Go raibh maith agat as cuairt a thabhairt ar nature.com. Tá tacaíocht theoranta do CSS sa leagan brabhsálaí atá in úsáid agat. Chun an taithí is fearr a fháil, molaimid duit an leagan is déanaí den bhrabhsálaí a úsáid (nó an modh comhoiriúnachta a mhúchadh in Internet Explorer). Ina theannta sin, chun tacaíocht leanúnach a chinntiú, ní bheidh stíleanna ná JavaScript san áireamh ar an suíomh seo.
Cruthaíonn leathnú scealla i dtaiscumair chlastacha fadhbanna suntasacha, rud a fhágann éagobhsaíocht sa tobar. Ar chúiseanna comhshaoil, is fearr úsáid sreabhán druileála uiscebhunaithe le coscairí scealla breise ná sreabhán druileála olabhunaithe. Tá aird mhór tarraingthe ar leachtanna ianacha (ILanna) mar choscóirí scealla mar gheall ar a n-airíonna inchoigeartaithe agus a dtréithe leictreastatacha láidre. Mar sin féin, tá sé cruthaithe go bhfuil leachtanna ianacha (ILanna) bunaithe ar imidazolyl, a úsáidtear go forleathan i sreabháin druileála, tocsaineach, neamh-bhithmhillte agus costasach. Meastar gur rogha eile níos cost-éifeachtaí agus níos lú tocsaineach iad tuaslagóirí eitecticeacha doimhne (DES) seachas leachtanna ianacha, ach ní chomhlíonann siad an inbhuanaitheacht chomhshaoil ​​​​riachtanach fós. Mar thoradh ar dhul chun cinn le déanaí sa réimse seo, tugadh isteach tuaslagóirí eitecticeacha domhain nádúrtha (NADES), ar a dtugtar a gcairdiúlacht chomhshaoil ​​​​fíor. Rinne an staidéar seo imscrúdú ar NADESanna, ina bhfuil aigéad citreach (mar ghlacadóir banna hidrigine) agus gliocról (mar dheontóir banna hidrigine) mar bhreiseáin sreabhán druileála. Forbraíodh na sreabháin druileála bunaithe ar NADES de réir API 13B-1 agus rinneadh comparáid idir a bhfeidhmíocht agus sreabháin druileála bunaithe ar chlóiríd photaisiam, leachtanna ianacha bunaithe ar imidazolium, agus sreabháin druileála bunaithe ar chlóiríd choilín:úiré-DES. Déantar cur síos mionsonraithe ar airíonna fisiciceimiceacha na NADESanna dílseánaigh. Rinneadh meastóireacht ar airíonna reolaíocha, ar chailliúint sreabhán, agus ar airíonna cosc ​​scealla an tsreabháin druileála le linn an staidéir, agus taispeánadh gur mhéadaigh an cóimheas struis toraidh/slaodachta plaisteach (YP/PV) ag tiúchan 3% de NADESanna, gur laghdaíodh tiús an chíste láibe 26%, agus gur laghdaíodh toirt an scagáite 30.1%. Is suntasach gur bhain NADES ráta cosc ​​leathnú suntasach de 49.14% amach agus gur mhéadaigh sé táirgeadh scealla 86.36%. Cuirtear na torthaí seo i leith chumas NADES gníomhaíocht dhromchla, acmhainneacht zeta, agus spásáil idirchiseal cré a mhodhnú, a phléitear sa pháipéar seo chun na meicníochtaí bunúsacha a thuiscint. Meastar go réabhlóideoidh an sreabhán druileála inbhuanaithe seo an tionscal druileála trí rogha eile neamh-tocsaineach, cost-éifeachtach agus an-éifeachtach a sholáthar in ionad coscóirí creimeadh scealla traidisiúnta, rud a réiteoidh an bealach do chleachtais druileála atá neamhdhíobhálach don chomhshaol.
Is carraig ilúsáideach í sceall a fheidhmíonn mar fhoinse agus mar thaiscumair hidreacarbóin araon, agus cuireann a struchtúr scagach1 an cumas ar fáil chun na hacmhainní luachmhara seo a tháirgeadh agus a stóráil araon. Mar sin féin, tá an sceall saibhir i mianraí cré amhail montmorillonite, smeictít, caolinite agus illite, rud a fhágann go bhfuil sé seans maith go atóidh sé nuair a bhíonn sé nochta d'uisce, rud a fhágann éagobhsaíocht sa tollán le linn oibríochtaí druileála2,3. Is féidir leis na saincheisteanna seo a bheith ina gcúis le ham neamhtháirgiúil (NPT) agus go leor fadhbanna oibríochtúla lena n-áirítear píopaí sáite, cúrsaíocht láibe caillte, titim sa tollán agus salachar giotán, rud a mhéadaíonn am agus costas téarnaimh. Go traidisiúnta, is iad sreabháin druileála bunaithe ar ola (OBDF) an rogha is fearr le haghaidh foirmíochtaí scealla mar gheall ar a gcumas leathnú scealla a sheasamh4. Mar sin féin, bíonn costais agus rioscaí comhshaoil ​​níos airde ag baint le húsáid sreabhán druileála bunaithe ar ola. Breithníodh sreabháin druileála bunaithe ar shintéis (SBDF) mar rogha eile, ach níl a n-oiriúnacht ag teochtaí arda sásúil. Is réiteach tarraingteach iad sreabháin druileála bunaithe ar uisce (WBDF) toisc go bhfuil siad níos sábháilte, níos neamhdhíobhálaí don chomhshaol, agus níos costéifeachtaí ná OBDF5. Baineadh úsáid as coscairí scealla éagsúla chun feabhas a chur ar chumas coiscthe scealla WBDF, lena n-áirítear coscairí traidisiúnta amhail clóiríd photaisiam, aol, sileacáit, agus polaiméir. Mar sin féin, tá teorainneacha ag baint leis na coscairí seo i dtéarmaí éifeachtachta agus tionchair chomhshaoil, go háirithe mar gheall ar an tiúchan ard K+ i gcoscairí clóiríd photaisiam agus íogaireacht pH na sileacáití. 6 Rinne taighdeoirí iniúchadh ar an bhféidearthacht leachtanna ianacha a úsáid mar bhreiseáin sreabhán druileála chun reolaíocht sreabhán druileála a fheabhsú agus at scealla agus foirmiú hiodráití a chosc. Mar sin féin, bíonn na leachtanna ianacha seo, go háirithe iad siúd ina bhfuil caitiain imidazolyl, tocsaineach, costasach, neamh-bhithmhillte i gcoitinne, agus teastaíonn próisis ullmhúcháin chasta uathu. Chun na fadhbanna seo a réiteach, thosaigh daoine ag lorg rogha eile níos eacnamaíche agus níos neamhdhíobhálaí don chomhshaol, rud a d’fhág go raibh tuaslagóirí eiteicteacha domhain (DES) ann. Is meascán eiteicteach é DES a fhoirmítear ag deontóir banna hidrigine (HBD) agus glacadóir banna hidrigine (HBA) ag cóimheas mólar agus teocht shonrach. Tá pointí leá níos ísle ag na meascáin eiteicteacha seo ná a gcomhpháirteanna aonair, go príomha mar gheall ar dhí-áitiú luchta de bharr bannaí hidrigine. Tá ról lárnach ag go leor fachtóirí, lena n-áirítear fuinneamh laitíse, athrú entrope, agus idirghníomhaíochtaí idir aniain agus HBD, i ísliú pointe leá DES.
