Spas ji bo serdana nature.com. Guhertoya geroka ku hûn bikar tînin piştgiriya CSS-ê bi sînor e. Ji bo ezmûna çêtirîn, em pêşniyar dikin ku guhertoya herî dawî ya gerokê bikar bînin (an jî moda lihevhatinê di Internet Explorer-ê de vemirînin). Wekî din, ji bo misogerkirina piştgiriya domdar, ev malper dê şêwaz an JavaScript-ê tê de negire.
Berfirehbûna şîlê di rezervuarên klastîk de pirsgirêkên girîng diafirîne, ku dibe sedema bêîstîqrariya bîrên bîrê. Ji ber sedemên jîngehê, karanîna şilava sondajê ya li ser bingeha avê bi astengkerên şîlê yên zêdekirî li ser şilava sondajê ya li ser bingeha petrolê tê tercîh kirin. Şilavên îyonîk (IL) wekî astengkerên şîlê ji ber taybetmendiyên xwe yên mîhengbar û taybetmendiyên elektrostatîk ên bihêz gelek bala xwe kişandine. Lêbelê, şilavên îyonîk (IL) yên li ser bingeha îmîdazolîl, ku bi berfirehî di şilavên sondajê de têne bikar anîn, îspat kirine ku jehrîn, ne-biyodegradable û biha ne. Çareserên eutektîk ên kûr (DES) wekî alternatîfek erzantir û kêmtir jehrîn ji şilavên îyonîk têne hesibandin, lê dîsa jî ew ji domdariya jîngehê ya pêwîst kêmtir in. Pêşketinên dawî di vî warî de bûne sedema danasîna çareserkerên eutektîk ên kûr ên xwezayî (NADES), ku bi dostaniya xwe ya rastîn a jîngehê têne zanîn. Vê lêkolînê NADES lêkolîn kir, ku asîda sîtrîk (wekî qebûlkerê girêdana hîdrojenê) û glîserol (wekî donorê girêdana hîdrojenê) wekî lêzêdekirina şilava sondajê dihewîne. Şilavên sondajê yên li ser bingeha NADES li gorî API 13B-1 hatin pêşxistin û performansa wan bi şilavên sondajê yên li ser bingeha klorîda potasyûmê, şilavên îyonîk ên li ser bingeha îmîdazolyûmê, û şilavên sondajê yên li ser bingeha klorîda kolîn:urea-DES re hate berhev kirin. Taybetmendiyên fîzîkî-kîmyewî yên NADES-ên xwedan taybetmendî bi hûrgulî têne vegotin. Taybetmendiyên reolojîk, windabûna şilavê, û taybetmendiyên astengkirina şîlê yên şilava sondajê di dema lêkolînê de hatin nirxandin, û hate nîşandan ku di rêjeya 3% NADES de, rêjeya stresa berdestbûnê/vîskozîteya plastîk (YP/PV) zêde bû, qalindahiya keka heriyê 26% kêm bû, û qebareya fîltratê 30.1% kêm bû. Bi taybetî, NADES rêjeyek astengkirina berfirehbûnê ya berbiçav a 49.14% bi dest xist û hilberîna şîlê 86.36% zêde kir. Ev encam bi şiyana NADES-ê ve girêdayî ne ku çalakiya rûberê, potansiyela zeta, û mesafeya navbera qatan a gilan biguherîne, ku di vê gotarê de têne nîqaş kirin da ku mekanîzmayên bingehîn werin fam kirin. Tê payîn ku ev şilava sondajê ya domdar bi peydakirina alternatîfek ne-jehrîn, lêçûn-bandor û pir bibandor ji bo astengkerên korozyona şîlê yên kevneşopî, di pîşesaziya sondajê de şoreşekê çêbike, û rê li ber pratîkên sondajê yên dostane yên jîngehê veke.
Şîl kevirekî piralî ye ku hem wekî çavkanî û hem jî wekî rezervuarê hîdrokarbonan kar dike, û avahiya wê ya poroz1 potansiyela hem ji bo hilberîn û hem jî ji bo hilanîna van çavkaniyên hêja peyda dike. Lêbelê, şîl dewlemendê mîneralên gil e wekî montmorillonite, smectite, kaolinite û illit, ku dema ku dikeve nav avê wê meyla werimandinê dike, ku di dema operasyonên kolandinê de dibe sedema bêîstîqrariya bîrê2,3. Ev pirsgirêk dikarin bibin sedema dema ne-berhemdar (NPT) û komek pirsgirêkên operasyonê yên wekî boriyên asê, gera winda ya heriyê, hilweşîna bîrê û qirêjbûna bitê, ku dema vegerandinê û lêçûn zêde dike. Bi kevneşopî, şilavên kolandina li ser bingeha petrolê (OBDF) ji ber şiyana wan a li hember berfirehbûna şîl li ber xwe didin4, ji bo formasyonên şîl bijartina bijarte bûne. Lêbelê, karanîna şilavên kolandina li ser bingeha petrolê lêçûnên bilindtir û xetereyên jîngehê dihewîne. Şilavên kolandina li ser bingeha sentetîk (SBDF) wekî alternatîfek hatine hesibandin, lê guncanbûna wan di germahiyên bilind de ne têrker e. Şilavên kolandina li ser bingeha avê (WBDF) çareseriyek balkêş in ji ber ku ew ji OBDF5 ewletir, dostanetir ji bo jîngehê û bi lêçûnek maqûltir in. Ji bo zêdekirina şiyana astengkirina şîlê ya WBDF-ê, di nav de astengkerên kevneşopî yên wekî klorîda potasyûm, lîm, sîlîkat û polîmer, gelek astengkerên şîlê hatine bikar anîn. Lêbelê, van astengkeran di warê bandor û bandora jîngehê de sînorkirin hene, nemaze ji ber rêjeya bilind a K+ di astengkerên klorîda potasyûm û hesasiyeta pH-ê ya sîlîkatan de. 6 Lêkolîneran îhtîmala karanîna şilekên îyonîk wekî lêzêdekirina şileka sondajê ji bo baştirkirina reolojiya şileka sondajê û pêşîgirtina li werimîna şîlê û çêbûna hîdratê lêkolîn kirine. Lêbelê, ev şilekên îyonîk, nemaze yên ku katyonên îmîdazolîl dihewînin, bi gelemperî jehrîn, biha, ne-biyodegradable ne, û pêvajoyên amadekariyê yên tevlihev hewce dikin. Ji bo çareserkirina van pirsgirêkan, mirovan dest bi lêgerîna alternatîfek aborîtir û hawîrdorparêztir kirin, ku ev yek bû sedema derketina holê ya çareserkerên eutektîk ên kûr (DES). DES tevliheviyek eutektîk e ku ji hêla donorek girêdana hîdrojenê (HBD) û qebûlkerek girêdana hîdrojenê (HBA) ve di rêjeyek molar û germahiyek taybetî de tê çêkirin. Van tevlihevên eutektîk xalên helandinê yên ji pêkhateyên xwe yên takekesî kêmtir in, bi giranî ji ber nelokalîzasyona bargiraniyê ya ku ji hêla girêdanên hîdrojenê ve çêdibe. Gelek faktor, di nav de enerjiya torê, guherîna entropiyê, û têkiliyên di navbera anyon û HBD de, di kêmkirina xala helandina DES de roleke sereke dilîzin.
