א דאנק פארן באזוכן nature.com. די בראַוזער ווערסיע וואָס איר ניצט האט באַגרענעצטע CSS שטיצע. פֿאַר דער בעסטער דערפאַרונג, רעקאָמענדירן מיר צו ניצן די לעצטע בראַוזער ווערסיע (אָדער אויסלעשן קאָמפּאַטיביליטי מאָדע אין אינטערנעט עקספּלאָרער). דערצו, צו ענשור ווייטערדיקע שטיצע, וועט די וועבזייטל נישט אַנטהאַלטן סטילן אָדער דזשאַוואַסקריפּט.
שאיל אויסברייטונג אין קלאסטיק רעזערוואַרן שאַפט באַדייטנדיקע פּראָבלעמען, וואָס פירט צו אומבאַוועגלעכע לאָך אינסטאַביליטעט. צוליב סביבה-סיבות, איז די נוצ פון וואַסער-באַזירט דרילינג פליסיק מיט צוגעגעבענע שאיל אינהיביטאָרן בילכער ווי אויל-באַזירט דרילינג פליסיק. יאָנישע פליסיקייטן (ILs) האָבן געצויגן פיל אויפמערקזאַמקייט ווי שאיל אינהיביטאָרן צוליב זייערע טונאַבלע אייגנשאַפטן און שטאַרקע עלעקטראָסטאַטישע קעראַקטעריסטיקס. אָבער, ימידאַזאָליל-באַזירט יאָנישע פליסיקייטן (ILs), וויידלי געניצט אין דרילינג פליסיקייטן, האָבן זיך אַרויסגעוויזן צו זיין טאַקסיק, נישט-ביאָדעגראַדירבאר און טייַער. טיף עוטעקטיק סאָלוואַנץ (DES) ווערן באַטראַכט ווי אַ מער קאָסטן-עפעקטיוו און ווייניקער טאַקסיק אַלטערנאַטיוו צו יאָנישע פליסיקייטן, אָבער זיי דערגרייכן נאָך אַלץ נישט די פארלאנגטע סביבה-סאַסטיינאַביליטי. לעצטע פֿאָרשריטן אין דעם פעלד האָבן געפֿירט צו דער הקדמה פון נאַטירלעכע טיף עוטעקטיק סאָלוואַנץ (NADES), באַקאַנט פֿאַר זייער אמתע סביבה-פרייַנדלעכקייט. די שטודיע האָט אויסגעפאָרשט NADESs, וואָס אַנטהאַלטן סיטריק זויער (ווי אַ הידראָגען בונד אַקסעפּטאָר) און גליסעראָל (ווי אַ הידראָגען בונד דאָנאָר) ווי דרילינג פליסיק אַדאַטיוון. די NADES-באזירטע דרילינג פלוידס זענען דעוועלאָפּעד אין לויט מיט API 13B-1 און זייער פאָרשטעלונג איז געווען קאַמפּערד מיט פּאָטאַסיום קלאָריד-באזירטע דרילינג פלוידס, ימידאַזאָליום-באזירטע יאָנישע פליסיקייטן, און כאָלין קלאָריד:ורעאַ-DES-באזירטע דרילינג פלוידס. די פיזיקאָכעמישע אייגנשאַפטן פון די פּראַפּרייאַטערי NADESs זענען באַשריבן אין דעטאַל. די רעאָלאָגישע אייגנשאַפטן, פליסיק אָנווער, און שאַל ינכיבאַטיאָן אייגנשאַפטן פון די דרילינג פליסיקייט זענען עוואַלואַטעד בעשאַס די לערנען, און עס איז געוויזן אַז ביי אַ קאַנסאַנטריישאַן פון 3% NADESs, די ייעלד סטרעס/פּלאַסטיק וויסקאָסיטי פאַרהעלטעניש (YP/PV) איז געוואקסן, די בלאָטע קוכן גרעב איז רידוסט מיט 26%, און די פילטראַט באַנד איז רידוסט מיט 30.1%. באַמערקענסווערט, NADES דערגרייכט אַן ימפּרעסיוו יקספּאַנשאַן ינכיבאַטיאָן קורס פון 49.14% און געוואקסן שאַל פּראָדוקציע מיט 86.36%. די רעזולטאַטן זענען אַטריביאַטאַד צו די פיייקייט פון NADES צו מאָדיפיצירן די ייבערפלאַך טעטיקייט, זעטאַ פּאָטענציעל, און ינטערלייער ספּייסינג פון קלייז, וואָס זענען דיסקוטירט אין דעם פּאַפּיר צו פֿאַרשטיין די אַנדערלייינג מעקאַניזאַמז. די נאכhalטיגע באָר־פליסיק ווערט ערוואַרטעט צו רעוואָלוציאָנירן די באָר־אינדוסטריע דורך צושטעלן אַ ניט־טאַקסישע, קאָסטן־עפעקטיווע און העכסט עפעקטיווע אַלטערנאַטיווע צו טראַדיציאָנעלע שייל קעראָוזשאַן אינהיביטאָרן, און אַזוי באַפֿלאַסטערן דעם וועג פֿאַר ענווייראָנמענטאַלי־פֿרײַנדלעכע באָר־פּראַקטיקעס.
שייל איז א פילזייטיקער שטיין וואס סערווירט סיי אלס א מקור און סיי אלס רעזערוו פון כיידראקארבאנן, און זיין פאראזע סטרוקטור1 גיט דעם פאטענציאל פאר סיי פראדוקציע און סיי סטאָרידזש פון די ווערטפולע רעסורסן. אבער, שייל איז רייך אין ליים מינעראלן ווי מאנטמארילאניט, סמעקטיט, קאאליניט און אילייט, וואס מאכן עס נוטה צו געשוואלן ווען עס איז אויסגעשטעלט צו וואסער, וואס פירט צו קוואל-לאך אומסטאביליטעט בעת דרילינג אפעראציעס2,3. די פראבלעמען קענען פירן צו נישט-פראדוקטיוו צייט (NPT) און א גאנצע רייע אפעראציאנעלע פראבלעמען, אריינגערעכנט פארשטאפטע רערן, פארלוירענע בלאטע צירקולאציע, קוואל-לאך קאלאפ און ביט פאולינג, וואס פארגרעסערט די אויפבוי צייט און קאסטן. טראדיציאנעל, אויל-באזירטע דרילינג פלוידס (OBDF) זענען געווען די בעפארצוגטע ברירה פאר שייל פארמאציעס צוליב זייער מעגלעכקייט צו קעגנשטעלן שייל אויסברייטונג4. אבער, די נוצן פון אויל-באזירטע דרילינג פלוידס ברענגט מיט זיך העכערע קאסטן און אומגעבונג ריזיקעס. סינטעטיש-באזירטע דרילינג פלוידס (SBDF) זענען באטראכט געווארן אלס אן אלטערנאטיוו, אבער זייער פאסיגקייט ביי הויכע טעמפעראטורן איז נישט צופרידנשטעלנד. וואסער-באזירטע דרילינג פלוידס (WBDF) זענען אן אטראקטיווע לייזונג ווייל זיי זענען זיכערער, ​​מער אומגעבונג-פריינדלעך, און מער קאסטן-עפעקטיוו ווי OBDF5. פארשידענע שאיל אינהיביטאָרן זענען גענוצט געוואָרן צו פֿאַרבעסערן די שאיל אינהיביציע פעאיקייט פֿון WBDF, אַרייַנגערעכנט טראַדיציאָנעלע אינהיביטאָרן ווי פּאָטאַסיום קלאָריד, קאַלך, סיליקאַט און פּאָלימער. אָבער, די אינהיביטאָרן האָבן לימיטאַציעס אין טערמינען פֿון עפֿעקטיווקייט און השפּעה אויף דער סביבה, ספּעציעל צוליב דער הויכער K+ קאָנצענטראַציע אין פּאָטאַסיום קלאָריד אינהיביטאָרן און די pH סענסיטיוויטי פֿון סיליקאַטן. 6 פֿאָרשער האָבן אויסגעפֿאָרשט די מעגלעכקייט פֿון נוצן יאָנישע פֿליסיקייטן ווי דרילינג פֿליסיקייט אַדיטיוון צו פֿאַרבעסערן דרילינג פֿליסיקייט רעאָלאָגיע און פֿאַרהיטן שאיל געשוואָלנקייט און כיידראַט פֿאָרמאַציע. אָבער, די יאָנישע פֿליסיקייטן, ספּעציעל די וואָס אַנטהאַלטן אימידאַזאָליל קאַטיאָנען, זענען בכלל טאָקסיש, טייַער, נישט-ביאָדעגראַדירבאר און דאַרפֿן קאָמפּלעקסע צוגרייטונג פּראָצעסן. צו סאָלווען די פּראָבלעמען, האָבן מענטשן אָנגעהויבן זוכן אַ מער עקאָנאָמישע און סביבה-פֿרײַנדלעכע אַלטערנאַטיווע, וואָס האָט געפֿירט צו דער אויפֿקום פֿון טיפֿע עוטעקטיקע סאָלווענטן (DES). DES איז אַ עוטעקטיקע געמיש געשאַפֿן דורך אַ הידראָגען בונד דאָנאָר (HBD) און אַ הידראָגען בונד אַקסעפּטאָר (HBA) ביי אַ ספּעציפֿישער מאָלאַרער פאַרהעלטעניש און טעמפּעראַטור. די עוטעקטיקע געמישן האָבן נידעריקערע שמעלץ פּונקטן ווי זייערע יחיד קאָמפּאָנענטן, בפֿרט צוליב אָפּצאָל דעלאָקאַליזאַציע געפֿירט דורך הידראָגען בונדן. פילע פאַקטאָרן, אַרייַנגערעכנט גיטער ענערגיע, ענטראָפּיע ענדערונג, און ינטעראַקשאַנז צווישן אַניאָנס און HBD, שפּילן אַ שליסל ראָלע אין נידעריגער מאַכן דעם שמעלץ פונקט פון DES.