I staidéir roimhe seo, cuireadh breiseáin éagsúla le sreabhán druileála uiscebhunaithe chun fadhb leathnú scealla a réiteach. Mar shampla, chuir Ofei et al. clóiríd 1-búitile-3-meitilimidazóiliam (BMIM-Cl) leis, rud a laghdaigh tiús an chíste láibe go suntasach (suas le 50%) agus a laghdaigh an luach YP/PV faoi 11 ag teochtaí éagsúla. D'úsáid Huang et al. leachtanna ianacha (go sonrach, bróimíd 1-heicsil-3-meitilimidazóiliam agus bróimíd 1,2-bis(3-heicsilimidazóil-1-il)eatáin) i gcomhar le cáithníní Na-Bt agus laghdaigh siad at an scealla go suntasach faoi 86.43% agus 94.17%, faoi seach12. Ina theannta sin, d'úsáid Yang et al. bróimíd 1-vinil-3-dódeicilimidazóiliam agus bróimíd 1-vinil-3-teitreadaicilimidazóiliam chun at an scealla a laghdú faoi 16.91% agus 5.81%, faoi seach. 13 Bhain Yang et al. úsáid as bróimíd 1-vinil-3-eitiolimidazoliam freisin agus laghdaigh siad leathnú scealla faoi 31.62% agus aisghabháil scealla á coinneáil ag 40.60%. 14 Ina theannta sin, bhain Luo et al. úsáid as teitreaflúarabóráit 1-ochtail-3-meitilimidazoliam chun at scealla a laghdú faoi 80%. 15, 16 Bhain Dai et al. úsáid as comhpholaiméirí leachtacha ianacha chun scealla a chosc agus bhain siad méadú 18% amach ar aisghabháil líneach i gcomparáid le coscairí aimíne. 17
Tá roinnt míbhuntáistí ag baint le leachtanna ianacha iad féin, rud a spreag eolaithe chun roghanna malartacha níos neamhdhíobhálaí don chomhshaol a lorg seachas leachtanna ianacha, agus mar sin rugadh DES. Ba é Hanjia an chéad duine a d'úsáid tuaslagóirí eiteicteacha doimhne (DES) arb éard iad aigéad própónach vinile clóiríd (1:1), aigéad própónach 3-feinil clóiríd vinile (1:2), agus aigéad 3-mearcaptaprópónach + aigéad itacónach + clóiríd vinile (1:1:2), rud a chuir cosc ​​ar at beintónít faoi 68%, 58%, agus 58%, faoi seach18. I dturgnamh saor in aisce, d'úsáid MH Rasul cóimheas 2:1 de ghliocról agus carbónáit photaisiam (DES) agus laghdaigh sé at samplaí scealla go suntasach faoi 87%19,20. D'úsáid Ma úiré:clóiríd vinile chun leathnú scealla a laghdú go suntasach faoi 67%.21 Rasul et al. Baineadh úsáid as an meascán de DES agus polaiméir mar choscóir scealla déghníomhach, rud a bhain amach éifeacht chosc scealla den scoth22.
Cé go meastar go ginearálta gur rogha níos glaise iad tuaslagóirí eitecteacha doimhne (DES) seachas leachtanna ianacha, tá comhpháirteanna a d'fhéadfadh a bheith tocsaineach iontu freisin amhail salainn amóiniam, rud a fhágann go bhfuil a n-easpa comhshaoil ​​amhrasach. Mar thoradh ar an bhfadhb seo, forbraíodh tuaslagóirí eitecteacha domhain nádúrtha (NADES). Aicmítear iad fós mar DES, ach tá siad comhdhéanta de shubstaintí agus salainn nádúrtha, lena n-áirítear clóiríd photaisiam (KCl), clóiríd chailciam (CaCl2), salainn Epsom (MgSO4.7H2O), agus eile. Osclaíonn na teaglamaí iomadúla féideartha de DES agus NADES raon feidhme leathan taighde sa réimse seo agus meastar go bhfaighidh siad feidhmeanna i réimse réimsí. D'éirigh le roinnt taighdeoirí teaglamaí nua DES a fhorbairt a bhfuil a n-éifeachtúlacht cruthaithe i réimse feidhmeanna. Mar shampla, shintéisigh Naser et al. 2013 DES bunaithe ar charbónáit photaisiam agus rinne siad staidéar ar a airíonna teirmifisiceacha, a fuair feidhmeanna ina dhiaidh sin i réimsí chosc hiodráitithe, breiseáin sreabhán druileála, díligniú, agus nana-fhibriliúchán. 23 D'fhorbair Jordy Kim agus a chomhghleacaithe NADES bunaithe ar aigéad ascorbach agus rinne siad meastóireacht ar a airíonna frithocsaídeacha in iarratais éagsúla. 24 D'fhorbair Christer et al. NADES bunaithe ar aigéad citreach agus shainaithin siad a chumas mar eiscríbhín do tháirgí collaigine. 25 Rinne Liu Yi agus a chomhoibrithe achoimre ar fheidhmeanna NADES mar mheáin eastósctha agus crómatagrafaíochta in athbhreithniú cuimsitheach, agus phléigh Misan et al. fheidhmeanna rathúla NADES san earnáil agraibhia. Tá sé ríthábhachtach go dtosaíonn taighdeoirí sreabhán druileála ag tabhairt aird ar éifeachtacht NADES ina bhfeidhmeanna le déanaí. Sa bhliain 2023, d'úsáid Rasul et al. teaglaim éagsúla de thuaslagóirí eiteicteacha domhain nádúrtha bunaithe ar aigéad ascorbach26, clóiríd chailciam27, clóiríd photaisiam28 agus salann Epsom29 agus bhain siad amach cosc ​​scealla agus aisghabháil scealla suntasach. Tá an staidéar seo ar cheann de na chéad staidéir chun NADES (go háirithe foirmliú bunaithe ar aigéad citreach agus gliocról) a thabhairt isteach mar choscóir scealla atá neamhdhíobhálach don chomhshaol agus éifeachtach i sreabháin druileála uiscebhunaithe, a bhfuil cobhsaíocht chomhshaoil ​​​​den scoth aige, cumas feabhsaithe cosc ​​​​scealla agus feidhmíocht sreabhán feabhsaithe i gcomparáid le coscóirí traidisiúnta ar nós KCl, leachtanna ianacha bunaithe ar imidazolyl agus DES traidisiúnta.