Di lêkolînên berê de, ji bo çareserkirina pirsgirêka berfirehbûna şêlê, gelek lêzêde li şilava sondajê ya li ser bingeha avê hatine zêdekirin. Bo nimûne, Ofei û hevkarên wî 1-butyl-3-methylimidazolium chloride (BMIM-Cl) zêde kirine, ku stûriya keka heriyê bi girîngî kêm kiriye (heta %50) û nirxa YP/PV bi 11 di germahiyên cûda de kêm kiriye. Huang û hevkarên wî şilavên îyonîk (bi taybetî, 1-hexyl-3-methylimidazolium bromide û 1,2-bis(3-hexylimidazol-1-yl)etan bromide) bi hev re bi perçeyên Na-Bt re bikar anîn û werimîna şêlê bi rêzê ve bi %86.43 û %94.17 kêm kirine12. Wekî din, Yang û hevkarên wî 1-vinyl-3-dodecylimidazolium bromide û 1-vinyl-3-tetradecylimidazolium bromide bikar anîn da ku werimîna şêlê bi rêzê ve bi %16.91 û %5.81 kêm bikin. 13 Yang û hevkarên wî her wiha 1-vînîl-3-etîlîmîdazolîûm bromîd bikar anîn û berfirehbûna şêlê bi rêjeya 31.62% kêm kir di heman demê de vegerandina şêlê li rêjeya 40.60% parast.14 Wekî din, Luo û hevkarên wî 1-oktîl-3-metîlîmîdazolîûm tetrafluoroborat bikar anîn da ku werimîna şêlê bi rêjeya 80% kêm bikin.15, 16 Dai û hevkarên wî kopolîmerên şileya îyonîk bikar anîn da ku şêlê asteng bikin û li gorî astengkerên amîn zêdebûnek 18% di vegerandina xêzikî de bi dest xistin.17
Şileyên îyonîk bi xwe hin dezavantajên wan hene, ku ev yek zanyar neçar kir ku li alternatîfên hawîrdorparêztir ji şileyên îyonîk bigerin, û bi vî awayî DES ji dayik bû. Hanjia yekem kes bû ku çareserkerên eutektîk ên kûr (DES) bikar anî ku ji asîda propîyonîk a klorîda vînîl (1:1), asîda propîyonîk a klorîda vînîl (3-fenîlpropîyonîk (1:2), û asîda 3-merkaptopropîyonîk + asîda îtakonic + klorîda vînîl (1:1:2) pêk dihat, ku werimîna bentonîtê bi rêzê ve %68, %58 û %58 asteng kir18. Di ceribandinek azad de, MH Rasul rêjeyek 2:1 a glîserol û karbonata potasyûmê (DES) bikar anî û werimîna nimûneyên şîlê bi girîngî %87 kêm kir19,20. Ma urea:klorîda vînîl bikar anî da ku berfirehbûna şîlê bi girîngî %67 kêm bike.21 Rasul û yên din. Têkeliya DES û polîmer wekî astengkerek şîlê ya du-çalak hate bikar anîn, ku bandorek astengkirina şîlê ya hêja bi dest xist22.
Her çend çareserkerên eutektîk ên kûr (DES) bi gelemperî wekî alternatîfek kesktir ji şilekên îyonîk têne hesibandin, ew di heman demê de pêkhateyên potansiyel ên jehrîn ên wekî xwêyên amonyûmê jî dihewînin, ku dostanebûna wan a ji bo jîngehê gumanbar dike. Ev pirsgirêk bûye sedema pêşkeftina çareserkerên eutektîk ên kûr ên xwezayî (NADES). Ew hîn jî wekî DES têne dabeş kirin, lê ji made û xwêyên xwezayî pêk tên, di nav de klorîda potasyûmê (KCl), klorîda kalsiyûmê (CaCl2), xwêyên Epsom (MgSO4.7H2O), û yên din. Têkelên potansiyel ên pirjimar ên DES û NADES qadek fireh ji bo lêkolînê di vê qadê de vedikin û tê payîn ku di gelek waran de serlêdan bibînin. Çend lêkolîneran bi serkeftî têkelên DES-ê yên nû pêş xistine ku di gelek serlêdanan de bandorker bûne. Mînakî, Naser et al. 2013 DES-a li ser bingeha karbonata potasyûmê sentez kirin û taybetmendiyên wê yên termofîzîkî lêkolîn kirin, ku paşê di warên astengkirina hîdratê, lêzêdekirina şilava sondajê, delignification û nanofibrillation de serlêdan dîtin. 23 Jordy Kim û hevkarên wî NADES-a li ser bingeha asîda askorbîk pêş xistin û taybetmendiyên wê yên antîoksîdan di gelek serlêdanan de nirxandin. 24 Christer û hevkarên wî NADES-a li ser bingeha asîda sîtrîk pêş xistin û potansiyela wê wekî alîkarek ji bo hilberên kolajenê destnîşan kirin. 25 Liu Yi û hevkarên wî serîlêdanên NADES-ê wekî medyaya derxistin û kromatografiyê di nirxandinek berfireh de kurt kirin, di heman demê de Misan û hevkarên wî serîlêdanên serketî yên NADES-ê di sektora çandinî-xwarinê de nîqaş kirin. Pêdivî ye ku lêkolînerên şilava sondajê dest pê bikin ku bala xwe bidin bandora NADES-ê di serîlêdanên xwe de. dawî. Di sala 2023-an de, Rasul û hevkarên wî tevliheviyên cûda yên çareserkerên eutektîk ên kûr ên xwezayî yên li ser bingeha asîda askorbîk26, klorîda kalsiyûm27, klorîda potasyûm28 û xwêya Epsom29 bikar anîn û astengkirina şîlê û vegerandina şîlê ya berbiçav bi dest xistin. Ev lêkolîn yek ji lêkolînên pêşîn e ku NADES (bi taybetî formulasyona asîda sîtrîk û glîserolê) wekî astengkerek şîlê ya dostane ji bo jîngehê û bibandor di şilavên sondajê yên li ser bingeha avê de destnîşan kir, ku xwedan aramiya jîngehê ya hêja, şiyana astengkirina şîlê ya çêtir û performansa şilavê ya çêtir e li gorî astengkerên kevneşopî yên wekî KCl, şilavên îyonîk ên li ser bingeha îmîdazolîl û DES-a kevneşopî.