אין פריערדיגע שטודיעס, זענען פארשידענע צוגאבן צוגעגעבן געווארן צו וואסער-באזירטע דרילינג פליסיקייט צו לייזן דעם שאיל אויסברייטערונג פראבלעם. למשל, האבן אופעי און אנדערע צוגעגעבן 1-בוטיל-3-מעטהילימידאזאליום קלאריד (BMIM-Cl), וואס האט באדייטנד פארקלענערט די בלאטע קוכן גרעב (ביז 50%) און פארקלענערט דעם YP/PV ווערט מיט 11 ביי פארשידענע טעמפעראטורן. הואנג און אנדערע האבן גענוצט יאנישע פליסיקייטן (ספעציפיש, 1-העקסיל-3-מעטהילימידאזאליום בראמיד און 1,2-ביס(3-העקסילימידאזאל-1-יל)עטאן בראמיד) אין קאמבינאציע מיט Na-Bt פארטיקלען און באדייטנד פארקלענערט די שאיל געשוואלנקייט מיט 86.43% און 94.17%, בהתאמה12. דערצו, האבן יאנג און אנדערע גענוצט 1-וויניל-3-דאדעצילימידאזאליום בראמיד און 1-וויניל-3-טעטראדעצילימידאזאליום בראמיד צו פארקלענערן שאיל געשוואלנקייט מיט 16.91% און 5.81%, בהתאמה. 13 יאַנג און אַנדערע האָבן אויך גענוצט 1-וויניל-3-עטילימידאַזאָליום בראָמיד און רעדוצירט שייל עקספּאַנסיע מיט 31.62% בשעת זיי האַלטן די שייל ריקאַווערי ביי 40.60%. 14 דערצו, לואָ און אַנדערע האָבן גענוצט 1-אָקטיל-3-מעטילימידאַזאָליום טעטראַפלאָראָבאָראַט צו רעדוצירן שייל געשוואָלנקייט מיט 80%. 15, 16 דאַי און אַנדערע האָבן גענוצט יאָנישע פליסיקע קאָפּאָלימערן צו אינהיביטירן שייל און דערגרייכט אַ 18% פאַרגרעסערונג אין לינעאַר ריקאַווערי קאַמפּערד צו אַמין אינהיביטאָרס. 17
יאָנישע פליסיקייטן אַליין האָבן עטלעכע חסרונות, וואָס האָט געפֿירט וויסנשאַפֿטלער צו זוכן מער ענווייראָנמענטאַלי פרייַנדלעך אַלטערנאַטיוון צו יאָנישע פליסיקייטן, און אַזוי איז געבוירן געוואָרן DES. האַנדזשיאַ איז געווען דער ערשטער צו נוצן טיף עוטעקטיק סאָלווענטן (DES) באַשטייענדיק פֿון וויניל קלאָריד פּראָפּיאָניק זויער (1:1), וויניל קלאָריד 3-פֿענילפּראָפּיאָניק זויער (1:2), און 3-מערקאַפּטאָפּראָפּיאָניק זויער + יטאַקאָניק זויער + וויניל קלאָריד (1:1:2), וואָס האָט אינהיביטירט די אָנשוועלונג פֿון בענטאָניט מיט 68%, 58%, און 58%, ריספּעקטיוולי18. אין אַ פֿרײַעם עקספּערימענט, האָט MH ראַסול גענוצט אַ 2:1 פּראָפּאָרציע פֿון גליסערין און פּאָטאַסיום קאַרבאָנאַט (DES) און באַדײַטנדיק רעדוצירט די אָנשוועלונג פֿון שייל מוסטערן מיט 87%19,20. מאַ האָט גענוצט אורעאַ:וויניל קלאָריד צו באַדײַטנדיק רעדוצירן די יקספּאַנשאַן פֿון שייל מיט 67%.21 ראַסול עט אַל. די קאָמבינאַציע פֿון DES און פּאָלימער איז גענוצט געוואָרן ווי אַ דואַל-אַקציע שייל אינהיביטאָר, וואָס האָט דערגרייכט אַן אויסגעצייכנטן שייל אינהיביציע ווירקונג22.
כאָטש טיף עוטעקטישע סאָלווענטן (DES) ווערן בכלל באַטראַכט ווי אַ גרינערע אַלטערנאַטיוו צו יאָנישע פליסיקייטן, אַנטהאַלטן זיי אויך פּאָטענציעל טאָקסישע קאָמפּאָנענטן ווי אַמאָוניום זאַלץ, וואָס מאַכט זייער עקאָ-פרײַנדלעכקייט צווייפלדיק. דאָס פּראָבלעם האָט געפֿירט צו דער אַנטוויקלונג פֿון נאַטירלעכע טיף עוטעקטישע סאָלווענטן (NADES). זיי ווערן נאָך קלאַסיפֿיצירט ווי DES, אָבער זענען צוזאַמענגעשטעלט פֿון נאַטירלעכע סובסטאַנצן און זאַלץ, אַרייַנגערעכנט פּאָטאַסיום קלאָריד (KCl), קאַלסיום קלאָריד (CaCl2), עפּסאָם זאַלץ (MgSO4.7H2O), און אַנדערע. די פֿילע פּאָטענציעלע קאָמבינאַציעס פֿון DES און NADES עפֿענען אַ ברייטן פֿאַרנעם פֿאַר פֿאָרשונג אין דעם געביט און מען ערוואַרטעט אַז זיי וועלן געפֿינען אַפּליקאַציעס אין אַ פֿאַרשיידנקייט פֿון פֿעלדער. עטלעכע פֿאָרשער האָבן מצליח געווען צו אַנטוויקלען נײַע DES קאָמבינאַציעס וואָס האָבן זיך באַוויזן עפֿעקטיוו אין אַ פֿאַרשיידנקייט פֿון אַפּליקאַציעס. למשל, נאַסער et al. 2013 האָבן סינטעזירט פּאָטאַסיום קאַרבאָנאַט-באַזירט DES און שטודירט זײַנע טערמאָפֿיזישע אייגנשאַפֿטן, וואָס האָבן דערנאָך געפֿונען אַפּליקאַציעס אין די געביטן פֿון כיידרייט אינהיביציע, דרילינג פֿליסיקייט אַדאַטיוון, דעליגניפֿיקאַציע, און נאַנאָפֿיברילאַציע. 23 דזשאָרדי קים און קאָלעגן האָבן דעוועלאָפּעד אַסקאָרביק זויער-באַזירט NADES און עוואַלויִרט זײַנע אַנטיאַקסאַדאַנט אייגנשאַפֿטן אין פֿאַרשיידענע אַפּליקאַציעס. 24 קריסטער און אנדערע האבן אנטוויקלט ציטרישע זויער-באזירטע NADES און אידענטיפיצירט זיין פאטענציאל אלס אן עקססיפיענט פאר קאלאגען פראדוקטן. 25 ליו יי און מיטארבעטער האבן צוזאמענגענומען די אנווענדונגען פון NADES אלס עקסטראקציע און כראמאטאגראפיע מעדיע אין אן אויספירלעכן איבערבליק, בשעת מיסאן און אנדערע האבן דיסקוטירט די ערפאלגרייכע אנווענדונגען פון NADES אין דעם אגרא-עסן סעקטאר. עס איז וויכטיג אז דרילינג פלויד פארשער זאלן אנהייבן צו באצאלן אויפמערקזאמקייט צו דער עפעקטיווקייט פון NADES אין זייערע אנווענדונגען. לעצטנס. אין 2023, האבן ראסול און אנדערע גענוצט פארשידענע קאמבינאציעס פון נאטירלעכע טיף עוטעקטיק סאָלווענטן באזירט אויף אסקאָרביק זויער26, קאלציום כלוריד27, פאטאסיום כלוריד28 און עפסאם זאלץ29 און דערגרייכט אימפרעסיווע שייל אינהיביציע און שייל ריקאַווערי. די שטודיע איז איינע פון ​​די ערשטע שטודיעס צו איינפירן NADES (ספעציעל ציטרישע זויער און גליסערין-באזירטע פאָרמולאציע) אלס אן אומגעבונג-פריינדלעכער און עפעקטיווער שייל אינהיביטאר אין וואסער-באזירטע דרילינג פלוידס, וואס האט אן אויסגעצייכנטע אומגעבונג-סטאביליטעט, פארבעסערטע שייל אינהיביציע פעאיקייט און פארבעסערטע פלויד פאָרשטעלונג קאמפערד מיט טראדיציאנעלע אינהיביטארס ווי KCl, אימידאזאליל-באזירטע יאנישע פליסיקייטן און טראדיציאנעלע DES.