Beidh ullmhú inmheánach NADES bunaithe ar aigéad citreach (CA) i gceist leis an staidéar agus ansin tréithriú fisiciceimiceach mionsonraithe agus a úsáid mar bhreiseán sreabhán druileála chun airíonna an tsreabháin druileála agus a chumas cosc ​​at a mheas. Sa staidéar seo, feidhmeoidh CA mar ghlacadóir banna hidrigine agus feidhmeoidh gliocról (Gly) mar dheontóir banna hidrigine a roghnófar bunaithe ar chritéir scagtha MH le haghaidh foirmiú/roghnú NADES i staidéir chosc scealla30. Léireoidh tomhais speictreascópacht infridhearg claochlaithe Fourier (FTIR), difreactadh X-ghathach (XRD) agus acmhainneacht zeta (ZP) na hidirghníomhaíochtaí NADES-cré agus an mheicníocht atá mar bhunús leis an gcosc at cré. Ina theannta sin, déanfaidh an staidéar seo comparáid idir sreabhán druileála bunaithe ar CA NADES agus DES32 bunaithe ar chlóiríd 1-eitile-3-meitilimidazóiliam [EMIM]Cl7,12,14,17,31, KCl agus clóiríd choilín:úiré (1:2) chun a n-éifeachtúlacht i gcosc scealla agus i bhfeabhsú feidhmíochta sreabhán druileála a imscrúdú.
Ceannaíodh aigéad citreach (monahiodráit), gliocról (99 USP), agus úiré ó EvaChem, Kuala Lumpur, an Mhalaeisia. Ceannaíodh clóiríd choilín (>98%), [EMIM]Cl 98%, agus clóiríd photaisiam ó Sigma Aldrich, an Mhalaeisia. Taispeántar struchtúir cheimiceacha na gceimiceán uile i bhFíor 1. Déanann an léaráid ghlas comparáid idir na príomhcheimiceáin a úsáideadh sa staidéar seo: leacht ianach imidazolyl, clóiríd choilín (DES), aigéad citreach, gliocról, clóiríd photaisiam, agus NADES (aigéad citreach agus gliocról). Cuirtear tábla éiceabhácht na gceimiceán a úsáideadh sa staidéar seo i láthair i dTábla 1. Sa tábla, déantar gach ceimiceán a rátáil bunaithe ar thocsaineacht, bithdhíghrádaitheacht, costas, agus inbhuanaitheacht chomhshaoil.
Struchtúir cheimiceacha na n-ábhar a úsáideadh sa staidéar seo: (a) aigéad citreach, (b) [EMIM]Cl, (c) clóiríd choilín, agus (d) gliocról.
Roghnaíodh iarrthóirí deontóra bannaí hidrigine (HBD) agus glacóra bannaí hidrigine (HBA) le haghaidh forbairt NADES bunaithe ar CA (tuaslagóir eiteicteach domhain nádúrtha) go cúramach de réir chritéir roghnúcháin MH 30, atá beartaithe le haghaidh forbairt NADES mar choscóirí scealla éifeachtacha. De réir an chritéir seo, meastar go bhfuil comhpháirteanna a bhfuil líon mór deontóirí agus glacadóirí bannaí hidrigine acu chomh maith le grúpaí feidhmiúla polacha oiriúnach le haghaidh forbairt NADES.
Ina theannta sin, roghnaíodh an leacht ianach [EMIM]Cl agus an tuaslagóir domhain eiteictéiseach clóiríd choilín:úiré (DES) le haghaidh comparáide sa staidéar seo toisc go n-úsáidtear go forleathan iad mar bhreiseáin sreabhán druileála33,34,35,36. Ina theannta sin, rinneadh comparáid idir clóiríd photaisiam (KCl) toisc gur coscaire coitianta é.
Meascánaíodh aigéad citreach agus gliocról i gcóimheasa mólaracha éagsúla chun meascáin eiteicteacha a fháil. Léirigh cigireacht amhairc gur leacht aonchineálach, trédhearcach gan mhoillíocht a bhí sa mheascán eiteicteach, rud a léiríonn gur meascadh an deontóir nasc hidrigine (HBD) agus an glacadóir nasc hidrigine (HBA) go rathúil sa chomhdhéanamh eiteicteach seo. Rinneadh turgnaimh réamhchéime chun iompar teocht-spleách an phróisis mheascáin HBD agus HBA a bhreathnú. De réir na litríochta atá ar fáil, rinneadh meastóireacht ar chion na meascán eiteicteach ag trí theocht shonracha os cionn 50 °C, 70 °C agus 100 °C, rud a léiríonn go mbíonn an teocht eiteicteach de ghnáth sa raon 50–80 °C. Baineadh úsáid as cothromaíocht dhigiteach Mettler chun comhpháirteanna HBD agus HBA a mheá go cruinn, agus baineadh úsáid as pláta te Thermo Fisher chun an HBD agus an HBA a théamh agus a chorraigh ag 100 rpm faoi choinníollacha rialaithe.