Lêkolîn dê amadekirina navxweyî ya NADES-ê ya li ser bingeha asîda sîtrîk (CA) û dûv re taybetmendiyên fîzîkî-kîmyewî yên berfireh û karanîna wê wekî lêzêdekerek şilava sondajê ji bo nirxandina taybetmendiyên şilava sondajê û şiyana wê ya astengkirina werimandinê bigire nav xwe. Di vê lêkolînê de, CA dê wekî qebûlkerek girêdana hîdrojenê tevbigere dema ku glîserol (Gly) dê wekî donorek girêdana hîdrojenê tevbigere ku li gorî pîvanên ceribandina MH-ê ji bo avakirin/hilbijartina NADES di lêkolînên astengkirina şîlê de hatî hilbijartin30. Spektroskopiya înfrared a veguherîna Fourier (FTIR), difraksiyona tîrêjên X (XRD) û pîvandina potansiyela zeta (ZP) dê têkiliyên NADES-gil û mekanîzmaya bingehîn a astengkirina werimandina gil ronî bikin. Wekî din, ev lêkolîn dê şilava sondajê ya li ser bingeha CA NADES bi DES32-ê li ser bingeha 1-etîl-3-metîlîmîdazolyûm klorîd [EMIM]Cl7,12,14,17,31, KCl û klorîda kolîn:urea (1:2) bide ber hev da ku bandora wan di astengkirina şîlê û baştirkirina performansa şilava sondajê de lêkolîn bike.
Asîda sîtrîk (monohîdrat), glîserol (99 USP), û urea ji EvaChem, Kuala Lumpur, Malezya hatin kirîn. Klorîda kolîn (>98%), [EMIM]Cl 98%, û klorîda potasyûmê ji Sigma Aldrich, Malezya hatin kirîn. Strukturên kîmyewî yên hemî kîmyewîyan di Şekil 1 de têne nîşandan. Diyagrama kesk kîmyewîyên sereke yên ku di vê lêkolînê de hatine bikar anîn berawird dike: şileya îyonîk a îmîdazolîl, klorîda kolîn (DES), asîda sîtrîk, glîserol, klorîda potasyûmê, û NADES (asîda sîtrîk û glîserol). Tabloya jîngehparêziya kîmyewîyên ku di vê lêkolînê de hatine bikar anîn di Tabloya 1 de tê pêşkêş kirin. Di tabloyê de, her kîmyewî li gorî jehrîbûn, hilweşîna biyolojîk, lêçûn û domdariya jîngehê tê nirxandin.
Pêkhateyên kîmyayî yên materyalên ku di vê lêkolînê de hatine bikar anîn: (a) asîda sîtrîk, (b) [EMIM]Cl, (c) klorîda kolîn, û (d) glîserol.
Namzetên donor û qebûlkerê girêdana hîdrojenê (HBD) û qebûlkerê girêdana hîdrojenê (HBA) ji bo pêşxistina NADES-ên li ser bingeha CA (çareserkera eutektîk a kûr a xwezayî) li gorî pîvanên hilbijartinê yên MH 30-ê bi baldarî hatin hilbijartin, ku ji bo pêşxistina NADES-an wekî astengkerên şîlê yên bi bandor hatine armanc kirin. Li gorî vê pîvanê, pêkhateyên ku hejmareke mezin ji donor û qebûlkerên girêdana hîdrojenê û her weha komên fonksiyonel ên polar hene, ji bo pêşxistina NADES-an guncan têne hesibandin.
Herwiha, di vê lêkolînê de şileya îyonîk [EMIM]Cl û çareserkera eutektîk a kûr a klorîda kolîn:urea (DES) ji bo berawirdkirinê hatin hilbijartin ji ber ku ew bi berfirehî wekî lêzêdekirina şileya sondajê têne bikar anîn33,34,35,36. Wekî din, klorîda potasyûmê (KCl) ji ber ku ew înhibitorek hevpar e, hat berawirdkirin.
Asîda sîtrîk û glîserol bi rêjeyên molar ên cuda hatin tevlihevkirin da ku tevliheviyên ewtektîk werin bidestxistin. Vekolîna dîtbarî nîşan da ku tevliheviya ewtektîk şilekek homojen, zelal û bê tîrêjî bû, ku nîşan dide ku donorê girêdana hîdrojenê (HBD) û qebûlkerê girêdana hîdrojenê (HBA) di vê pêkhateya ewtektîk de bi serkeftî hatine tevlihevkirin. Ceribandinên pêşîn hatin kirin da ku tevgera pêvajoya tevlihevkirina HBD û HBA ya girêdayî germahiyê were çavdêrîkirin. Li gorî wêjeya berdest, rêjeya tevliheviyên ewtektîk di sê germahiyên taybetî yên li jor 50 °C, 70 °C û 100 °C de hate nirxandin, ku nîşan dide ku germahiya ewtektîk bi gelemperî di navbera 50-80 °C de ye. Ji bo pîvandina rast a pêkhateyên HBD û HBA, balansek dîjîtal a Mettler hate bikar anîn, û plakaya germ a Thermo Fisher ji bo germkirin û tevlihevkirina HBD û HBA di 100 rpm de di bin şert û mercên kontrolkirî de hate bikar anîn.