די שטודיע וועט אַרייַננעמען די אינהויז צוגרייטונג פון סיטריק זויער (CA) באזירט NADES נאכגעגאנגען דורך דעטאַלירטע פיזיקאָכעמישע כאַראַקטעריזאַציע און זיין נוצן ווי אַ דרילינג פליסיק אַדאַטיוו צו אָפּשאַצן די דרילינג פליסיק פּראָפּערטיעס און זיין שוועלונג אינהיביציע פיייקייט. אין דעם שטודיע, וועט CA אַקט ווי אַ הידראָגען בונד אַקסעפּטאָר בשעת גליסעראָל (Gly) וועט אַקט ווי אַ הידראָגען בונד דאָנאָר אויסגעקליבן באזירט אויף די MH סקרינינג קרייטיריאַ פֿאַר NADES פאָרמירונג / סעלעקציע אין שייל אינהיביציע שטודיעס30. פוריע טראַנספאָרמאַציע ינפראַרעד ספּעקטראָסקאָפּיע (FTIR), X-שטראַל דיפראַקשאַן (XRD) און זעטאַ פּאָטענציעל (ZP) מעסטונגען וועלן עלוצירן די NADES-קליי ינטעראַקשאַנז און די מעקאַניזאַם אונטער די ליים שוועלונג אינהיביציע. דערצו, וועט דעם שטודיע פאַרגלייַכן CA NADES באזירט דרילינג פליסיק מיט DES32 באזירט אויף 1-עטיל-3-מעטהילידאַזאָליום קלאָריד [EMIM]Cl7,12,14,17,31, KCl און כאָלין קלאָריד:ורעאַ (1:2) צו ויספאָרשן זייער עפעקטיווקייַט אין שייל אינהיביציע און פֿאַרבעסערן דרילינג פליסיק פאָרשטעלונג.
ציטרישע זויער (מאָנאָכיידראַט), גליסערין (99 USP), און אורעאַ זענען געקויפט געוואָרן פֿון EvaChem, קואַלאַ לומפּור, מאַלייַזיע. כאָלין קלאָריד (>98%), [EMIM]Cl 98%, און קאַליום קלאָריד זענען געקויפט געוואָרן פֿון Sigma Aldrich, מאַלייַזיע. די כעמישע סטרוקטורן פֿון אַלע כעמיקאַלן ווערן געוויזן אין פֿיגור 1. די גרינע דיאַגראַמע פֿאַרגלייכט די הויפּט כעמיקאַלן געניצט אין דעם לערנען: ימידאַזאָליל יאָניש פֿליסיקייט, כאָלין קלאָריד (DES), ציטרישע זויער, גליסערין, קאַליום קלאָריד, און NADES (ציטרישע זויער און גליסערין). די עקאָ-פֿרײַנדלעכקייט טאַבעלע פֿון די כעמיקאַלן געניצט אין דעם לערנען ווערט פּרעזענטירט אין טאַבעלע 1. אין דער טאַבעלע, יעדער כעמיקאַל איז רייטעד באַזירט אויף טאַקסיסיטי, ביאָדעגראַדיביליטי, קאָסטן, און ענווייראָנמענטאַל סאַסטיינאַביליטי.
כעמישע סטרוקטורן פון די מאַטעריאַלן געניצט אין דעם לערנען: (א) ציטרין זויער, (ב) [EMIM]Cl, (ג) כאָלין קלאָריד, און (ד) גליסערין.
וואַסערשטאָף בונד דאָנאָר (HBD) און וואַסערשטאָף בונד אַקסעפּטאָר (HBA) קאַנדידאַטן פֿאַר דער אַנטוויקלונג פון CA (נאַטירלעך טיף עוטעקטיק סאָלווענט) באַזירט NADES זענען קערפאַלי אויסגעקליבן לויט די MH 30 סעלעקציע קריטעריאַ, וואָס זענען בדעה פֿאַר דער אַנטוויקלונג פון NADES ווי עפעקטיווע שייל ינכיבאַטאָרס. לויט דעם קריטעריאָן, קאָמפּאָנענטן מיט אַ גרויס נומער פון וואַסערשטאָף בונד דאָנאָרס און אַקסעפּטאָרס ווי אויך פּאָליאַר פאַנגקשאַנאַל גרופּעס ווערן באַטראַכט פּאַסיק פֿאַר דער אַנטוויקלונג פון NADES.
דערצו, די יאָנישע פליסיקייט [EMIM]Cl און כאָלין קלאָריד:אורעאַ טיף עוטעקטיק סאָלווענט (DES) זענען אויסגעקליבן געוואָרן פֿאַר פֿאַרגלייַך אין דעם לערנען ווייַל זיי ווערן וויידלי געניצט ווי דרילינג פליסיק אַדאַטיווז33,34,35,36. דערצו, פּאָטאַסיום קלאָריד (KCl) איז געווען פֿאַרגליכן ווייַל עס איז אַ געוויינטלעכער אינהיביטאָר.
ציטרישע זויער און גליצערין זענען געמישט געוואָרן אין פֿאַרשידענע מאָלאַרע פּראָפּאָרציעס צו באַקומען עוטעקטישע געמישן. וויזועלע דורכקוק האָט געוויזן אַז די עוטעקטישע געמיש איז געווען אַ האָמאָגענע, טראַנספּאַרענטע פֿליסיקייט אָן טרויבקייט, וואָס ווײַזט אַז דער וואַסערשטאָף בונד דאָנאָר (HBD) און וואַסערשטאָף בונד אַקסעפּטאָר (HBA) זענען געראָטן געמישט געוואָרן אין דער עוטעקטישער קאָמפּאָזיציע. פֿאָרלייפיקע עקספּערימענטן זענען דורכגעפֿירט געוואָרן צו באַאָבאַכטן דעם טעמפּעראַטור-אָפּהענגיקן נאַטור פֿון דעם מיש-פּראָצעס פֿון HBD און HBA. לויט דער פֿאַראַן ליטעראַטור, איז דער פּראָפּאָרציע פֿון עוטעקטישע געמישן עוואַלויִרט געוואָרן בײַ דרײַ ספּעציפֿישע טעמפּעראַטורן העכער 50 °C, 70 °C און 100 °C, וואָס ווײַזט אַז די עוטעקטישע טעמפּעראַטור איז געוויינטלעך אין דעם קייט פֿון 50–80 °C. אַ מעטלער דיגיטאַלע וואָג איז געניצט געוואָרן צו גענוי וועגן די HBD און HBA קאָמפּאָנענטן, און אַ טערמאָ פֿישער הייסע פּלאַטע איז געניצט געוואָרן צו וואַרעמען און מישן די HBD און HBA בײַ 100 רפּם אונטער קאָנטראָלירטע באַדינגונגען.