Rinneadh tomhas cruinn ar airíonna teirmifisiceacha ár dtuaslagóra eiteictigh dhomhain (DES) sintéisithe, lena n-áirítear dlús, teannas dromchla, innéacs athraonta, agus slaodacht, thar raon teochta ó 289.15 go 333.15 K. Ba chóir a thabhairt faoi deara gur roghnaíodh an raon teochta seo go príomha mar gheall ar theorainneacha an trealaimh atá ann cheana féin. Áiríodh leis an anailís chuimsitheach staidéar domhain ar airíonna teirmifisiceacha éagsúla an fhoirmlithe NADES seo, ag nochtadh a n-iompraíochta thar raon teochtaí. Trí dhíriú ar an raon teochta sonrach seo, tugtar léargas ar airíonna NADES atá thar a bheith tábhachtach do roinnt feidhmeanna.
Tomhaiseadh teannas dromchla an NADES ullmhaithe sa raon ó 289.15 go 333.15 K ag baint úsáide as méadar teannas comhéadain (IFT700). Cruthaítear braoiníní NADES i seomra atá líonta le toirt mhór leachta ag baint úsáide as snáthaid ribeach faoi choinníollacha teochta agus brú sonracha. Tugann córais íomháithe nua-aimseartha paraiméadair gheoiméadracha cuí isteach chun an teannas comhéadain a ríomh ag baint úsáide as cothromóid Laplace.
Baineadh úsáid as athraonmhéadar ATAGO chun innéacs athraonta NADES úr-ullmhaithe a chinneadh thar an raon teochta 289.15 go 333.15 K. Úsáideann an ionstraim modúl teirmeach chun an teocht a rialáil chun méid athraonta an tsolais a mheas, rud a chuireann deireadh leis an ngá atá le folcadán uisce teocht tairiseach. Ba chóir dromchla priosma an athraonmhéadair a ghlanadh agus ba chóir an tuaslagán samplach a dháileadh go cothrom air. Calabraigh le tuaslagán caighdeánach aitheanta, agus ansin léigh an t-innéacs athraonta ón scáileán.
Rinneadh slaodacht an NADES ullmhaithe a thomhas thar an raon teochta 289.15 go 333.15 K ag baint úsáide as slaodachtmhéadar rothlach Brookfield (cineál crióigineach) ag ráta lomadh 30 rpm agus méid fearsaid de 6. Tomhaiseann an slaodachtmhéadar slaodacht tríd an chasmhóimint a theastaíonn chun an fhearsaid a rothlú ag luas tairiseach i sampla leachtach a chinneadh. Tar éis an sampla a chur ar an scáileán faoin fhearsaid agus a theannadh, taispeánann an slaodachtmhéadar an slaodacht i gceintipóis (cP), rud a sholáthraíonn faisnéis luachmhar faoi airíonna reolaíocha an leachta.
Baineadh úsáid as méadar dlúis iniompartha DMA 35 Basic chun dlús tuaslagóra eiteictigh dhomhain nádúrtha (NDEES) úr-ullmhaithe a chinneadh sa raon teochta 289.15–333.15 K. Ós rud é nach bhfuil téitheoir ionsuite sa fheiste, ní mór é a réamhthéiteáil go dtí an teocht shonraithe (± 2 °C) sula n-úsáidtear an méadar dlúis NADES. Tarraing 2 ml ar a laghad den sampla tríd an bhfeadán, agus taispeánfar an dlús láithreach ar an scáileán. Is fiú a thabhairt faoi deara, mar gheall ar easpa téitheoir ionsuite, go bhfuil earráid ± 2 °C sna torthaí tomhais.
Chun pH NADES úr-ullmhaithe a mheas sa raon teochta 289.15–333.15 K, d'úsáideamar méadar pH boird Kenis. Ós rud é nach bhfuil aon fheiste téimh ionsuite ann, téadh NADES ar dtús go dtí an teocht inmhianaithe (±2 °C) ag baint úsáide as pláta te agus ansin tomhaiseadh go díreach é le méadar pH. Tum an tóireadóir méadair pH go hiomlán i NADES agus taifead an luach deiridh tar éis don léamh cobhsú.
Baineadh úsáid as anailís theirmighribhiméadrach (TGA) chun cobhsaíocht theirmeach tuaslagóirí eiteicteacha domhain nádúrtha (NADES) a mheas. Rinneadh anailís ar na samplaí le linn téimh. Ag baint úsáide as cothromaíocht ardchruinnis agus monatóireacht chúramach ar an bpróiseas téimh, gineadh plota de chailliúint maise i gcoinne teochta. Téite NADES ó 0 go 500 °C ag ráta 1 °C in aghaidh an nóiméid.
Chun an próiseas a thosú, ní mór an sampla NADES a mheascadh go maith, a homaiginiú, agus taise dromchla a bhaint. Ansin, cuirtear an sampla ullmhaithe i gcuvette TGA, atá déanta de ghnáth as ábhar támh amhail alúmanam. Chun torthaí cruinne a chinntiú, déantar ionstraimí TGA a chalabrú ag baint úsáide as ábhair thagartha, caighdeáin meáchain de ghnáth. Nuair a bhíonn sé calabraithe, tosaíonn an turgnamh TGA agus téitear an sampla ar bhealach rialaithe, de ghnáth ag ráta tairiseach. Is cuid lárnach den turgnamh monatóireacht leanúnach ar an ngaol idir meáchan an tsampla agus an teocht. Bailíonn ionstraimí TGA sonraí ar theocht, meáchan, agus paraiméadair eile amhail sreabhadh gáis nó teocht an tsampla. Nuair a bhíonn an turgnamh TGA críochnaithe, déantar anailís ar na sonraí bailithe chun an t-athrú i meáchan an tsampla mar fheidhm den teocht a chinneadh. Tá an fhaisnéis seo luachmhar chun raonta teochta a bhaineann le hathruithe fisiceacha agus ceimiceacha sa sampla a chinneadh, lena n-áirítear próisis amhail leá, galú, ocsaídiú, nó dianscaoileadh.