Taybetmendiyên termofîzîkî yên çareserkera eutektîk a kûr a me (DES) a sentezkirî, di nav de tîrbûn, tansiyona rûberî, endeksa şikestinê û vîskozîtî, di navbera 289.15 û 333.15 K de bi awayekî rast hatin pîvandin. Divê bê zanîn ku ev rêza germahiyê bi giranî ji ber sînorkirinên alavên heyî hatiye hilbijartin. Analîza berfireh lêkolînek kûr a taybetmendiyên termofîzîkî yên cûrbecûr ên vê formulasyona NADES vedihewîne, ku tevgera wan di rêzek germahiyê de eşkere dike. Balkişandina li ser vê rêza germahiyê ya taybetî têgihîştinê li ser taybetmendiyên NADES peyda dike ku ji bo hejmarek serlêdanan girîng in.
Tansiyona rûyê NADES-ê ya amadekirî di navbera 289.15 û 333.15 K de bi karanîna pîvana tansiyona navrûyî (IFT700) hate pîvandin. Dilopên NADES-ê di odeyek tijî bi mîqdarek mezin a şilekê de bi karanîna derziyek kapîlar di bin şert û mercên germahî û zextê yên taybetî de têne çêkirin. Sîstemên wênekirinê yên nûjen parametreyên geometrîkî yên guncaw destnîşan dikin da ku tansiyona navrûyî bi karanîna hevkêşeya Laplace hesab bikin.
Refraktometreyek ATAGO ji bo destnîşankirina îndeksa şikestinê ya NADES-ên nû amadekirî di navbera germahiya 289.15 û 333.15 K de hate bikar anîn. Amûr modulek germî bikar tîne da ku germahiyê rêk bixe da ku pileya şikestina ronahiyê texmîn bike, û hewcedariya serşokek avê ya bi germahiya sabît ji holê rake. Divê rûyê prîzmayê yê refraktometreyê were paqij kirin û çareseriya nimûneyê bi rengek wekhev li ser wê were belav kirin. Bi çareseriyek standard a naskirî kalibr bikin, û dûv re îndeksa şikestinê ji ekranê bixwînin.
Vîskozîteya NADES-a amadekirî di navbera germahiya 289.15 û 333.15 K de bi karanîna vîskozometreyeke zivirî ya Brookfield (cureya krîyojenîk) bi rêjeya birînê ya 30 rpm û mezinahiya milê 6 hate pîvandin. Vîskozometre vîskozîteyê bi destnîşankirina torka pêwîst ji bo zivirandina milê bi leza sabît di nimûneya şilekê de dipîve. Piştî ku nimûne li ser ekranê di bin milê de tê danîn û tê tengkirin, vîskozometre vîskozîteyê bi centipoise (cP) nîşan dide, ku agahdariya hêja li ser taybetmendiyên reolojîk ên şilekê peyda dike.
Ji bo destnîşankirina densiteya çareserkera eutektîk a kûr a xwezayî ya teze amadekirî (NDEES) di navbera germahiya 289.15–333.15 K de, pîvanek densiteya veguhêzbar a DMA 35 Basic hate bikar anîn. Ji ber ku cîhaz germkerek çêkirî tune ye, divê berî karanîna pîvana densiteya NADES ew ji berê ve bigihîje germahiya diyarkirî (± 2 °C). Bi kêmî ve 2 ml nimûneyê bi rêya lûleyê bikişînin, û densite dê tavilê li ser ekranê were xuyang kirin. Hêjayî gotinê ye ku ji ber nebûna germkerek çêkirî, encamên pîvandinê xeletiyek ± 2 °C heye.
Ji bo nirxandina pH-ya NADES-a nû amadekirî di navbera germahiya 289.15–333.15 K de, me pH-pîvana sermaseya Kenis bikar anî. Ji ber ku amûrek germkirinê ya çêkirî tune ye, NADES pêşî bi karanîna plakaya germkirinê heta germahiya xwestî (±2 °C) hate germ kirin û dûv re rasterast bi pH-pîvanek hate pîvandin. Proba pH-pîvanê bi tevahî di NADES-ê de bihelînin û piştî ku xwendin stabîl bû nirxa dawîn tomar bikin.
Analîza termogravîmetrîk (TGA) ji bo nirxandina aramiya germî ya çareserkerên eutektîk ên kûr ên xwezayî (NADES) hate bikar anîn. Nimûne di dema germkirinê de hatin analîzkirin. Bi karanîna hevsengiyek rastbûna bilind û bi baldarî şopandina pêvajoya germkirinê, nexşeyek windabûna girseyî li hember germahiyê hate çêkirin. NADES ji 0 heta 500 °C bi rêjeya 1 °C di hûrdemê de hate germ kirin.
Ji bo destpêkirina pêvajoyê, divê nimûneya NADES bi tevahî were tevlihevkirin, homojenîzekirin û şilbûna rûyê wê were rakirin. Nimûneya amadekirî dû re di kuveteke TGA de tê danîn, ku bi gelemperî ji materyalek bêbandor wekî alumînyûmê tê çêkirin. Ji bo misogerkirina encamên rast, amûrên TGA bi karanîna materyalên referansê, bi gelemperî standardên giraniyê, têne kalibrkirin. Piştî kalibrkirinê, ceribandina TGA dest pê dike û nimûne bi rengek kontrolkirî, bi gelemperî bi rêjeyek sabît tê germ kirin. Çavdêriya domdar a têkiliya di navbera giraniya nimûneyê û germahiyê de beşek sereke ya ceribandinê ye. Amûrên TGA daneyên li ser germahî, giranî û parametreyên din ên wekî herikîna gazê an germahiya nimûneyê berhev dikin. Dema ku ceribandina TGA qediya, daneyên berhevkirî têne analîzkirin da ku guherîna giraniya nimûneyê wekî fonksiyonek germahiyê were destnîşankirin. Ev agahî di destnîşankirina rêzeyên germahiyê yên bi guhertinên fîzîkî û kîmyewî yên di nimûneyê de, di nav de pêvajoyên wekî helandin, buharbûn, oksîdasyon an hilweşandinê de, bi qîmet e.
