nature.com သို့ ဝင်ရောက်ကြည့်ရှုသည့်အတွက် ကျေးဇူးတင်ပါသည်။ သင်အသုံးပြုနေသော browser ဗားရှင်းတွင် CSS ပံ့ပိုးမှု အကန့်အသတ်ရှိသည်။ အကောင်းဆုံးအတွေ့အကြုံအတွက်၊ နောက်ဆုံးထွက် browser ဗားရှင်းကို အသုံးပြုရန် (သို့မဟုတ် Internet Explorer ရှိ compatibility mode ကို ပိတ်ရန်) အကြံပြုအပ်ပါသည်။ ထို့အပြင်၊ ပံ့ပိုးမှုဆက်လက်ရရှိစေရန်အတွက် ဤဆိုက်တွင် style များ သို့မဟုတ် JavaScript မပါဝင်ပါ။
clastic ရေလှောင်ကန်များတွင် Shale ချဲ့ထွင်မှုသည် သိသာထင်ရှားသောပြဿနာများကို ဖန်တီးပေးပြီး wellbore မတည်ငြိမ်မှုကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ ပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာအကြောင်းပြချက်များကြောင့် ရေနံအခြေခံတူးဖော်ရေးအရည်ထက် shale inhibitors များထည့်သွင်းထားသော ရေအခြေခံတူးဖော်ရေးအရည်ကို အသုံးပြုခြင်းကို ပိုမိုနှစ်သက်ကြသည်။ Ionic liquids (ILs) များသည် ၎င်းတို့၏ ချိန်ညှိနိုင်သောဂုဏ်သတ္တိများနှင့် ပြင်းထန်သော electrostatic ဝိသေသလက္ခဏာများကြောင့် shale inhibitors အဖြစ် အာရုံစိုက်မှုများစွာကို ရရှိခဲ့သည်။ သို့သော်၊ တူးဖော်ရေးအရည်များတွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုသော imidazolyl-based ionic liquids (ILs) သည် အဆိပ်သင့်ကြောင်း၊ ဇီဝပျက်စီးခြင်းမရှိကြောင်းနှင့် စျေးကြီးကြောင်း သက်သေပြခဲ့သည်။ Deep eutectic solvents (DES) များသည် ionic liquids များအတွက် ပိုမိုကုန်ကျစရိတ်သက်သာပြီး အဆိပ်အတောက်နည်းသော အစားထိုးတစ်ခုအဖြစ် သတ်မှတ်ခံရသော်လည်း ၎င်းတို့သည် လိုအပ်သော ပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာ ရေရှည်တည်တံ့မှုအတွက် မလုံလောက်သေးပါ။ ဤနယ်ပယ်တွင် မကြာသေးမီက တိုးတက်မှုများကြောင့် ၎င်းတို့၏ ပတ်ဝန်းကျင်နှင့် သဟဇာတဖြစ်မှုအတွက် လူသိများသော natural deep eutectic solvents (NADES) ကို မိတ်ဆက်ခဲ့သည်။ ဤလေ့လာမှုသည် citric acid (hydrogen bond acceptor အဖြစ်) နှင့် glycerol (hydrogen bond donor အဖြစ်) ပါဝင်သော NADESs များကို တူးဖော်ရေးအရည်ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းများအဖြစ် စုံစမ်းစစ်ဆေးခဲ့သည်။ NADES-အခြေခံ တူးဖော်အရည်များကို API 13B-1 နှင့်အညီ တီထွင်ထုတ်လုပ်ခဲ့ပြီး ၎င်းတို့၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပိုတက်ဆီယမ်ကလိုရိုက်အခြေခံ တူးဖော်အရည်များ၊ အီမီဒါဇိုလီယမ်အခြေခံ အိုင်းယွန်းအရည်များနှင့် choline chloride:urea-DES-အခြေခံ တူးဖော်အရည်များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ခဲ့သည်။ ပိုင်ဆိုင်မှု NADES များ၏ ရူပဗေဒနှင့်ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ ဂုဏ်သတ္တိများကို အသေးစိတ်ဖော်ပြထားသည်။ တူးဖော်အရည်၏ rheological ဂုဏ်သတ္တိများ၊ အရည်ဆုံးရှုံးမှုနှင့် shale inhibition ဂုဏ်သတ္တိများကို လေ့လာမှုအတွင်း အကဲဖြတ်ခဲ့ပြီး NADES 3% ၏ အာရုံစူးစိုက်မှုတွင် yield stress/plastic viscosity ratio (YP/PV) တိုးလာကြောင်း၊ mud cake အထူ 26% လျော့ကျကြောင်းနှင့် filtrate volume 30.1% လျော့ကျကြောင်း ပြသခဲ့သည်။ မှတ်သားစရာကောင်းသည်မှာ NADES သည် 49.14% ၏ အထင်ကြီးလောက်သော expansion inhibition rate ကို ရရှိခဲ့ကာ shale ထုတ်လုပ်မှု 86.36% တိုးလာသည်။ ဤရလဒ်များသည် NADES ၏ surface activity၊ zeta potential နှင့် clays များ၏ interlayer spacing ကို ပြုပြင်နိုင်စွမ်းကြောင့်ဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းတို့ကို အခြေခံယန္တရားများကို နားလည်ရန် ဤစာတမ်းတွင် ဆွေးနွေးထားသည်။ ဤရေရှည်တည်တံ့သော တူးဖော်ရေးအရည်သည် ရိုးရာ shale ချေးတားဆီးပစ္စည်းများအတွက် အဆိပ်မရှိ၊ ကုန်ကျစရိတ်သက်သာပြီး အလွန်ထိရောက်သော အစားထိုးပစ္စည်းတစ်ခုကို ပံ့ပိုးပေးခြင်းဖြင့် တူးဖော်ရေးလုပ်ငန်းကို တော်လှန်ပြောင်းလဲရန် မျှော်လင့်ရပြီး ပတ်ဝန်းကျင်နှင့် သဟဇာတဖြစ်သော တူးဖော်ရေးလုပ်ငန်းစဉ်များအတွက် လမ်းခင်းပေးမည်ဖြစ်သည်။
Shale သည် ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်များ၏ အရင်းအမြစ်နှင့် သိုလှောင်ရုံ နှစ်မျိုးလုံးအဖြစ် ဆောင်ရွက်သော စွယ်စုံသုံးကျောက်တစ်မျိုးဖြစ်ပြီး ၎င်း၏ porous structure1 သည် ဤအဖိုးတန်အရင်းအမြစ်များ ထုတ်လုပ်ခြင်းနှင့် သိုလှောင်ခြင်း နှစ်မျိုးလုံးအတွက် အလားအလာကို ပေးစွမ်းသည်။ သို့သော် shale တွင် montmorillonite၊ smectite၊ kaolinite နှင့် illite ကဲ့သို့သော ရွှံ့စေးဓာတ်များ ကြွယ်ဝပြီး ရေနှင့်ထိတွေ့သောအခါ ရောင်ရမ်းခြင်းကို ဖြစ်စေပြီး တူးဖော်ခြင်းလုပ်ငန်းများအတွင်း ရေနံတွင်းမတည်ငြိမ်မှုကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်2,3။ ဤပြဿနာများသည် ထုတ်လုပ်မှုမရှိသောအချိန် (NPT) နှင့် ပိုက်များပိတ်ဆို့ခြင်း၊ ရွှံ့လည်ပတ်မှုဆုံးရှုံးခြင်း၊ ရေနံတွင်းပြိုကျခြင်းနှင့် bit fouling အပါအဝင် လည်ပတ်မှုဆိုင်ရာပြဿနာများစွာကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်ပြီး ပြန်လည်ရယူချိန်နှင့် ကုန်ကျစရိတ်ကို တိုးမြင့်စေနိုင်သည်။ ရိုးရာအစဉ်အလာအရ၊ shale ချဲ့ထွင်မှုကို ခံနိုင်ရည်ရှိသောကြောင့် ရေနံအခြေခံတူးဖော်ရေးအရည်များ (OBDF) သည် shale ဖွဲ့စည်းမှုများအတွက် ဦးစားပေးရွေးချယ်မှုဖြစ်သည်4။ သို့သော် ရေနံအခြေခံတူးဖော်ရေးအရည်များကို အသုံးပြုခြင်းသည် ကုန်ကျစရိတ်နှင့် ပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာအန္တရာယ်များ ပိုမိုမြင့်မားသည်။ ဓာတုအခြေခံတူးဖော်ရေးအရည်များ (SBDF) ကို အခြားရွေးချယ်စရာတစ်ခုအဖြစ် ထည့်သွင်းစဉ်းစားထားသော်လည်း မြင့်မားသောအပူချိန်တွင် ၎င်းတို့၏သင့်လျော်မှုသည် ကျေနပ်လောက်ဖွယ်မရှိပါ။ ရေအခြေခံ တူးဖော်အရည် (WBDF) များသည် OBDF5 ထက် ပိုမိုဘေးကင်းပြီး ပတ်ဝန်းကျင်နှင့် သဟဇာတဖြစ်ကာ ကုန်ကျစရိတ်လည်း ပိုမိုသက်သာသောကြောင့် ဆွဲဆောင်မှုရှိသော ဖြေရှင်းချက်တစ်ခုဖြစ်သည်။ ပိုတက်စီယမ်ကလိုရိုက်၊ ထုံး၊ ဆီလီကိတ်နှင့် ပိုလီမာကဲ့သို့သော ရိုးရာ inhibitors များအပါအဝင် WBDF ၏ shale inhibition စွမ်းရည်ကို မြှင့်တင်ရန်အတွက် shale inhibitors အမျိုးမျိုးကို အသုံးပြုခဲ့ကြသည်။ သို့သော်၊ ဤ inhibitors များသည် အထူးသဖြင့် ပိုတက်စီယမ်ကလိုရိုက် inhibitors များတွင် K+ ပါဝင်မှု မြင့်မားခြင်းနှင့် silicates များ၏ pH အာရုံခံနိုင်စွမ်းကြောင့် ထိရောက်မှုနှင့် ပတ်ဝန်းကျင်ဆိုင်ရာ သက်ရောက်မှုများတွင် ကန့်သတ်ချက်များရှိသည်။ 6 သုတေသီများသည် တူးဖော်အရည် rheology ကို တိုးတက်စေပြီး shale ရောင်ရမ်းခြင်းနှင့် hydrate ဖွဲ့စည်းခြင်းကို ကာကွယ်ရန် တူးဖော်အရည် ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းများအဖြစ် အိုင်းယွန်းအရည်များကို အသုံးပြုခြင်း၏ ဖြစ်နိုင်ခြေကို စူးစမ်းလေ့လာခဲ့ကြသည်။ သို့သော်၊ ဤအိုင်းယွန်းအရည်များ၊ အထူးသဖြင့် imidazolyl cations ပါဝင်သော အရည်များသည် ယေဘုယျအားဖြင့် အဆိပ်သင့်ပြီး စျေးကြီးကာ ဇီဝပျက်စီးခြင်းမရှိပြီး ရှုပ်ထွေးသော ပြင်ဆင်မှုလုပ်ငန်းစဉ်များ လိုအပ်ပါသည်။ ဤပြဿနာများကို ဖြေရှင်းရန်အတွက် လူများသည် ပိုမိုစီးပွားရေးအရ တွက်ခြေကိုက်ပြီး ပတ်ဝန်းကျင်နှင့် သဟဇာတဖြစ်သော အခြားရွေးချယ်စရာတစ်ခုကို ရှာဖွေလာခဲ့ကြပြီး ၎င်းသည် deep eutectic solvents (DES) ပေါ်ပေါက်လာစေခဲ့သည်။ DES သည် သတ်မှတ်ထားသော မော်လာအချိုးနှင့် အပူချိန်တွင် ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးပေးသူ (HBD) နှင့် ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးလက်ခံသူ (HBA) တို့မှ ဖွဲ့စည်းထားသော eutectic အရောအနှောတစ်ခုဖြစ်သည်။ ဤ eutectic အရောအနှောများသည် ၎င်းတို့၏ တစ်ဦးချင်း အစိတ်အပိုင်းများထက် အရည်ပျော်မှတ် နိမ့်ကျပြီး အဓိကအားဖြင့် ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးများကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော အားသွင်းနေရာချထားမှုကြောင့်ဖြစ်သည်။ lattice စွမ်းအင်၊ entropy ပြောင်းလဲမှုနှင့် anions များနှင့် HBD အကြား အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှု အပါအဝင် အချက်များစွာသည် DES ၏ အရည်ပျော်မှတ်ကို လျှော့ချရာတွင် အဓိကအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်သည်။
ယခင်လေ့လာမှုများတွင် shale ချဲ့ထွင်မှုပြဿနာကို ဖြေရှင်းရန်အတွက် ရေအခြေခံ တူးဖော်ရည်ထဲသို့ အမျိုးမျိုးသော ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းများ ထည့်သွင်းခဲ့သည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ Ofei နှင့်အဖွဲ့သည် 1-butyl-3-methylimidazolium chloride (BMIM-Cl) ကို ထည့်သွင်းခဲ့ပြီး၊ ၎င်းသည် mud cake အထူ (၅၀% အထိ) ကို သိသိသာသာ လျှော့ချပေးပြီး မတူညီသော အပူချိန်များတွင် YP/PV တန်ဖိုးကို ၁၁ လျှော့ချပေးခဲ့သည်။ Huang နှင့်အဖွဲ့သည် ionic အရည်များ (အထူးသဖြင့်၊ 1-hexyl-3-methylimidazolium bromide နှင့် 1,2-bis(3-hexylimidazol-1-yl)ethane bromide) ကို Na-Bt အမှုန်များနှင့် ပေါင်းစပ်အသုံးပြုခဲ့ပြီး shale ရောင်ရမ်းခြင်းကို အသီးသီး ၈၆.