Rinneadh an sreabhán druileála uiscebhunaithe a fhoirmliú go cúramach de réir chaighdeán API 13B-1, agus tá a chomhdhéanamh sonrach liostaithe i dTábla 2 mar thagairt. Ceannaíodh aigéad citreach agus gliocról (99 USP) ó Sigma Aldrich, an Mhalaeisia chun an tuaslagóir eiteicteach domhain nádúrtha (NADES) a ullmhú. Ina theannta sin, ceannaíodh an coscaire scealla traidisiúnta clóiríd photaisiam (KCl) ó Sigma Aldrich, an Mhalaeisia freisin. Roghnaíodh clóiríd 1-eitile, 3-meitilimidazoliam ([EMIM]Cl) le híonacht níos mó ná 98% mar gheall ar a éifeacht shuntasach maidir le reolaíocht an tsreabháin druileála agus cosc ​​scealla a fheabhsú, rud a dheimhníodh i staidéir roimhe seo. Úsáidfear KCl agus ([EMIM]Cl) araon san anailís chomparáideach chun feidhmíocht chosc scealla NADES a mheas.
Is fearr le go leor taighdeoirí calóga beintóníte a úsáid chun at scealla a imscrúdú toisc go bhfuil an grúpa céanna “montmorilloníte” i mbeintónít is cúis le at scealla. Is dúshlán é samplaí croí scealla fíor a fháil toisc go ndéanann an próiseas croíthe an scealla a dhíchobhsú, rud a fhágann nach scealla go hiomlán iad ach a bhíonn meascán de shraitheanna gaineamhchloiche agus aolchloiche iontu de ghnáth. Ina theannta sin, is gnách go mbíonn easpa na ngrúpaí montmorilloníte is cúis le at scealla i samplaí scealla agus dá bhrí sin níl siad oiriúnach le haghaidh turgnaimh chosc ata.
Sa staidéar seo, úsáideadh cáithníní beintoníte athdhéanta le trastomhas de thart ar 2.54 cm. Rinneadh na gráinníní trí 11.5 gram de phúdar beintoníte sóidiam a bhrú i bpreas hiodrálach ag 1600 psi. Tomhaiseadh tiús na ngráinníní go cruinn sular cuireadh i ndilatiméadar líneach (LD) iad. Ansin tumadh na cáithníní i samplaí sreabhán druileála, lena n-áirítear samplaí bonn agus samplaí insteallta le coscairí a úsáidtear chun at scealla a chosc. Rinneadh monatóireacht chúramach ar an athrú i dtiús na ngráinníní ansin ag baint úsáide as an LD, agus taifeadadh tomhais ag eatraimh 60 soicind ar feadh 24 uair an chloig.
Léirigh difreactadh X-ghathach gur fachtóir ríthábhachtach é comhdhéanamh an bhentonite, go háirithe a chomhpháirt montmorillonite 47%, chun a shaintréithe geolaíocha a thuiscint. I measc chomhpháirteanna montmorillonite an bhentonite, is é montmorillonite an phríomh-chomhpháirt, agus is ionann é agus 88.6% de na comhpháirteanna iomlána. Idir an dá linn, is ionann grianchloch agus 29%, illít agus 7%, agus carbónáit agus 9%. Is meascán d'illít agus montmorillonite cuid bheag (thart ar 3.2%). Ina theannta sin, tá riandúile ann amhail Fe2O3 (4.7%), alúmanasiliceáit airgid (1.2%), muscovite (4%), agus fosfáit (2.3%). Ina theannta sin, tá méideanna beaga Na2O (1.83%) agus siliceáit iarainn (2.17%) i láthair, rud a fhágann gur féidir lánmheas a dhéanamh ar chomhábhair an bhentonite agus a gcionmhaireachtaí faoi seach.
Tugann an chuid seo den staidéar cuimsitheach sonraí faoi airíonna reolaíocha agus scagacháin shamplaí sreabhán druileála a ullmhaíodh ag baint úsáide as tuaslagóir eiteicteach domhain nádúrtha (NADES) agus a úsáidtear mar bhreiseán sreabhán druileála ag tiúchain éagsúla (1%, 3% agus 5%). Rinneadh comparáid agus anailís ar na samplaí sloda bunaithe ar NADES ansin le samplaí sloda ina raibh clóiríd photaisiam (KCl), CC:úiré DES (tuaslagóir eiteicteach domhain clóiríd choilín:úiré) agus leachtanna ianacha. Clúdaíodh roinnt paraiméadair thábhachtacha sa staidéar seo, lena n-áirítear léamha slaodachta a fuarthas ag baint úsáide as slaodachtmhéadar FANN roimh agus tar éis nochtadh do dhálaí aosaithe ag 100°C agus 150°C. Tógadh tomhais ag luasanna rothlaithe éagsúla (3 rpm, 6 rpm, 300 rpm agus 600 rpm) rud a cheadaigh anailís chuimsitheach ar iompar an tsreabháin druileála. Is féidir na sonraí a fuarthas a úsáid ansin chun airíonna tábhachtacha amhail pointe toraidh (YP) agus slaodacht phlaisteach (PV) a chinneadh, a thugann léargas ar fheidhmíocht an tsreabháin faoi dhálaí éagsúla. Cinneann tástálacha scagacháin ard-bhrú agus ardteocht (HPHT) ag 400 psi agus 150°C (teochtaí tipiciúla i dtoibreacha ardteochta) an fheidhmíocht scagacháin (tiús an chíste agus toirt an scagáite).
Úsáideann an chuid seo trealamh den scoth, an Dilatóiméadar Líneach Grace HPHT (M4600), chun meastóireacht iomlán a dhéanamh ar airíonna coisctheacha at scealla ár sreabhán druileála uiscebhunaithe. Is meaisín den scoth é an LSM ina bhfuil dhá chomhpháirt: dlúthadóir pláta agus dilatóiméadar líneach (samhail: M4600). Ullmhaíodh plátaí beintainíte le haghaidh anailíse ag baint úsáide as an Grace Core/Plate Compactor. Soláthraíonn an LSM sonraí ata láithreacha ansin ar na plátaí seo, rud a chuireann ar chumas meastóireacht chuimsitheach a dhéanamh ar airíonna coisctheacha at an scealla. Rinneadh tástálacha leathnú scealla faoi dhálaí comhthimpeallacha, i.e., 25°C agus 1 psia.