Şileya sondajê ya li ser bingeha avê bi baldarî li gorî standarda API 13B-1 hatiye formulekirin, û pêkhateya wê ya taybetî di Tabloya 2-an de ji bo referansê hatiye navnîş kirin. Asîda sîtrîk û glîserol (99 USP) ji Sigma Aldrich, Malezya hatin kirîn da ku çareserkera eutektîk a kûr a xwezayî (NADES) amade bikin. Wekî din, astengkerê şîlê yê kevneşopî klorîda potasyûm (KCl) jî ji Sigma Aldrich, Malezya hat kirîn. 1-etîl, 3-metîlîmîdazolyûm klorîd ([EMIM]Cl) bi paqijiya ji %98 zêdetir ji ber bandora wê ya girîng di baştirkirina reolojiya şileya sondajê û astengkirina şîlê de, ku di lêkolînên berê de hatiye piştrast kirin, hat hilbijartin. Hem KCl û hem jî ([EMIM]Cl) dê di analîza berawirdî de werin bikar anîn da ku performansa astengkirina şîlê ya NADES were nirxandin.
Gelek lêkolîner tercîh dikin ku perçeyên bentonîtê bikar bînin da ku werimîna şêlê lêkolîn bikin ji ber ku bentonît heman koma "montmorillonite" dihewîne ku dibe sedema werimîna şêlê. Bidestxistina nimûneyên rastîn ên navika şêlê dijwar e ji ber ku pêvajoya derxistina navikê şêlê bêîstîqrar dike, di encamê de nimûneyên ku bi tevahî şêl nînin lê bi gelemperî tevlîheviyek ji qatên kevirê qûm û kevirê kilsê dihewînin çêdibin. Wekî din, nimûneyên şêlê bi gelemperî komên montmorillonite yên ku dibin sedema werimîna şêlê tune ne û ji ber vê yekê ji bo ceribandinên astengkirina werimandinê ne guncaw in.
Di vê lêkolînê de, me perçeyên bentonîtê yên ji nû ve hatine çêkirin bi qasî 2.54 cm bi kar anîn. Granul bi pêlkirina 11.5 gram toza bentonîtê sodyûmê di presa hîdrolîk de bi zexta 1600 psi hatin çêkirin. Qalindahiya granulan berî ku di dîlatometreyek xêzikî (LD) de werin danîn, bi rastî hate pîvandin. Dûv re perçe di nimûneyên şilava sondajê de hatin danîn, di nav de nimûneyên bingehîn û nimûneyên ku bi astengkerên ku ji bo pêşîgirtina li werimîna şêlê têne bikar anîn hatine derzîkirin. Guhertina di qalindahiya granulan de bi karanîna LD bi baldarî hate şopandin, bi pîvandinên ku di navberên 60-çirkeyan de ji bo 24 demjimêran têne tomar kirin.
Difraksiyona tîrêjên X nîşan da ku pêkhateya bentonîtê, nemaze pêkhateya wê ya 47% montmorillonite, faktorek sereke ye ji bo têgihîştina taybetmendiyên wê yên jeolojîk. Di nav pêkhateyên montmorillonite yên bentonîtê de, montmorillonite pêkhateya sereke ye, ku ji sedî 88.6ê tevahî pêkhateyan pêk tîne. Di heman demê de, kuartz ji sedî 29, îlît ji sedî 7 û karbonat jî ji sedî 9 pêk tîne. Beşek piçûk (nêzîkî 3.2%) tevlîheviyek ji îlît û montmorillonite ye. Wekî din, ew hêmanên şopîner ên wekî Fe2O3 (4.7%), aluminosîlîkata zîv (1.2%), muskovît (4%) û fosfat (2.3%) dihewîne. Wekî din, mîqdarên piçûk ên Na2O (1.83%) û sîlîkata hesin (2.17%) hene, ku dihêle ku meriv bi tevahî hêmanên pêkhatî yên bentonîtê û rêjeyên wan ên têkildar binirxîne.
Ev beşa lêkolîna berfireh taybetmendiyên reolojîk û parzûnkirinê yên nimûneyên şilava sondajê yên ku bi karanîna çareserkera eutektîk a kûr a xwezayî (NADES) hatine amadekirin û wekî lêzêdekerek şilava sondajê di konsantrasyonên cûda de (1%, 3% û 5%) hatine bikar anîn, bi hûrgulî rave dike. Nimûneyên şilava li ser bingeha NADES dûv re bi nimûneyên şilavê yên ji klorîda potasyûm (KCl), CC:urea DES (çareserkera eutektîk a kûr a klorîda kolîn:urea) û şilavên iyonîk pêk tên re hatin berhev kirin û analîz kirin. Di vê lêkolînê de hejmarek parametreyên sereke hatin vegirtin, di nav de xwendinên vîskozîteyê yên ku bi karanîna vîskozometreyek FANN berî û piştî ku di şert û mercên pîrbûnê de li 100°C û 150°C hatine bidestxistin. Pîvandin di leza zivirîna cûda de (3 rpm, 6 rpm, 300 rpm û 600 rpm) hatin girtin, ku rê dide analîzek berfireh a tevgera şilava sondajê. Daneyên ku hatine bidestxistin dûv re dikarin werin bikar anîn da ku taybetmendiyên sereke yên wekî xala berdestbûnê (YP) û vîskozîteya plastîk (PV) werin destnîşankirin, ku têgihîştinê li ser performansa şilavê di bin şert û mercên cûda de peyda dikin. Testên parzûnkirinê yên bi zexta bilind û germahiya bilind (HPHT) li 400 psi û 150°C (germahiya tîpîk di bîrên germahiya bilind de) performansa parzûnkirinê (qalindahiya kekê û qebareya parzûnkirinê) diyar dikin.
Ev beş alavên herî pêşketî, Grace HPHT Linear Dilatometer (M4600) bikar tîne da ku taybetmendiyên astengkirina werimîna şîlê yên şilavên sondajê yên me bi tevahî binirxîne. LSM makîneyek herî pêşketî ye ku ji du pêkhateyan pêk tê: kompaktorek plakayê û dîlatometerek xêzik (modela: M4600). Plaqeyên bentonît ji bo analîzê bi karanîna Grace Core/Plate Compactor hatin amadekirin. Dû re LSM daneyên werimîna tavilê li ser van plakeyan peyda dike, ku rê dide nirxandinek berfireh a taybetmendiyên astengkirina werimîna şîlê. Testên berfirehbûna şîlê di bin şert û mercên hawîrdorê de, ango 25°C û 1 psia, hatin kirin.