די טערמאָפֿיזישע אייגנשאַפֿטן פֿון אונדזער סינטעזירטן טיפֿן עוטעקטישן סאָלווענט (DES), אַרײַנגערעכנט געדיכטקייט, ייבערפֿלאַך שפּאַנונג, רעפֿראַקטיווער אינדעקס און וויסקאָסיטעט, זענען גענוי געמאָסטן געוואָרן איבער אַ טעמפּעראַטור קייט פֿון 289.15 ביז 333.15 K. עס איז וויכטיק צו באַמערקן אַז די טעמפּעראַטור קייט איז אויסגעקליבן געוואָרן בפֿרט צוליב די לימיטאַציעס פֿון עקזיסטירנדיקער עקוויפּמענט. די קאָמפּרעהענסיווע אַנאַליז האָט אַרײַנגענומען אַ טיפֿע שטודיע פֿון פֿאַרשידענע טערמאָפֿיזישע אייגנשאַפֿטן פֿון דער NADES פֿאָרמולאַציע, וואָס האָט אַנטפּלעקט זייער נאַטור איבער אַ קייט פֿון טעמפּעראַטורן. זיך קאָנצענטרירן אויף דעם ספּעציפֿישן טעמפּעראַטור קייט גיט אײַנבליקן אין די אייגנשאַפֿטן פֿון NADES וואָס זענען פֿון באַזונדערער וויכטיקייט פֿאַר אַ צאָל אַפּליקאַציעס.
די ייבערפלאַך שפּאַנונג פון ווי-צוגעגרייט NADES איז געמאָסטן אין די קייט פון 289.15 צו 333.15 K ניצן אַן אינטערפאַסיאַל שפּאַנונג מעטער (IFT700). NADES טראָפּלעך ווערן געשאפן אין אַ קאַמער אָנגעפילט מיט אַ גרויס באַנד פון פליסיקייט ניצן אַ קאַפּילאַר נאָדל אונטער ספּעציפֿישע טעמפּעראַטור און דרוק באדינגונגען. מאָדערנע בילדגעבונג סיסטעמען פירן איין פּאַסיק געאָמעטרישע פּאַראַמעטערס צו רעכענען די אינטערפאַסיאַל שפּאַנונג ניצן די לאַפּלאַס גלייכונג.
מען האט גענוצט אן ATAGO רעפראַקטאָמעטער צו באַשטימען דעם רעפראַקטיוון אינדעקס פון פריש צוגעגרייטע NADES איבערן טעמפּעראַטור קייט פון 289.15 ביז 333.15 K. דער אינסטרומענט ניצט אַ טערמישן מאָדול צו רעגולירן די טעמפּעראַטור צו אָפּשאַצן דעם גראַד פון ליכט-רעפראַקציע, און דאָס עלימינירט די נויטווענדיקייט פון אַ וואַסער-באָד מיט קאָנסטאַנטע טעמפּעראַטורן. די פּריזמע-איבערפלאַך פון רעפראַקטאָמעטער זאָל ווערן ריין געמאַכט און די מוסטער-לייזונג זאָל זיין גלייך פאַרשפּרייט איבער איר. קאַליברירט מיט אַ באַקאַנטער סטאַנדאַרט-לייזונג, און דערנאָך לייענט דעם רעפראַקטיוון אינדעקס פון דעם עקראַן.
די וויסקאָסיטי פון ווי-צוגעגרייט NADES איז געמאסטן איבער די טעמפּעראַטור קייט פון 289.15 צו 333.15 K ניצן אַ Brookfield ראָטאַציאָנעל וויסקאָמעטער (קריאָגעניק טיפּ) בייַ אַ שער קורס פון 30 rpm און אַ שפּינדל גרייס פון 6. דער וויסקאָמעטער מעסט וויסקאָסיטי דורך באַשטימען די טאָרק פארלאנגט צו דרייען די שפּינדל בייַ אַ קאָנסטאַנט גיכקייַט אין אַ פליסיק מוסטער. נאָך די מוסטער איז געשטעלט אויף די פאַרשטעלן אונטער די שפּינדל און געשטאַרקט, די וויסקאָמעטער ווייזט די וויסקאָסיטי אין סענטיפּאָיז (cP), פּראַוויידינג ווערטפול אינפֿאָרמאַציע אויף די רהעאָלאָגיש פּראָפּערטיעס פון די פליסיק.
א טראָגבאַרער געדיכטקייט מעטער DMA 35 Basic איז גענוצט געוואָרן צו באַשטימען די געדיכטקייט פון פריש צוגעגרייטן נאַטירלעכן טיף עוטעקטישן סאָלווענט (NDEES) אין דעם טעמפּעראַטור קייט פון 289.15–333.15 K. ווייל דער אַפּאַראַט האט נישט קיין איינגעבויטן כיטער, מוז ער ווערן פאָרהייצט צו דער ספּעציפֿיצירטער טעמפּעראַטור (± 2 °C) איידער מען ניצט דעם NADES געדיכטקייט מעטער. ציט לפּחות 2 מל פון דער מוסטער דורך דער רער, און די געדיכטקייט וועט גלייך ווערן געוויזן אויף דעם עקראַן. עס איז ווערט צו באַמערקן אַז צוליב דעם מאַנגל פון אַן איינגעבויטן כיטער, האָבן די מעסטונג רעזולטאַטן אַ טעות פון ± 2 °C.
כדי צו אפשאצן דעם pH פון פריש צוגעגרייטע NADES אין דעם טעמפעראטור קייט פון 289.15–333.15 K, האבן מיר גענוצט א Kenis בענטשטאָפּ pH מעטער. ווייל עס איז נישטא קיין איינגעבויטע הייצונג אפאראט, איז NADES ערשט געהייצט געווארן צו דער געוואונטשענער טעמפעראטור (±2 °C) מיט א הייסע פלאטע און דערנאך געמאסטן גלייך מיט א pH מעטער. איינטונקען דעם pH מעטער פראבע אינגאנצן אין NADES און רעקארדירן דעם לעצטן ווערט נאכדעם וואס די מעסטונג האט זיך סטאביליזירט.
טערמאָגראַווימעטרישע אַנאַליז (TGA) איז גענוצט געוואָרן צו אָפּשאַצן די טערמישע פעסטקייט פון נאַטירלעכע טיף עוטעקטיק סאָלווענטן (NADES). מוסטערן זענען אַנאַליזירט געוואָרן בעת ​​הייצונג. ניצנדיק אַ הויך-פּרעציציע וואָג און קערפֿול מאָניטאָרינג דעם הייצונג פּראָצעס, איז גענערירט געוואָרן אַ פּלאָט פון מאַסע פֿאַרלוסט קעגן טעמפּעראַטור. NADES איז געהייצט געוואָרן פֿון 0 ביז 500 °C מיט אַ גיכקייט פֿון 1 °C פּער מינוט.
צו אָנהייבן דעם פּראָצעס, מוז דער NADES מוסטער ווערן גוט געמישט, האָמאָגעניזירט, און די ייבערפלאַך-פייכטקייט ווערט אַוועקגענומען. דער צוגעגרייטער מוסטער ווערט דערנאָך געלייגט אין אַ TGA קיוועט, וואָס איז טיפּיש געמאַכט פון אַן אינערטן מאַטעריאַל ווי אַלומינום. צו זיכער מאַכן גענויע רעזולטאַטן, ווערן TGA אינסטרומענטן קאַליברירט מיט רעפערענץ מאַטעריאַלן, טיפּיש וואָג סטאַנדאַרדן. אַמאָל קאַליברירט, הייבט זיך אָן דער TGA עקספּערימענט און דער מוסטער ווערט געהייצט אויף אַ קאָנטראָלירטן שטייגער, געוויינטלעך מיט אַ קאָנסטאַנטן קורס. קאָנטינויִערלעכע מאָניטאָרינג פון דער באַציִונג צווישן מוסטער וואָג און טעמפּעראַטור איז אַ שליסל טייל פון דעם עקספּערימענט. TGA אינסטרומענטן זאַמלען דאַטן וועגן טעמפּעראַטור, וואָג, און אַנדערע פּאַראַמעטערס ווי גאַז-פלוס אָדער מוסטער טעמפּעראַטור. אַמאָל דער TGA עקספּערימענט איז פֿאַרענדיקט, ווערן די געזאַמלטע דאַטן אַנאַליזירט צו באַשטימען די ענדערונג אין מוסטער וואָג ווי אַ פֿונקציע פון ​​טעמפּעראַטור. די אינפֿאָרמאַציע איז ווערטפֿול אין באַשטימען טעמפּעראַטור ראַנגעס פֿאַרבונדן מיט פֿיזישע און כעמישע ענדערונגען אין דעם מוסטער, אַרייַנגערעכנט פּראָצעסן ווי צעשמעלצן, פֿאַרדאַמפּונג, אָקסידאַציע, אָדער דעקאָמפּאָזיציע.
