गोलाकार बूंद के 2D प्रक्षेपण को कैप्चर करता है। ड्रॉप और हाइड्रेट द्वारा कवर सतह क्षेत्र के 3 डी पुनर्निर्माण बनाने के लिए गणितीय मॉडलिंग सॉफ्टवेयर का उपयोग करें। इस प्रयोगात्मक प्रणाली का उपयोग करके, कोई भी तेल जल इंटरफ़ेस पर हाइड्रेट गठन की जांच कर सकता है और क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया से जुड़े इंटरफेशियल तनाव को माप सकता है।
शुद्ध पानी और कम सर्फेक्टेंट सांद्रता में, हाइड्रेट ने एक प्लैनर शेल आकृति विज्ञान का गठन किया, जो भूमध्य रेखा की ओर दो ध्रुवों से निरंतर दर से बढ़ रहा है। जैसे-जैसे हाइड्रेट बढ़ता गया, एक ही संख्या में सर्फेक्टेंट अणुओं ने एक छोटे क्षेत्र पर कब्जा कर लिया, जिसके परिणामस्वरूप समय के साथ अंतर-मफेशियल तनाव में कमी आई। उच्च सर्फेक्टेंट सांद्रता में, हाइड्रेट एक शंकु क्रिस्टल के रूप में बढ़ा।
जब क्रिस्टल काफी बड़ा हो गया, शंकु का एक हिस्सा बूंद सतह से मुक्त तोड़ दिया । यह विकास पैटर्न बार-बार आदोलनात्मक तरीके से हुआ । शंकु क्रिस्टल के एक महत्वपूर्ण आकार तक पहुंचने और बूंद की सतह से अलग होने के बाद, सर्फेक्टेंट अणुओं के लिए उपलब्ध सतह में अचानक वृद्धि के कारण इंटरफेशियल तनाव में वृद्धि हुई।
एक क्रिस्टल तो फिर से बढ़ शुरू कर दिया, एक दोलनात्मक पैटर्न उपज । अधिकांश सर्फेक्टेंट समाधान शुद्ध पानी की तुलना में हाइड्रेट विकास को रोकते हैं। पॉलीऑक्सीथीन सोर्बिटन ट्राइस्टेरेट की उच्च एकाग्रता सबसे प्रभावी अवरोधक था।
यह प्रणाली इस बारे में जानकारी प्रदान कर सकती है कि कुछ सर्फेक्टेंट दूसरों की तुलना में बेहतर हाइड्रेट्स को क्यों रोकते हैं। सिस्टम का उपयोग इंटरफेस पर क्रिस्टल के सामान्य गठन का अध्ययन करने के लिए भी किया जा सकता है।
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