Testa aramiya şîlê ceribandinek sereke dihewîne ku pir caran wekî testa vejandina şîlê, testa daketina şîlê an testa belavbûna şîlê tê binavkirin. Ji bo destpêkirina vê nirxandinê, perçeyên şîlê li ser ekrana BSS ya #6 têne veqetandin û dûv re li ser ekrana #10 têne danîn. Dûv re perçe têne şandin tankek ragirtinê ku li wir bi şilavek bingehîn û heriya kolandinê ya ku NADES (Çareserkera Eutektîk a Kûr a Xwezayî) tê de heye têne tevlihev kirin. Gava din ew e ku tevlihevî ji bo pêvajoyek germkirina germ a dijwar di firinekê de were danîn, da ku piştrast bibe ku perçe û heriya bi tevahî têne tevlihev kirin. Piştî 16 demjimêran, perçe ji pulpê têne derxistin bi hiştina ku şîl hilweşe, ku di encamê de giraniya perçeyan kêm dibe. Testa vejandina şîlê piştî ku perçeyên şîlê di nav 24 demjimêran de di heriya kolandinê de di 150°C û 1000 psi. înç de hatin girtin, hate kirin.
Ji bo pîvandina vegerandina heriya şêlê, me ew bi rêya perdeyeke ziravtir (40 mesh) parzûn kir, paşê bi avê bi tevahî şuşt û di dawiyê de di firinekê de zuwa kir. Ev prosedûra dijwar dihêle ku em heriya vegerandî li gorî giraniya orîjînal texmîn bikin, û di dawiyê de rêjeya heriya şêlê ya bi serkeftî vegerandî hesab bikin. Çavkaniya nimûneyên şêlê ji Navçeya Niah, Navçeya Miri, Sarawak, Malezya ye. Berî ceribandinên belavbûn û vegerandinê, nimûneyên şêlê ji bo pîvandina pêkhateya wan a gil û piştrastkirina guncawbûna wan ji bo ceribandinê, analîzek berfireh a difraksiyona tîrêjên X (XRD) derbas kirin. Pêkhateya mîneral a gil a nimûneyê wiha ye: îlît 18%, kaolînît 31%, klorît 22%, vermîkulît 10%, û mîka 19%.
Tansiyona rûvî faktoreke sereke ye ku kontrol dike ku katyonên avê bi rêya çalakiya kapîlar derbasî mîkroporên şêlê dibin, ku dê di vê beşê de bi berfirehî were lêkolîn kirin. Ev gotar rola tansiyona rûvî di taybetmendiya hevgirtî ya şilavên sondajê de vedikole, bandora wê ya girîng li ser pêvajoya sondajê, nemaze astengkirina şêlê, destnîşan dike. Me tensiometreyek navrûyî (IFT700) bikar anî da ku tansiyona rûvî ya nimûneyên şilava sondajê bi rastî bipîvin, ku aliyek girîng a tevgera şilavê di çarçoveya astengkirina şêlê de eşkere kir.
Ev beş bi berfirehî li ser mesafeya qata-d, ku mesafeya navbera qatan a di navbera qatên alumînosîlîkat û qatek alumînosîlîkat di nav gil de ye, nîqaş dike. Analîzê nimûneyên heriya şil ên ku 1%, 3% û 5% CA NADES, û her weha 3% KCl, 3% [EMIM]Cl û 3% DES-a li ser bingeha CC:urea dihewîne, ji bo berawirdkirinê veşart. Difraktometreyek tîrêjên X-ê ya herî pêşkeftî (D2 Phaser) ku li 40 mA û 45 kV bi tîrêjiya Cu-Kα (λ = 1.54059 Å) dixebite, roleke girîng di tomarkirina lûtkeyên difraksiyona tîrêjên X-ê yên hem nimûneyên Na-Bt-ê yên şil û hem jî yên hişk de lîst. Sepandina hevkêşeya Bragg dihêle ku mesafeya qata-d bi rastî were destnîşankirin, bi vî rengî agahdariya hêja li ser tevgera gil peyda dike.
Ev beş amûra pêşketî ya Malvern Zetasizer Nano ZSP bikar tîne da ku potansiyela zeta bi awayekî rast bipîve. Vê nirxandinê agahdariyên hêja li ser taybetmendiyên barkirinê yên nimûneyên heriya şilkirî yên ku 1%, 3%, û 5% CA NADES, û her weha 3% KCl, 3% [EMIM]Cl, û 3% DES-a li ser bingeha CC:urea ji bo analîza berawirdî hene peyda kir. Ev encam beşdarî têgihîştina me ya li ser aramiya pêkhateyên koloîdî û têkiliyên wan di şilavan de dibin.
Nimûneyên gil berî û piştî ku bi çareserkera eutektîk a kûr a xwezayî (NADES) re rû bi rû man, bi karanîna mîkroskopa elektronîkî ya şopandina belavbûna zeviyê ya Zeiss Supra 55 VP (FESEM) ku bi tîrêjên X yên belavkirina enerjiyê (EDX) ve hatî sazkirin, hatin lêkolîn kirin. Çareseriya wênekirinê 500 nm bû û enerjiya tîrêjên elektronan 30 kV û 50 kV bû. FESEM dîtbarîkirina bi çareseriya bilind a morfolojiya rûber û taybetmendiyên avahîsaziyê yên nimûneyên gil peyda dike. Armanca vê lêkolînê ew bû ku bi berawirdkirina wêneyên berî û piştî rû bi rû man hatine bidestxistin, agahdarî li ser bandora NADES li ser nimûneyên gil were bidestxistin.
Di vê lêkolînê de, teknolojiya mîkroskopiya elektronî ya şopandina emîsyona zeviyê (FESEM) ji bo lêkolîna bandora NADES li ser nimûneyên gil di asta mîkroskopîk de hate bikar anîn. Armanca vê lêkolînê ew e ku serîlêdanên potansiyel ên NADES û bandora wê li ser morfolojiya gil û mezinahiya navînî ya perçeyan ronî bike, ku dê agahdariya hêja ji bo lêkolînên di vî warî de peyda bike.