Is tástáil thábhachtach í tástáil chobhsaíochta scealla ar a dtugtar go minic an tástáil aisghabhála scealla, an tástáil tumtha scealla nó an tástáil scaipthe scealla. Chun an mheastóireacht seo a thosú, déantar gearrthóga scealla a dheighilt ar scáileán #6 BSS agus ansin cuirtear iad ar scáileán #10. Ansin, beathaítear na gearrthóga chuig umar coinneála áit a measctar iad le sreabhán bonn agus láib druileála ina bhfuil NADES (Tuaslagóir Eotéiticeach Domhain Nádúrtha). Is é an chéad chéim eile an meascán a chur in oigheann le haghaidh próiseas rollta te dian, ag cinntiú go bhfuil na gearrthóga agus an láib measctha go maith. Tar éis 16 uair an chloig, baintear na gearrthóga as an laíon trí ligean don sceall dianscaoileadh, rud a fhágann laghdú ar mheáchan na ngearrthóg. Rinneadh an tástáil aisghabhála scealla tar éis na gearrthóga scealla a choinneáil i láib druileála ag 150°C agus 1000 psi. orlach laistigh de 24 uair an chloig.
Chun aisghabháil an láib scealla a thomhas, scagamar é trí chriathar níos míne (40 mogalra), ansin nigh muid go maith é le huisce, agus ar deireadh thriomaíomar é in oigheann. Ligeann an nós imeachta saothair seo dúinn an láib aisghafa a mheas i gcomparáid leis an meáchan bunaidh, agus sa deireadh céatadán an láib scealla a aisghabhadh go rathúil a ríomh. Is as Ceantar Niah, Ceantar Miri, Sarawak, an Mhalaeisia foinse na samplaí scealla. Roimh na tástálacha scaipthe agus aisghabhála, rinneadh anailís críochnúil ar dhíraonta X-ghathaithe (XRD) ar na samplaí scealla chun a gcomhdhéanamh cré a chainníochtú agus a n-oiriúnacht le haghaidh tástála a dhearbhú. Seo a leanas comhdhéanamh mianraí cré an tsampla: illít 18%, caolinít 31%, clóirít 22%, vermiculít 10%, agus mica 19%.
Is fachtóir ríthábhachtach é teannas dromchla a rialaíonn treá catóin uisce isteach i micreaphóir scealla trí ghníomh ribeach, a ndéanfar staidéar mionsonraithe air sa chuid seo. Scrúdaíonn an páipéar seo ról an teannas dromchla i maoin chomhtháthaithe sreabhán druileála, ag béim ar a thionchar tábhachtach ar an bpróiseas druileála, go háirithe cosc ​​scealla. D'úsáideamar teannasiméadar comhéadain (IFT700) chun teannas dromchla samplaí sreabhán druileála a thomhas go cruinn, rud a nochtann gné thábhachtach d'iompar sreabhán i gcomhthéacs chosc scealla.
Pléitear sa chuid seo go mion an spásáil idir na sraitheanna d, arb é an t-achar idir na sraitheanna alúmanaisiliceáite agus sraith amháin alúmanaisiliceáite i gcré. Chlúdaigh an anailís samplaí láibe fliucha ina raibh 1%, 3% agus 5% CA NADES, chomh maith le 3% KCl, 3% [EMIM]Cl agus 3% DES bunaithe ar CC:úiré chun comparáid a dhéanamh. Bhí ról ríthábhachtach ag difreactóiméadar X-ghathach boird (D2 Phaser) den scoth a oibríonn ag 40 mA agus 45 kV le radaíocht Cu-Kα (λ = 1.54059 Å) i dtaifeadadh buaicphointí difreactachta X-ghathach samplaí Na-Bt fliucha agus tirime araon. Cuireann cur i bhfeidhm chothromóid Bragg ar chumas cinneadh cruinn a dhéanamh ar an spásáil idir na sraitheanna d, rud a sholáthraíonn faisnéis luachmhar ar iompar na cré.
Úsáideann an chuid seo an uirlis Malvern Zetasizer Nano ZSP chun cinn chun acmhainneacht zeta a thomhas go cruinn. Thug an mheastóireacht seo faisnéis luachmhar ar shaintréithe luchta samplaí láibe caolaithe ina bhfuil 1%, 3%, agus 5% CA NADES, chomh maith le 3% KCl, 3% [EMIM]Cl, agus 3% CC: DES bunaithe ar úiré le haghaidh anailíse comparáidí. Cuireann na torthaí seo lenár dtuiscint ar chobhsaíocht comhdhúile collóideacha agus a n-idirghníomhaíochtaí i sreabháin.
Rinneadh scrúdú ar na samplaí cré roimh agus tar éis nochtadh do thuaslagóir eitecteach domhain nádúrtha (NADES) ag baint úsáide as micreascóp leictreon scanadh astaíochta réimse Zeiss Supra 55 VP (FESEM) atá feistithe le X-ghathach scaipthe fuinnimh (EDX). Ba é 500 nm an taifeach íomháithe agus ba é 30 kV agus 50 kV fuinneamh bhíoma na leictreon. Soláthraíonn FESEM léirshamhlú ardtaifigh ar mhórfhoirmiú dromchla agus ar ghnéithe struchtúracha na samplaí cré. Ba é cuspóir an staidéir seo faisnéis a fháil faoi éifeacht NADES ar na samplaí cré trí na híomhánna a fuarthas roimh agus tar éis nochta a chur i gcomparáid.
Sa staidéar seo, baineadh úsáid as teicneolaíocht micreascópachta leictreon scanadh astaíochta allamuigh (FESEM) chun imscrúdú a dhéanamh ar éifeacht NADES ar shamplaí cré ag an leibhéal micreascópach. Is é aidhm an staidéir seo soiléiriú a dhéanamh ar fheidhmeanna féideartha NADES agus a éifeacht ar mhórfhoirmiú cré agus ar mhéid na gcáithníní ar an meán, rud a chuirfidh faisnéis luachmhar ar fáil don taighde sa réimse seo.