די וואַסער-באַזירטע באָר-פליסיק איז קערפֿול פֿאָרמולירט געוואָרן לויטן API 13B-1 סטאַנדאַרט, און איר ספּעציפֿישע קאָמפּאָזיציע איז ליסטעד אין טאַבעלע 2 פֿאַר רעפֿערענץ. ציטרישע זויער און גליסערין (99 USP) זענען געקויפֿט געוואָרן פֿון סיגמאַ אַלדריטש, מאַלייַזיע, צו צוגרייטן דעם נאַטירלעכן טיפֿן עוטעקטישן סאָלווענט (NADES). דערצו, דער קאָנווענציאָנעלער שייל-אינהיביטאָר פּאָטאַסיום קלאָריד (KCl) איז אויך געקויפֿט געוואָרן פֿון סיגמאַ אַלדריטש, מאַלייַזיע. 1-עטיל, 3-מעטהילימידאַזאָליום קלאָריד ([EMIM]Cl) מיט אַ ריינקייט פֿון מער ווי 98% איז אויסגעקליבן געוואָרן צוליב איר באַדייטנדיקן עפֿעקט אין פֿאַרבעסערן די רעאָלאָגיע פֿון באָר-פליסיק און שייל-אינהיביציע, וואָס איז באַשטעטיקט געוואָרן אין פֿריִערדיקע שטודיעס. ביידע KCl און ([EMIM]Cl) וועלן ווערן גענוצט אין דער פֿאַרגלייַכנדיקער אַנאַליז צו אָפּשאַצן די שייל-אינהיביציע פּערפֿאָרמאַנס פֿון NADES.
פילע פארשער בעפארצוגן צו ניצן בענטאנייט פלעקן צו שטודירן שאיל אנשוואלינג ווייל בענטאנייט אנטהאלט די זעלבע "מאנטמאָרילאָניט" גרופע וואס פאראורזאכט שאיל אנשוואלינג. באקומען עכטע שאיל קערן מוסטערן איז שווער ווייל דער קערן פראצעס דעסטאַביליזירט די שאיל, רעזולטירנדיק אין מוסטערן וואס זענען נישט אינגאנצן שאיל נאר טיפיש אנטהאלט א געמיש פון זאמדשטיין און קאלכשטיין שיכטן. דערצו, שאיל מוסטערן טיפיש פעלן די מאנטמאָרילאָניט גרופעס וואס פאראורזאכן שאיל אנשוואלינג און זענען דעריבער נישט פאסיג פאר אנשוואלינג אינהיביציע עקספערימענטן.
אין דעם שטודיע, האָבן מיר גענוצט רעקאָנסטיטואירטע בענטאָניט פּאַרטיקלען מיט אַ דיאַמעטער פון אַרום 2.54 ס״מ. די גראַניולן זענען געמאַכט געוואָרן דורך פּרעסן 11.5 גראַם נאַטריום בענטאָניט פּודער אין אַ הידראַולישן פּרעסע ביי 1600 פּסי. די גרעב פון די גראַניולן איז גענוי געמאָסטן געוואָרן איידער זיי זענען געשטעלט געוואָרן אין אַ לינעאַרן דילאַטאָמעטער (LD). די פּאַרטיקלען זענען דערנאָך אייַנגעטובלט געוואָרן אין דרילינג פליסיק מוסטערן, אַרייַנגערעכנט באַזע מוסטערן און מוסטערן אינדזשעקטירט מיט אינהיביטאָרן געניצט צו פאַרמייַדן שאַל אָנשוועלונג. די ענדערונג אין גראַניולן גרעב איז דערנאָך קערפֿול מאָניטאָרירט געוואָרן מיט די LD, מיט מעסטונגען רעקאָרדירט ​​ביי 60-סעקונדע אינטערוואַלן פֿאַר 24 שעה.
X-שטראַל דיפראַקציע האט געוויזן אַז די קאָמפּאָזיציע פון ​​בענטאָניט, ספּעציעל איר 47% מאָנטמאָרילאָניט קאָמפּאָנענט, איז אַ שליסל פאַקטאָר אין פֿאַרשטיין אירע געאָלאָגישע כאַראַקטעריסטיקס. צווישן די מאָנטמאָרילאָניט קאָמפּאָנענטן פון בענטאָניט, איז מאָנטמאָרילאָניט דער הויפּט קאָמפּאָנענט, וואָס מאַכט אויס 88.6% פון די גאַנצע קאָמפּאָנענטן. דערווייל, קוואַרץ מאַכט אויס 29%, אילייט פֿאַר 7%, און קאַרבאָנאַט פֿאַר 9%. א קליינער טייל (וועגן 3.2%) איז אַ געמיש פון אילייט און מאָנטמאָרילאָניט. אין דערצו, עס כּולל שפּור עלעמענטן ווי Fe2O3 (4.7%), זילבער אַלומינאָסיליקאַט (1.2%), מוסקאָוויט (4%), און פאָספֿאַט (2.3%). אין דערצו, קליינע מאָסן פון Na2O (1.83%) און אייַזן סיליקאַט (2.17%) זענען פאָרשטעלן, וואָס מאַכט עס מעגלעך צו גאָר אָפּשאַצן די קאָנסטיטוענט עלעמענטן פון בענטאָניט און זייערע ריספּעקטיוו פּראָפּאָרציעס.
די דאזיגע אויספירלעכע שטודיע-סעקציע דעטאלירט די רעאלאגישע און פילטראציע אייגנשאפטן פון דרילינג-פליסיגקייט מוסטערן צוגעגרייט מיט נאטירלעכע טיפע עוטעקטיקע סאָלווענט (NADES) און גענוצט אלס א דרילינג-פליסיגקייט צוגאב ביי פארשידענע קאנצענטראציעס (1%, 3% און 5%). די NADES-באזירטע שלייַם מוסטערן זענען דאן פארגליכן און אנאליזירט געווארן מיט שלייַם מוסטערן באשטייענדיק פון פאטאַסיום כלאָריד (KCl), CC:urea DES (כאָלין כלאָריד טיפע עוטעקטיקע סאָלווענט:urea) און יאנישע פליסיקייטן. א צאל שליסל-פאראמעטערס זענען באדעקט געווארן אין דער דאזיגער שטודיע, אריינגערעכנט וויסקאָסיטעט-לייענונגען באקומען מיט א FANN וויסקאָמעטער פאר און נאך אויסשטעלונג צו אלטערונג-באדינגונגען ביי 100°C און 150°C. מעסטונגען זענען גענומען געווארן ביי פארשידענע ראטאציע-גיכקייטן (3 רפּם, 6 רפּם, 300 רפּם און 600 רפּם), וואס ערלויבט א אויספירלעכע אנאליז פון די דרילינג-פליסיגקייט-פארהאלטונג. די באקומענע דאטן קענען דאן גענוצט ווערן צו באשטימען שליסל-אייגנאפטן ווי ייעלד-פונקט (YP) און פלאסטישע וויסקאָסיטעט (PV), וואס געבן אן איבערבליק איבער די פליסיקייט-פארשטעלונג אונטער פארשידענע באדינגונגען. הויך דרוק הויך טעמפּעראַטור (HPHT) פֿילטראַציע טעסץ ביי 400 פּסי און 150°C (טיפּישע טעמפּעראַטורן אין הויך טעמפּעראַטור קוואלן) באַשטימען די פֿילטראַציע פאָרשטעלונג (קוכן גרעב און פֿילטראַט באַנד).
די סעקציע ניצט מאָדערנע עקוויפּמענט, דעם Grace HPHT לינעאַר דילאַטאָמעטער (M4600), צו גרינטלעך אפשאַצן די שייל-אויסשוועלונג-אינהיביציע אייגנשאַפטן פון אונדזערע וואַסער-באַזירטע דרילינג פלוידס. דער LSM איז אַ מאָדערנע מאַשין וואָס באַשטייט פון צוויי קאָמפּאָנענטן: אַ פּלאַטע קאָמפּאַקטאָר און אַ לינעאַר דילאַטאָמעטער (מאָדעל: M4600). בענטאָניט פּלאַטעס זענען צוגעגרייט געוואָרן פֿאַר אַנאַליז מיטן Grace Core/Plate Compactor. דער LSM גיט דאַן באַלדיקע אויסשוועלונג דאַטן אויף די פּלאַטעס, וואָס ערלויבט אַן אויספירלעכע אפשאַצונג פון די שייל'ס אויסשוועלונג-אינהיביציע אייגנשאַפטן. שייל-אויסברייטונג טעסטן זענען דורכגעפירט געוואָרן אונטער אַמביאַנטע באַדינגונגען, ד.ה. 25°C און 1 פּסיע.