Di vê lêkolînê de, barên çewtiyê ji bo danasîna dîtbarî ya guherbarî û nezelaliya rêjeya çewtiyê ya navînî (AMPE) di navbera şert û mercên ceribandinê de hatin bikar anîn. Li şûna xêzkirina nirxên AMPE yên takekesî (ji ber ku xêzkirina nirxên AMPE dikare trendan veşêre û guherînên piçûk zêde bike), me barên çewtiyê bi karanîna qaîdeya 5% hesab kirin. Ev rêbaz piştrast dike ku her barek çewtiyê navbera ku tê payîn ku navbera baweriya 95% û 100% nirxên AMPE tê de bin temsîl dike, bi vî rengî kurteyek zelaltir û kurttir a belavkirina daneyan ji bo her şert û mercên ceribandinê peyda dike. Bi vî rengî, karanîna barên çewtiyê li ser bingeha qaîdeya 5% şîrovekirin û pêbaweriya temsîlkirinên grafîkî çêtir dike û dibe alîkar ku têgihîştinek berfirehtir a encaman û bandorên wan peyda bibe.
Di senteza çareserkerên eutektîk ên kûr ên xwezayî (NADES) de, di pêvajoya amadekirina navxweyî de çend parametreyên sereke bi baldarî hatin lêkolîn kirin. Van faktorên krîtîk germahî, rêjeya molar û leza tevlihevkirinê dihewîne. Ceribandinên me nîşan didin ku dema ku HBA (asîda sîtrîk) û HBD (glîserol) bi rêjeya molar a 1:4 di 50°C de têne tevlihev kirin, tevliheviyek eutektîk çêdibe. Taybetmendiya cihêreng a tevliheviya eutektîk xuyangiya wê ya zelal û homojen û nebûna sedîmentê ye. Bi vî rengî, ev gava sereke girîngiya rêjeya molar, germahî û leza tevlihevkirinê ronî dike, ku di nav wan de rêjeya molar faktora herî bandorker di amadekirina DES û NADES de bû, wekî ku di Wêne 2 de tê xuyang kirin.
Îndeksa şikestinê (n) rêjeya leza ronahiyê di valahiyekê de bi leza ronahiyê di navgînek duyemîn a tîrtir de nîşan dide. Îndeksa şikestinê ji bo çareserkerên eutektîk ên kûr ên xwezayî (NADES) balkêş e dema ku serîlêdanên hesas ên optîkî yên wekî biyosensor têne hesibandin. Îndeksa şikestinê ya NADES-a lêkolînkirî di 25 °C de 1.452 bû, ku bi awayekî balkêş ji ya glîserolê kêmtir e.
Hêjayî gotinê ye ku rêjeya şikestinê ya NADES bi germahiyê re kêm dibe, û ev meyl dikare bi formula (1) û Wêne 3 bi awayekî rast were vegotin, ku xeletiya rêjeya navînî ya mutleq (AMPE) digihîje 0%. Ev tevgera girêdayî germahiyê bi kêmbûna vîskozîtî û dendikê di germahiyên bilind de tê ravekirin, ku dibe sedema ku ronahî bi leza bilindtir di nav navînê re derbas bibe, ku di encamê de nirxek rêjeya şikestinê (n) kêmtir dibe. Ev encam têgihiştinên hêja li ser karanîna stratejîk a NADES di hestiyariya optîkî de peyda dikin, û potansiyela wan ji bo sepanên biyosensorê ronî dikin.
Tansiyona rûberî, ku meyla rûberek şilekî ya kêmkirina rûbera xwe nîşan dide, di nirxandina guncawbûna çareserkerên eutektîk ên kûr ên xwezayî (NADES) ji bo sepanên li ser bingeha zexta kapîlar de pir girîng e. Lêkolînek li ser tansiyona rûberî di navbera germahiyê de 25-60 °C agahdariyên hêja peyda dike. Di 25 °C de, tansiyona rûberî ya NADES-a li ser bingeha asîda sîtrîk 55.42 mN/m bû, ku ji ya av û glîserolê pir kêmtir e. Wêne 4 nîşan dide ku tansiyona rûberî bi zêdebûna germahiyê re pir kêm dibe. Ev diyarde dikare bi zêdebûna enerjiya kînetîk a molekulî û paşê kêmbûna hêzên kişandina navbera molekulan were ravekirin.
Meyla kêmbûna xêzikî ya tansiyona rûvî ya ku di NADES-a lêkolînkirî de tê dîtin, dikare bi hevkêşeya (2) baş were îfade kirin, ku têkiliya bingehîn a matematîkî di navbera germahiyê de 25-60 °C nîşan dide. Grafîka di Şekil 4-an de bi zelalî meyla tansiyona rûvî bi germahiyê re bi xeletiya rêjeya navînî ya mutleq (AMPE) ya 1.4% nîşan dide, ku rastbûna nirxên tansiyona rûvî yên hatine ragihandin diyar dike. Van encaman bandorên girîng li ser têgihîştina tevgera NADES û sepanên wê yên potansiyel hene.
Têgihîştina dînamîkên dendika çareserkerên eutektîk ên kûr ên xwezayî (NADES) ji bo hêsankirina sepandina wan di gelek lêkolînên zanistî de girîng e. Dendika NADES-ên li ser bingeha asîda sîtrîk li 25°C 1.361 g/cm3 e, ku ji dendika glîserola bingehîn bilindtir e. Ev cûdahî dikare bi zêdekirina qebûlkerek girêdana hîdrojenê (asîda sîtrîk) li glîserolê were ravekirin.
Eger NADES-a li ser bingeha sîtrat wekî mînak were girtin, dendika wê di 60°C de dadikeve 1.19 g/cm3. Zêdebûna enerjiya kînetîk di dema germkirinê de dibe sedema belavbûna molekulên NADES, û dibe sedema dagirkirina wan di qebareyek mezintir de, ku di encamê de dendik kêm dibe. Kêmbûna dendikê ya çavdêrîkirî têkiliyek xêzikî ya diyarkirî bi zêdebûna germahiyê re nîşan dide, ku dikare bi awayekî rast bi formula (3) were îfade kirin. Wêne 5 van taybetmendiyên guherîna dendika NADES bi xeletiyek rêjeya navînî ya mutleq (AMPE) ya 1.12% nîşan dide, ku pîvanek hejmarî ya rastbûna nirxên dendikê yên hatine ragihandin peyda dike.