Sa staidéar seo, úsáideadh barraí earráide chun cur síos amhairc a dhéanamh ar athraitheacht agus ar neamhchinnteacht an earráide céatadáin mheáin (AMPE) trasna coinníollacha turgnamhacha. Seachas luachanna AMPE aonair a phlota (ós rud é gur féidir le luachanna AMPE treochtaí a cheilt agus athruithe beaga a áibhéil), ríomhaimid barraí earráide ag baint úsáide as an riail 5%. Cinntíonn an cur chuige seo go léiríonn gach barra earráide an t-eatramh ina bhfuiltear ag súil go dtitfidh an t-eatramh muiníne 95% agus 100% de na luachanna AMPE, rud a sholáthraíonn achoimre níos soiléire agus níos gonta ar dháileadh na sonraí do gach coinníoll turgnamhach. Dá bhrí sin, feabhsaíonn úsáid barraí earráide bunaithe ar an riail 5% inléiteacht agus iontaofacht ionadaíochtaí grafacha agus cuidíonn sé le tuiscint níos mionsonraithe a thabhairt ar na torthaí agus a n-impleachtaí.
I sintéis tuaslagóirí eitecteacha domhain nádúrtha (NADES), rinneadh staidéar cúramach ar roinnt paraiméadair thábhachtacha le linn an phróisis ullmhúcháin intí. Áirítear leis na tosca criticiúla seo teocht, cóimheas mólar, agus luas meascáin. Léiríonn ár dturgnaimh nuair a mheasctar HBA (aigéad citreach) agus HBD (gliocról) ag cóimheas mólar de 1:4 ag 50°C, go bhfoirmítear meascán eitecteach. Is é an ghné idirdhealaitheach den mheascán eitecteach a chuma trédhearcach, aonchineálach, agus easpa dríodair. Dá bhrí sin, leagann an chéim thábhachtach seo béim ar thábhacht an chóimheasa mhólar, na teochta, agus luas an mheascáin, agus ba é an cóimheas mólar an fachtóir ba mhó tionchair in ullmhú DES agus NADES, mar a thaispeántar i bhFíor 2.
Léiríonn an t-innéacs athraonta (n) an cóimheas idir luas an tsolais i bhfolús agus luas an tsolais i meán níos dlúithe. Tá spéis ar leith san innéacs athraonta i gcás tuaslagóirí eiteicteacha domhain nádúrtha (NADES) agus feidhmeanna íogaire optúla amhail bithbhraiteoirí á mbreithniú. Ba é 1.452 innéacs athraonta an NADES a ndearnadh staidéar air ag 25 °C, atá níos ísle ná luas an ghliocróil.
Is fiú a thabhairt faoi deara go laghdaíonn innéacs athraonta NADES de réir mar a théann an teocht i bhfeidhm, agus is féidir an treocht seo a chur síos go cruinn le foirmle (1) agus Fíor 3, agus an earráid chéatadáin mheánach absalóideach (AMPE) ag sroicheadh ​​0%. Mínítear an t-iompar teocht-spleách seo leis an laghdú ar slaodacht agus dlús ag teochtaí arda, rud a fhágann go dtaistealaíonn an solas tríd an meán ag luas níos airde, agus luach innéacs athraonta (n) níos ísle mar thoradh air sin. Soláthraíonn na torthaí seo léargas luachmhar ar úsáid straitéiseach NADES i mbraite optúil, ag béim ar a gcumas le haghaidh feidhmeanna bithbhraiteoirí.
Tá teannas dromchla, rud a léiríonn claonadh dromchla leachta a achar a íoslaghdú, ríthábhachtach agus oiriúnacht tuaslagóirí eitecticeacha domhain nádúrtha (NADES) le haghaidh feidhmeanna bunaithe ar bhrú ribeach á mheas. Soláthraíonn staidéar ar theannas dromchla sa raon teochta 25–60 °C faisnéis luachmhar. Ag 25 °C, ba é 55.42 mN/m teannas dromchla NADES bunaithe ar aigéad citreach, atá i bhfad níos ísle ná teannas dromchla uisce agus gliocróil. Léiríonn Fíor 4 go laghdaíonn an teannas dromchla go suntasach de réir mar a mhéadaíonn an teocht. Is féidir an feiniméan seo a mhíniú trí mhéadú ar fhuinneamh cinéiteach móilíneach agus laghdú ina dhiaidh sin ar fhórsaí tarraingteacha idirmhóilíneacha.
Is féidir an treocht líneach laghdaitheach i dteannas dromchla a breathnaíodh sa NADES a ndearnadh staidéar air a chur in iúl go maith le cothromóid (2), rud a léiríonn an gaol matamaiticiúil bunúsach sa raon teochta 25–60 °C. Léiríonn an graf i bhFíor 4 go soiléir treocht an teannas dromchla le teocht le hearráid chéatadáin mheánach absalóideach (AMPE) de 1.4%, rud a chainníochtú cruinneas na luachanna teannas dromchla a tuairiscíodh. Tá impleachtaí tábhachtacha ag na torthaí seo maidir le tuiscint a fháil ar iompar NADES agus a fheidhmeanna féideartha.
Tá sé ríthábhachtach tuiscint a fháil ar dhinimic dlúis tuaslagóirí eiteicteacha domhain nádúrtha (NADES) chun a gcur i bhfeidhm i go leor staidéar eolaíoch a éascú. Is é 1.361 g/cm3 dlús NADES bunaithe ar aigéad citreach ag 25°C, atá níos airde ná dlús an gliocróil thuismitheora. Is féidir an difríocht seo a mhíniú trí ghlacadóir nasc hidrigine (aigéad citreach) a chur leis an gliocról.
Ag glacadh NADES bunaithe ar chiotráit mar shampla, titeann a dlús go 1.19 g/cm3 ag 60°C. Fágann an méadú ar fhuinneamh cinéiteach nuair a théitear é go scaipeann na móilíní NADES, rud a fhágann go nglacann siad toirt níos mó, agus go laghdaítear an dlús dá bharr. Taispeánann an laghdú breathnaithe ar an dlús comhghaol líneach áirithe leis an méadú teochta, ar féidir é a chur in iúl i gceart le foirmle (3). Léiríonn Fíor 5 go grafach na tréithe seo den athrú dlúis NADES le hearráid chéatadáin mheánach absalóideach (AMPE) de 1.12%, rud a sholáthraíonn tomhas cainníochtúil ar chruinneas na luachanna dlúis tuairiscithe.