שאיל סטאביליטעט טעסטן באשטייט פון א שליסל טעסט וואס ווערט אפט באצייכנט אלס דער שאיל רעקאָווערי טעסט, שאיל דיפּ טעסט אדער שאיל דיספּערזשאַן טעסט. צו אָנהייבן דעם עוואַלואַציע, ווערן שאיל קאַטינגז אפגעזונדערט אויף א #6 BSS זיפּ און דערנאָך געשטעלט אויף א #10 זיפּ. די קאַטינגז ווערן דערנאָך געפֿיטערט צו א האַלטן טאַנק וואו זיי ווערן געמישט מיט א באַזע פליסיקייט און דרילינג בלאָטע וואָס כּולל NADES (נאַטירלעך טיף עוטעקטיק סאָלווענט). דער ווייַטער שריט איז צו שטעלן די געמיש אין אן אויוון פאר אן אינטענסיוון הייס ראָולינג פּראָצעס, זיכער מאַכנדיג אז די קאַטינגז און בלאָטע זענען גוט געמישט. נאך 16 שעה, ווערן די קאַטינגז אַוועקגענומען פון די פּאַפּ דורך לאָזן די שאיל צעפאַלן, וואָס רעזולטירט אין א רעדוקציע אין קאַטינגז וואָג. דער שאיל רעקאָווערי טעסט איז דורכגעפירט געוואָרן נאכדעם וואס די שאיל קאַטינגז זענען געהאלטן געוואָרן אין דרילינג בלאָטע ביי 150°C און 1000 פּסי. אינטשעס אין 24 שעה.
כדי צו מעסטן די אויסהיילונג פון דעם שאיל-בלאם, האבן מיר עס געפילטערט דורך א פיינערן זיפּ (40 מעש), דערנאך גוט געוואשן מיט וואסער, און צום סוף געטריקנט עס אין אן אויוון. די שווערע פראצעדור ערלויבט אונז צו שאצן די אויסגעהוילענע בלאטע קעגן דעם ארגינעלן וואָג, און צום סוף אויסרעכענען דעם פראצענט שאיל-בלאם וואס איז מצליח אויסגעהוילט געווארן. די מקור פון די שאיל-מוסטערן איז פון ניה דיסטריקט, מירי דיסטריקט, סארוואק, מאלייזיע. פאר די פארשפרייטונג און אויסהיילונג טעסטן, זענען די שאיל-מוסטערן אונטערגעווארפן געווארן צו א גרינטלעכער X-שטראל דיפראקציע (XRD) אנאליז צו קוואַנטיפיצירן זייער ליים צוזאמענשטעלונג און באשטעטיגן זייער פאסיגקייט פאר טעסטן. די ליים מינעראל צוזאמענשטעלונג פון דעם מוסטער איז ווי פאלגט: איליט 18%, קאאָלינייט 31%, כלאָריט 22%, ווערמיקוליט 10%, און מיקאה 19%.
אויבערפלאַך שפּאַנונג איז אַ שליסל פאַקטאָר וואָס קאָנטראָלירט די דורכדרינגונג פון וואַסער קאַטיאָנען אין שייל מיקראָפּאָרעס דורך קאַפּילאַר אַקציע, וואָס וועט ווערן שטודירט אין דעטאַל אין דעם אָפּטייל. די פּאַפּיר אויספאָרשט די ראָלע פון ​​אויבערפלאַך שפּאַנונג אין די קאָוכיסיוו פאַרמאָג פון דרילינג פלוידס, כיילייטינג איר וויכטיק השפּעה אויף די דרילינג פּראָצעס, ספּעציעל שייל אינהיביציע. מיר האָבן געניצט אַן ינטערפיישאַל טענסיאָמעטער (IFT700) צו אַקיעראַטלי מעסטן די אויבערפלאַך שפּאַנונג פון דרילינג פלויד סאַמפּאַלז, אַנטפּלעקנדיק אַ וויכטיק אַספּעקט פון פליסיק נאַטור אין דעם קאָנטעקסט פון שייל אינהיביציע.
די סעקציע דיסקוטירט אין דעטאל די ד-שיכט ווייַטקייט, וואָס איז די צווישן-שיכט ווייַטקייט צווישן אַלומינאָסיליקאַט שיכטן און איין אַלומינאָסיליקאַט שיכט אין ליים. די אַנאַליז האט באדעקט נאַסע בלאָטע מוסטערן מיט 1%, 3% און 5% CA NADES, ווי אויך 3% KCl, 3% [EMIM]Cl און 3% CC:urea באזירט DES פֿאַר פאַרגלייַך. א שטאַט-פון-די-קונסט בענטשטאָפּ X-שטראַל דיפראַקטאָמעטער (D2 Phaser) אַפּערייטינג ביי 40 mA און 45 kV מיט Cu-Kα ראַדיאַציע (λ = 1.54059 Å) געשפילט אַ קריטיש ראָלע אין רעקאָרדינג די X-שטראַל דיפראַקשאַן פּיקס פון ביידע נאַסע און טרוקן Na-Bt מוסטערן. די אַפּלאַקיישאַן פון די בראַגג גלייכונג ינייבאַלז די פּינטלעך באַשטימונג פון די ד-שיכט ווייַטקייט, דערמיט פּראַוויידינג ווערטפול אינפֿאָרמאַציע אויף די ליים נאַטור.
די סעקציע ניצט דעם פארגעשריטענעם מאַלווערן זעטאַסייזער נאַנאָ ZSP אינסטרומענט צו גענוי מעסטן זעטאַ פּאָטענציעל. די עוואַלואַציע האט געגעבן ווערטפולע אינפֿאָרמאַציע וועגן די אָפּצאָל קעראַקטעריסטיקס פון דילוט בלאָטע מוסטערן מיט 1%, 3%, און 5% CA NADES, ווי אויך 3% KCl, 3% [EMIM]Cl, און 3% CC:urea-באַזירט DES פֿאַר פאַרגלייַכנדיק אַנאַליז. די רעזולטאַטן ביישטייערן צו אונדזער פארשטאנד פון די פעסטקייט פון קאָלאָידאַל קאַמפּאַונדז און זייערע ינטעראַקשאַנז אין פליסיקייטן.
די ליים מוסטערן זענען געפּrüפֿט געוואָרן פֿאַר און נאָך אויסשטעלן זיך צו נאַטירלעכן טיפֿן עוטעקטישן סאָלווענט (NADES) ניצנדיק אַ Zeiss Supra 55 VP פֿעלד עמיסיע סקאַנינג עלעקטראָן מיקראָסקאָפּ (FESEM) אויסגעשטאַט מיט ענערגיע דיספּערסיוו X-שטראַל (EDX). די בילדגעבונג רעזאָלוציע איז געווען 500 נם און די עלעקטראָן שטראַל ענערגיע איז געווען 30 kV און 50 kV. FESEM גיט הויך-רעזאָלוציע וויזואַליזאַציע פון ​​דער ייבערפלאַך מאָרפאָלאָגיע און סטרוקטורעלע פֿעיִקייטן פון די ליים מוסטערן. די אָביעקטיוו פון דעם לערנען איז געווען צו באַקומען אינפֿאָרמאַציע וועגן דעם ווירקונג פון NADES אויף די ליים מוסטערן דורך פֿאַרגלייַכן די בילדער באַקומען פֿאַר און נאָך אויסשטעלן.
אין דעם שטודיע, איז פעלד עמיסיע סקאַנינג עלעקטראָן מיקראָסקאָפּיע (FESEM) טעכנאָלאָגיע גענוצט געוואָרן צו אויספאָרשן דעם ווירקונג פון NADES אויף ליים מוסטערן אויף דעם מיקראָסקאָפּישן לעוועל. די ציל פון דעם שטודיע איז צו דערקלערן די פּאָטענציעלע אַפּליקאַציעס פון NADES און זיין ווירקונג אויף ליים מאָרפאָלאָגיע און דורכשניטלעך פּאַרטיקל גרייס, וואָס וועט צושטעלן ווערטפולע אינפֿאָרמאַציע פֿאַר פאָרשונג אין דעם פעלד.
אין דעם שטודיע, זענען טעות באַרס גענוצט געוואָרן צו וויזועל באַשרײַבן די וועריאַביליטי און אומזיכערקייט פון די דורכשניטלעכע פּראָצענט טעות (AMPE) אַריבער עקספּערימענטאַלע באַדינגונגען. אַנשטאָט צו צייכענען יחיד AMPE ווערטן (ווײַל צייכענען AMPE ווערטן קען פֿאַרדעקן טרענדס און איבערטרייבן קליינע וועריאַציעס), רעכענען מיר טעות באַרס מיטן 5% הערשן. דער צוגאַנג זאָרגט דערפֿאַר, אַז יעדער טעות באַר רעפּרעזענטירט דעם אינטערוואַל אין וועלכן דער 95% קאָנפֿידענץ אינטערוואַל און 100% פון די AMPE ווערטן ווערן ערוואַרטעט צו פֿאַלן, און דערמיט צושטעלט עס אַ קלאָרערע און מער קאָנציסע קיצור פון דער דאַטן פֿאַרשפּרייטונג פֿאַר יעדער עקספּערימענטאַלער באַדינגונג. ניצן טעות באַרס באַזירט אויף דער 5% הערשן פֿאַרבעסערט אַזוי די אינטערפּרעטאַביליטי און פֿאַרלעסלעכקייט פון גראַפֿישע רעפּרעזענטאַציעס און העלפֿט צושטעלן אַ מער דעטאַלירט פֿאַרשטאַנד פון די רעזולטאַטן און זייערע אימפּליקאַציעס.