Vîskozîtî hêza kişandinê ya di navbera tebeqeyên cuda yên şilekek di tevgerê de ye û di têgihîştina sepandina çareserkerên eutektîk ên kûr ên xwezayî (NADES) de di gelek serlêdanan de roleke sereke dilîze. Di 25°C de, vîskozîteya NADES 951 cP bû, ku ji ya glîserolê bilindtir e.
Kêmbûna vîskozîteyê ya ku bi zêdebûna germahiyê re tê dîtin, bi giranî bi qelsbûna hêzên kişandina navbera molekulan ve tê ravekirin. Ev diyarde dibe sedema kêmbûna vîskozîteya şilavê, meyleke ku di Şekil 6 de bi zelalî tê nîşandan û bi Hevkêşeya (4) tê pîvandin. Bi taybetî, di 60°C de, vîskozîtî dadikeve 898 cP bi xeletiya navînî ya giştî (AMPE) ya 1.4%. Têgihîştineke berfireh a girêdayîbûna vîskozîteyê li hember germahiyê di NADES de ji bo sepandina wê ya pratîkî pir girîng e.
pH-ya çareseriyê, ku bi logarîtma neyînî ya rêjeya îyonên hîdrojenê ve tê destnîşankirin, pir girîng e, nemaze di sepanên hesas ên pH-ê de wekî senteza DNA-yê, ji ber vê yekê divê pH-ya NADES-ê berî karanînê bi baldarî were lêkolîn kirin. Dema ku NADES-a li ser bingeha asîda sîtrîk wekî mînak were girtin, pH-yek asîdî ya bi awayekî zelal a 1.91 dikare were dîtin, ku bi pH-ya nisbeten bêalî ya glîserolê re berevajî ye.
Balkêş e ku pH-ya çareserkera dehîdrojenaza asîda sîtrîk a xwezayî (NADES) bi zêdebûna germahiyê re meyleke kêmbûnê ya ne-xêzik nîşan da. Ev diyarde bi zêdebûna lerizînên molekulî ve girêdayî ye ku hevsengiya H+ di çareseriyê de têk dide, dibe sedema çêbûna îyonên [H]+ û, di encamê de, guherînek di nirxa pH-ê de. Her çend pH-ya xwezayî ya asîda sîtrîk ji 3 heta 5 diguhere jî, hebûna hîdrojena asîdî di glîserolê de pH-ê bêtir kêm dike û digihîne 1.91.
Reftara pH-ê ya NADES-a li ser bingeha sîtrat di navbera germahiya 25-60 °C de dikare bi awayekî guncaw bi hevkêşeya (5) were temsîl kirin, ku îfadeyek matematîkî ji bo meyla pH-ê ya çavdêrîkirî peyda dike. Wêne 7 bi grafîkî vê têkiliya balkêş nîşan dide, bandora germahiyê li ser pH-ya NADES-ê ronî dike, ku tê ragihandin ku ji bo AMPE 1,4% e.
Analîza termogravîmetrîk (TGA) ya çareserkera eutektîk a kûr a asîda sîtrîk a xwezayî (NADES) bi awayekî sîstematîk di navbera germahiya odeyê û 500°C de hate kirin. Wekî ku ji Wêneyên 8a û b tê dîtin, windabûna giraniya destpêkê heta 100°C bi giranî ji ber ava mijandî û ava hîdratasyonê ya bi asîda sîtrîk û glîserola saf ve girêdayî bû. Ragirtinek giraniya girîng a nêzîkî 88% heta 180°C hate dîtin, ku bi giranî ji ber hilweşîna asîda sîtrîk bo asîda akonitîk û piştre çêbûna anhîdrîda metilmaleîk (III) piştî germkirina bêtir bû (Wêne 8b). Li jor 180°C, xuyangek zelal a akroleîn (akrîladeîd) di glîserolê de jî dikare were dîtin, wekî ku di Wêneya 8b37 de tê xuyang kirin.
Analîza termogravîmetrîk (TGA) ya glîserolê pêvajoyek windabûna girseyê ya du-qonaxî eşkere kir. Qonaxa destpêkê (180 heta 220 °C) pêkhatina akroleînê vedihewîne, dû re jî di germahiyên bilind de ji 230 heta 300 °C windabûna girseyê ya girîng çêdibe (Wêne 8a). Her ku germahî zêde dibe, asetaldeîd, karbondîoksît, metan û hîdrojen li pey hev çêdibin. Bi taybetî, tenê %28ê girseyê di 300 °C de hatiye parastin, ku ev yek nîşan dide ku taybetmendiyên xwerû yên NADES 8(a)38,39 dibe ku xelet bin.
Ji bo bidestxistina agahdariyê li ser çêbûna girêdanên kîmyewî yên nû, rawestandinên nû yên amadekirî yên çareserkerên eutektîk ên kûr ên xwezayî (NADES) bi spektroskopiya înfrared a veguherîna Fourier (FTIR) hatin analîzkirin. Analîz bi berawirdkirina spektruma rawestandina NADES bi spektrumên asîda sîtrîk a paqij (CA) û glîserol (Gly) re hate kirin. Spekruma CA lûtkeyên zelal li 1752 1/cm û 1673 1/cm nîşan da, ku lerizînên dirêjkirina girêdana C=O temsîl dikin û di heman demê de taybetmendiya CA ne. Wekî din, guherînek girîng di lerizîna xwarbûna OH de li 1360 1/cm di herêma şopa tiliyê de hate dîtin, wekî ku di Wêne 9 de tê xuyang kirin.
Bi heman awayî, di rewşa glîserolê de, guhertinên lerizînên dirêjkirin û xwarbûna OH di hejmarên pêlên 3291 1/cm û 1414 1/cm de hatin dîtin. Niha, bi analîzkirina spektruma NADES-ên amadekirî, guhertinek girîng di spektrumê de hat dîtin. Wekî ku di Wêne 7-an de tê xuyang kirin, lerizîna dirêjkirina girêdana C=O ji 1752 1/cm ber bi 1720 1/cm ve çû û lerizîna xwarbûna girêdana -OH ya glîserolê ji 1414 1/cm ber bi 1359 1/cm ve çû. Ev guhertin di hejmarên pêlên de guhertina elektronegatîfîyê nîşan didin, ku ev yek nîşan dide ku girêdanên kîmyewî yên nû di avahiya NADES-ê de çêdibin.