Is é slaodacht an fórsa tarraingteach idir sraitheanna éagsúla leachta atá i ngluaiseacht agus tá ról lárnach aici i dtuiscint a fháil ar infheidhmeacht tuaslagóirí eiteicteacha domhain nádúrtha (NADES) in iarratais éagsúla. Ag 25 °C, ba é 951 cP slaodacht NADES, atá níos airde ná slaodacht gliocróil.
Is é an príomhmhíniú ar an laghdú a breathnaíodh ar an slaodacht de réir mar a mhéadaíonn an teocht ná lagú na bhfórsaí tarraingteacha idirmhóilíneacha. Mar thoradh ar an bhfeiniméan seo, laghdaítear slaodacht an tsreabháin, treocht a léirítear go soiléir i bhFíor 6 agus a chainníochtaítear le Cothromóid (4). Is suntasach go dtiteann an slaodacht go 898 cP ag 60°C le hearráid chéatadáin mheánach fhoriomlán (AMPE) de 1.4%. Tá tuiscint mhionsonraithe ar an spleáchas slaodachta i gcoinne teochta i NADES ríthábhachtach dá chur i bhfeidhm praiticiúil.
Tá pH an tuaslagáin, arna chinneadh ag an logartam diúltach de thiúchan na n-ian hidrigine, ríthábhachtach, go háirithe in iarratais íogaire ó thaobh pH de amhail sintéis DNA, mar sin ní mór pH NADES a staidéar go cúramach roimh úsáid. Ag glacadh NADES bunaithe ar aigéad citreach mar shampla, is féidir pH aigéadach soiléir de 1.91 a fheiceáil, atá i gcodarsnacht ghéar le pH réasúnta neodrach gliocróil.
Is suimiúil gur léirigh pH an tuaslagóra intuaslagtha díhiodráitithe aigéid chitrigh nádúrtha (NADES) treocht laghdaitheach neamhlíneach de réir mar a mhéadaíonn an teocht. Cuirtear an feiniméan seo i leith na gcreathadh móilíneacha méadaithe a chuireann isteach ar an gcothromaíocht H+ sa tuaslagán, rud a fhágann go bhfoirmítear iain [H]+ agus, dá réir sin, go n-athraítear luach an pH. Cé go bhfuil pH nádúrtha aigéid chitrigh idir 3 agus 5, laghdaíonn láithreacht hidrigine aigéadaigh i nglicról an pH go 1.91.
Is féidir iompar pH NADES bunaithe ar chiotráit sa raon teochta 25–60 °C a léiriú go cuí le cothromóid (5), a sholáthraíonn léiriú matamaiticiúil don treocht pH a breathnaíodh. Léiríonn Fíor 7 an gaol suimiúil seo go grafach, ag béim ar éifeacht na teochta ar pH NADES, a thuairiscítear a bheith 1.4% do AMPE.
Rinneadh anailís theirmighribhiméadrach (TGA) ar thuaslagóir domhain eiteicteach aigéad citreach nádúrtha (NADES) go córasach sa raon teochta ó theocht an tseomra go 500 °C. Mar is léir ó Fhíor 8a agus b, ba é an t-uisce ionsúite agus an t-uisce hiodráitithe a bhaineann le haigéad citreach agus gliocról íon ba chúis leis an gcaillteanas maise tosaigh suas go dtí 100 °C den chuid is mó. Breathnaíodh coinneáil maise suntasach de thart ar 88% suas go dtí 180 °C, a bhí mar gheall den chuid is mó ar dhianscaoileadh aigéad citreach go haigéad aconíteach agus foirmiú meitiolmhailéach ainhidríd (III) ina dhiaidh sin tar éis tuilleadh téimh (Fíor 8 b). Os cionn 180 °C, d'fhéadfaí cuma shoiléir acralein (aicriladaighd) i nglicról a fheiceáil freisin, mar a thaispeántar i bhFíor 8b37.
Léirigh anailís theirmighribhiméadrach (TGA) ar ghliocról próiseas caillteanais maise dhá chéim. Sa chéim tosaigh (180 go 220 °C) déantar acrailéin a fhoirmiú, agus ina dhiaidh sin cailliúint shuntasach maise ag teochtaí arda ó 230 go 300 °C (Fíor 8a). De réir mar a mhéadaíonn an teocht, foirmítear aicéataildéad, dé-ocsaíd charbóin, meatán, agus hidrigin go seicheamhach. Is suntasach nár coinníodh ach 28% den mhais ag 300 °C, rud a thugann le fios go bhféadfadh airíonna intreach NADES 8(a)38,39 a bheith lochtach.
Chun faisnéis a fháil faoi fhoirmiú bannaí ceimiceacha nua, rinneadh anailís ar fhionraí úr-ullmhaithe de thuaslagóirí eiteicteacha domhain nádúrtha (NADES) trí speictreascópacht infridhearg claochlaithe Fourier (FTIR). Rinneadh an anailís trí speictream fhionraí NADES a chur i gcomparáid le speictrim aigéad citreach íon (CA) agus gliocról (Gly). Léirigh an speictream CA buaicphointí soiléire ag 1752 1/cm agus 1673 1/cm, a léiríonn tonnchrith síneadh an naisc C=O agus atá tréith de CA freisin. Ina theannta sin, breathnaíodh aistriú suntasach i gcreathadh lúbtha OH ag 1360 1/cm i réigiún na méarloirg, mar a thaispeántar i bhFíor 9.
Ar an gcaoi chéanna, i gcás gliocróil, fuarthas na hathruithe i gcreathadh síneadh agus lúbadh OH ag tonnfhaid 3291 1/cm agus 1414 1/cm, faoi seach. Anois, trí anailís a dhéanamh ar speictream an NADES ullmhaithe, fuarthas aistriú suntasach sa speictream. Mar a thaispeántar i bhFíor 7, aistrigh creathadh síneadh an naisc C=O ó 1752 1/cm go 1720 1/cm agus aistrigh creathadh lúbadh an naisc -OH de gliocról ó 1414 1/cm go 1359 1/cm. Léiríonn na hathruithe seo i dtonnfhaid an t-athrú san leictridhiúltacht, rud a léiríonn foirmiú bannaí ceimiceacha nua i struchtúr NADES.