אין דער סינטעז פון נאַטירלעכע טיף עוטעקטישע סאָלווענטן (NADES), זענען עטלעכע שליסל פּאַראַמעטערס קערפֿול געלערנט געוואָרן בעת ​​דעם אינהויז צוגרייטונג פּראָצעס. די קריטישע פֿאַקטאָרן אַרייַננעמען טעמפּעראַטור, מאָלאַר פאַרהעלטעניש, און מיש גיכקייט. אונדזערע עקספּערימענטן ווייַזן אַז ווען HBA (ציטרישע זויער) און HBD (גליצערין) ווערן געמישט אין אַ מאָלאַר פאַרהעלטעניש פון 1:4 ביי 50°C, ווערט אַ עוטעקטישע געמיש געשאַפֿן. די אונטערשיידנדיקע שטריך פון דער עוטעקטישער געמיש איז איר טראַנספּאַרענט, האָמאָגענע אויסזען, און די אַוועק פון סעדימענט. אַזוי, דער שליסל שריט אונטערשטרייכט די וויכטיקייט פון מאָלאַר פאַרהעלטעניש, טעמפּעראַטור, און מיש גיכקייט, צווישן וועלכע די מאָלאַר פאַרהעלטעניש איז געווען דער מערסט איינפֿלוסרייַכער פֿאַקטאָר אין דער צוגרייטונג פון DES און NADES, ווי געוויזן אין פֿיגור 2.
דער רעפראַקטיווער אינדעקס (n) דריקט אויס דעם פאַרהעלטעניש פון דער ליכט-געשווינדיקייט אין אַ וואַקוום צו דער ליכט-געשווינדיקייט אין אַ צווייטן, געדיכטערן מעדיום. דער רעפראַקטיווער אינדעקס איז פון באַזונדערן אינטערעס פֿאַר נאַטירלעכע טיף-עוטעקטישע סאָלווענטן (NADES) ווען מען באַטראַכט אָפּטיש-סענסיטיווע אַפּליקאַציעס ווי ביאָסענסאָרן. דער רעפראַקטיווער אינדעקס פון די שטודירטע NADES ביי 25 °C איז געווען 1.452, וואָס איז אינטערעסאַנט נידעריקער ווי יענע פון ​​גליסערין.
עס איז ווערט צו באַמערקן אַז דער רעפראַקטיווער אינדעקס פון NADES פאַרקלענערט זיך מיט טעמפּעראַטור, און דעם טרענד קען גענוי באַשריבן ווערן דורך פאָרמולע (1) און פיגור 3, מיט דעם אַבסאָלוטן דורכשניטלעכן פּראָצענט טעות (AMPE) וואָס דערגרייכט 0%. דאָס טעמפּעראַטור-אָפּהענגיקע נאַטור ווערט דערקלערט דורך דעם פאַרקלענערונג אין וויסקאָסיטי און געדיכטקייט ביי הויכע טעמפּעראַטורן, וואָס פאַראורזאַכט דאָס ליכט צו אַרומפאָרן דורך דעם מעדיום מיט אַ העכערער גיכקייט, וואָס רעזולטירט אין אַ נידעריקער רעפראַקטיווער אינדעקס (n) ווערט. די רעזולטאַטן צושטעלן ווערטפולע איינזיכטן אין דעם סטראַטעגישן נוצן פון NADES אין אָפּטישער סענסינג, וואָס אונטערשטרייכט זייער פּאָטענציעל פֿאַר ביאָסענסאָר אַפּליקאַציעס.
אויבערפלאַך שפּאַנונג, וואָס שפּיגלט אָפּ די טענדענץ פון אַ פליסיקער אויבערפלאַך צו מינימיזירן איר שטח, איז פון גרויס וויכטיקייט אין אָפּשאַצן די פּאַסיקייט פון נאַטירלעכע טיף עוטעקטיק סאָלווענטן (NADES) פֿאַר קאַפּילאַר דרוק-באַזירטע אַפּלאַקיישאַנז. א שטודיע פון ​​אויבערפלאַך שפּאַנונג אין די טעמפּעראַטור קייט פון 25-60 °C גיט ווערטפולע אינפֿאָרמאַציע. ביי 25 °C, די אויבערפלאַך שפּאַנונג פון ציטרין זויער-באַזירט NADES איז געווען 55.42 mN/m, וואָס איז באַדייטנד נידעריקער ווי די פון וואַסער און גליסערין. פיגור 4 ווייזט אַז די אויבערפלאַך שפּאַנונג פאַרקלענערט זיך באַדייטנד מיט ינקריסינג טעמפּעראַטור. דעם דערשיינונג קען זיין דערקלערט דורך אַ פאַרגרעסערונג אין מאָלעקולאַר קינעטישע ענערגיע און אַ סאַבסאַקוואַנט פאַרקלענערן אין ינטערמאָלעקולאַר אַטראַקטיוו כוחות.
די לינעאַרע אַראָפּגייענדיקע טענדענץ פון ייבערפלאַך שפּאַנונג באמערקט אין די שטודירטע NADES קען גוט אויסגעדריקט ווערן דורך גלייכונג (2), וואָס אילוסטרירט די גרונטלעכע מאַטעמאַטישע באַציִונג אין די טעמפּעראַטור קייט פון 25-60 °C. די גראַפיק אין פיגור 4 ווייזט קלאָר די טענדענץ פון ייבערפלאַך שפּאַנונג מיט טעמפּעראַטור מיט אַן אַבסאָלוטער דורכשניטלעך פּראָצענט טעות (AMPE) פון 1.4%, וואָס קוואַנטיפיצירט די אַקיעראַסי פון די געמאלדן ייבערפלאַך שפּאַנונג ווערטן. די רעזולטאַטן האָבן וויכטיקע ימפּלאַקיישאַנז פֿאַר פֿאַרשטיין די נאַטור פון NADES און זייַנע פּאָטענציעלע אַפּלאַקיישאַנז.
פֿאַרשטיין די געדיכטקייט דינאַמיק פֿון נאַטירלעכע טיפֿע עוטעקטיק סאָלווענטן (NADES) איז קריטיש צו פֿאַרלייכטערן זייער אַפּליקאַציע אין פֿילע וויסנשאַפֿטלעכע שטודיעס. די געדיכטקייט פֿון ציטרישע זויער-באַזירטע NADES ביי 25°C איז 1.361 ג/קמ3, וואָס איז העכער ווי די געדיכטקייט פֿון דעם עלטערן גליסערין. דעם אונטערשייד קען מען דערקלערן דורך דער צוגאב פֿון אַ וואַסערשטאָף בונד אַקסעפּטאָר (ציטרישע זויער) צו גליסערין.
נעמענדיג ציטראַט-באַזירט NADES ווי אַ בייַשפּיל, פאַלט איר געדיכטקייט צו 1.19 ג/קמ3 ביי 60°C. די פאַרגרעסערונג אין קינעטישע ענערגיע ביי היץ פאַראורזאַכט אַז די NADES מאַלעקולן זאָלן זיך צעשפּרייטן, וואָס פאַראורזאַכט אַז זיי זאָלן פאַרנעמען אַ גרעסערן באַנד, וואָס רעזולטירט אין אַ פאַרקלענערונג אין געדיכטקייט. די באַאָבאַכטע פאַרקלענערונג אין געדיכטקייט ווייזט אַ געוויסע לינעאַרע קאָרעלאַציע מיטן פאַרגרעסערונג אין טעמפּעראַטור, וואָס קען ריכטיק אויסגעדריקט ווערן דורך פאָרמולע (3). פיגור 5 פּרעזענטירט גראַפיש די קעראַקטעריסטיקס פון די NADES געדיכטקייט ענדערונג מיט אַן אַבסאָלוטן דורכשניטלעכן פּראָצענט טעות (AMPE) פון 1.12%, וואָס גיט אַ קוואַנטיטאַטיווע מאָס פון די אַקיעראַסי פון די געמאָלדענע געדיכטקייט ווערטן.
וויסקאָסיטי איז די אַטראַקטיוו קראַפט צווישן פאַרשידענע שיכטן פון אַ פליסיקייט אין באַוועגונג און שפּילט אַ שליסל ראָלע אין פֿאַרשטיין די אַפּליקאַביליטי פון נאַטירלעך טיף עוטעקטיק סאָלוואַנץ (NADES) אין פאַרשידענע אַפּלאַקיישאַנז. ביי 25 °C, די וויסקאָסיטי פון NADES איז געווען 951 cP, וואָס איז העכער ווי די פון גליסערין.
די באמערקטע פארקלענערונג אין וויסקאזיטעט מיט פארגרעסערונג אין טעמפעראטור ווערט הויפטזעכליך דערקלערט דורך דער שוואכונג פון אינטערמאלעקולארע אטראקטיווע כוחות. די דערשיינונג רעזולטירט אין א פארקלענערונג אין דער וויסקאזיטעט פון דער פליסיקייט, א טענדענץ קלאר דעמאנסטרירט אין פיגור 6 און קוואַנטיפיצירט דורך גלייכונג (4). באמערקענסווערט, ביי 60°C, פאלט די וויסקאזיטעט צו 898 cP מיט אן אלגעמיינעם דורכשניטלעכן פראצענט טעות (AMPE) פון 1.4%. א דעטאלירט פארשטאנד פון דער וויסקאזיטעט קעגן טעמפעראטור אפהענגיקייט אין NADES איז פון גרויס וויכטיקייט פאר איר פראקטישע אנווענדונג.
דער pH פון דער לייזונג, באשטימט דורך דעם נעגאטיווער לאגאריטם פון דער וואסערשטאף יאן קאנצענטראציע, איז קריטיש, ספעציעל אין pH-סענסיטיווע אנווענדונגען ווי DNA סינטעז, ממילא מוז דער pH פון NADES קערפול שטודירט ווערן פארן באנוץ. נעמענדיג ציטרין-זויער-באזירט NADES אלס א ביישפיל, קען מען באמערקן א באזונדער זויערן pH פון 1.91, וואס איז אין שאַרפן קאנטראסט צום רעלאטיוו נייטראלן pH פון גליסערין.
אינטערעסאנט, דער pH פון דעם נאַטירלעכן ציטרישע זויער דעהידראָגענאַזע סאַליאַבאַל סאָלווענט (NADES) האָט געוויזן אַ ניט-לינעאַרע אַראָפּגייענדיקע טענדענץ מיט דער העכערונג פון טעמפּעראַטור. די דערשיינונג ווערט צוגעשריבן צו די געוואקסענע מאָלעקולאַרע ווייבריישאַנז וואָס צעשטערן דעם H+ וואָג אין דער לייזונג, וואָס פירט צו דער פאָרמירונג פון [H]+ יאָנען און, אין דער ריי, אַ ענדערונג אין דעם pH ווערט. כאָטש דער נאַטירלעכער pH פון ציטרישע זויער ריינדזשאַז פון 3 צו 5, די בייַזייַן פון זויער וואַסערשטאָף אין גליסערין ווייטער נידעריגער דעם pH צו 1.91.
די pH נאַטור פון ציטראַט-באַזירט NADES אין די טעמפּעראַטור קייט פון 25-60 °C קען זיין ריכטיג רעפּרעזענטירט דורך גלייכונג (5), וואָס גיט אַ מאַטעמאַטישן אויסדרוק פֿאַר די באמערקטע pH טרענד. פיגור 7 גראַפיש דיפּיקט די אינטערעסאנטע באַציִונג, כיילייטינג די ווירקונג פון טעמפּעראַטור אויף די pH פון NADES, וואָס איז געמאלדן צו זיין 1.4% פֿאַר AMPE.
טערמאגראַווימעטרישע אַנאַליז (TGA) פון נאַטירלעכן ציטרין זויער טיף עוטעקטישן סאָלווענט (NADES) איז סיסטעמאַטיש דורכגעפירט געוואָרן אין דעם טעמפּעראַטור קייט פון צימער טעמפּעראַטור ביז 500 °C. ווי מען קען זען פון פיגורן 8a און b, איז דער ערשטער מאַסע פארלוסט ביז 100 °C געווען הויפּטזעכלעך צוליב דעם אַבזאָרבירטן וואַסער און דעם כיידריישאַן וואַסער פארבונדן מיט ציטרין זויער און ריין גליסערין. א באַדייטנדיק מאַסע ריטענשאַן פון בערך 88% איז באמערקט געוואָרן ביז 180 °C, וואָס איז געווען הויפּטזעכלעך צוליב דער דעקאָמפּאָזיציע פון ​​ציטרין זויער צו אַקאָניטיש זויער און די דערנאָך פאָרמירונג פון מעטילמאַלעיק אַנהידריד (III) ביי ווייטערדיקער הייצונג (פיגור 8b). העכער 180 °C, קען מען אויך באַמערקן אַ קלאָרע אויסזען פון אַקראָלעין (אַקרילאַלדעהייד) אין גליסערין, ווי געוויזן אין פיגור 8b37.
טערמאָגראַווימעטרישע אַנאַליז (TGA) פון גליסערין האָט אַנטפּלעקט אַ צוויי-שטאַפּל מאַסע-פאַרלוסט פּראָצעס. דער ערשטער שטאַפּל (180 ביז 220 °C) נעמט אַרײַן די פאָרמירונג פון אַקראָלעין, און דערנאָך אַ באַדײַטנדיק מאַסע-פאַרלוסט בײַ הויכע טעמפּעראַטורן פון 230 ביז 300 °C (פֿיגור 8a). ווי די טעמפּעראַטור וואַקסט, ווערן אַצעטאַלדעכייד, קאַרבאָן-דייאַקסייד, מעטאַן און וואַסערשטאָף געשאפן סיקווענשעל. באַמערקענסווערט, נאָר 28% פון דער מאַסע איז געבליבן בײַ 300 °C, וואָס סאַגדזשעסטירט אַז די אינטרינסישע אייגנשאַפטן פון NADES 8(a)38,39 קענען זײַן דעפעקטיוו.
כדי צו באַקומען אינפֿאָרמאַציע וועגן דער פֿאָרמירונג פֿון נײַע כעמישע פֿאַרבינדונגען, זענען פֿריש צוגעגרייטע סאַספּענשאַנז פֿון נאַטירלעכע טיפֿע עוטעקטיקע סאָלווענטן (NADES) אַנאַליזירט געוואָרן דורך פֿוריע טראַנספֿאָרם אינפֿראַרעד ספּעקטראָסקאָפּיע (FTIR). די אַנאַליז איז דורכגעפֿירט געוואָרן דורך פֿאַרגלײַכן דעם ספּעקטרום פֿון דער NADES סאַספּענשאַן מיט די ספּעקטראַ פֿון ריינער ציטרישער זויער (CA) און גליסערין (Gly). דער CA ספּעקטרום האָט געוויזן קלאָרע שפּיצן בײַ 1752 1/cm און 1673 1/cm, וואָס רעפּרעזענטירן די אויסשטרעקנדיקע ווײַבראַציעס פֿון דער C=O פֿאַרבינדונג און זענען אויך כאַראַקטעריסטיש פֿאַר CA. דערצו, איז אַ באַדײַטנדיקע פֿאַרשייבונג אין דער OH בענדינג ווײַבראַציע בײַ 1360 1/cm באַאָבאַכטעט געוואָרן אין דער פֿינגערפּרינט געגנט, ווי געוויזן אין פֿיגור 9.
אזוי אויך, אין פאל פון גליצערין, די פארשייבונגען פון OH אויסשטרעקן און בייגן ווייבריישאַנז זענען געפונען געווארן ביי כוואַליע נומערן פון 3291 1/cm און 1414 1/cm, בהתאמה. איצט, דורך אנאליזירן דעם ספּעקטרום פון די צוגעגרייטע NADES, איז געפונען געווארן א באדייטנדע פארשייבונג אין דעם ספּעקטרום. ווי געוויזן אין פיגור 7, די אויסשטרעקן ווייבריישאַן פון די C=O בונד האט זיך גערוקט פון 1752 1/cm צו 1720 1/cm און די בייגן ווייבריישאַן פון די -OH בונד פון גליצערין האט זיך גערוקט פון 1414 1/cm צו 1359 1/cm. די פארשייבונגען אין כוואַליע נומערן ווייזן אויף די ענדערונג אין עלעקטראָנעגאַטיוויטי, וואָס ווייזן אויף די פאָרמירונג פון נייע כעמישע בונדן אין דער סטרוקטור פון NADES.