၄၃% နှင့် ၉၄.၁၇% သိသိသာသာ လျှော့ချပေးခဲ့သည်။ ထို့အပြင်၊ Yang နှင့်အဖွဲ့သည် shale ရောင်ရမ်းခြင်းကို အသီးသီး ၁၆.၉၁% နှင့် ၅.၈၁% လျှော့ချရန်အတွက် 1-vinyl-3-dodecylimidazolium bromide နှင့် 1-vinyl-3-tetradecylimidazolium bromide တို့ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ ၁၃ Yang နှင့်အဖွဲ့သည် 1-vinyl-3-ethylimidazolium bromide ကိုလည်း အသုံးပြုခဲ့ပြီး shale ချဲ့ထွင်မှုကို ၃၁.၆၂% လျှော့ချပေးခဲ့ပြီး shale ပြန်လည်ကောင်းမွန်လာမှုကို ၄၀.၆၀% တွင် ထိန်းသိမ်းထားခဲ့သည်။ ၁၄ ထို့အပြင်၊ Luo နှင့်အဖွဲ့သည် shale ရောင်ရမ်းမှုကို ၈၀% လျှော့ချရန် 1-octyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ကိုအသုံးပြုခဲ့သည်။ ၁၅၊ ၁၆ Dai နှင့်အဖွဲ့သည် shale ကိုဟန့်တားရန် ionic liquid copolymers များကို အသုံးပြုခဲ့ပြီး amine inhibitors များနှင့်နှိုင်းယှဉ်ပါက linear recovery တွင် ၁၈% တိုးလာခဲ့သည်။ ၁၇
အိုင်းယွန်းအရည်များတွင် အားနည်းချက်အချို့ရှိသောကြောင့် သိပ္ပံပညာရှင်များသည် အိုင်းယွန်းအရည်များအတွက် ပိုမိုပတ်ဝန်းကျင်နှင့် သဟဇာတဖြစ်သော အခြားရွေးချယ်စရာများကို ရှာဖွေရန် တွန်းအားပေးခဲ့ပြီး DES ကို မွေးဖွားခဲ့သည်။ Hanjia သည် vinyl chloride propionic acid (1:1)၊ vinyl chloride 3-phenylpropionic acid (1:2) နှင့် 3-mercaptopropionic acid + itaconic acid + vinyl chloride (1:1:2) တို့ပါဝင်သော deep eutectic solvents (DES) ကို ပထမဆုံးအသုံးပြုခဲ့ပြီး bentonite ၏ ရောင်ရမ်းမှုကို 68%၊ 58% နှင့် 58% အသီးသီး ဟန့်တားပေးခဲ့သည်။ အခမဲ့စမ်းသပ်မှုတစ်ခုတွင် MH Rasul သည် glycerol နှင့် potassium carbonate (DES) အချိုး 2:1 ကို အသုံးပြုခဲ့ပြီး shale နမူနာများ၏ ရောင်ရမ်းမှုကို 87%19,20 သိသိသာသာ လျှော့ချပေးခဲ့သည်။ Ma သည် shale ၏ ကျယ်ပြန့်မှုကို 67%19,20 သိသိသာသာ လျှော့ချရန် urea:vinyl chloride ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။21 Rasul et al. DES နှင့် polymer ပေါင်းစပ်မှုကို dual-action shale inhibitor အဖြစ် အသုံးပြုခဲ့ပြီး shale inhibition effect အလွန်ကောင်းမွန်စွာ ရရှိစေခဲ့သည်22။
အိုင်းယွန်းအရည်များအတွက် ပိုမိုစိမ်းလန်းသော အစားထိုးပစ္စည်းအဖြစ် ယေဘုယျအားဖြင့် ယူဆကြသော်လည်း၊ ၎င်းတို့တွင် အမိုးနီယမ်ဆားကဲ့သို့သော အဆိပ်အတောက်ဖြစ်စေနိုင်သော အစိတ်အပိုင်းများလည်း ပါဝင်သောကြောင့် ၎င်းတို့၏ ဂေဟစနစ်နှင့် သဟဇာတဖြစ်မှုကို မေးခွန်းထုတ်စရာဖြစ်စေသည်။ ဤပြဿနာသည် သဘာဝအနက်ရှိုင်းသော အယူတက်တစ် ပျော်ရည်များ (NADES) ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုကို ဦးတည်စေခဲ့သည်။ ၎င်းတို့ကို DES အဖြစ် အမျိုးအစားခွဲခြားထားဆဲဖြစ်သော်လည်း ပိုတက်စီယမ်ကလိုရိုက် (KCl)၊ ကယ်လ်စီယမ်ကလိုရိုက် (CaCl2)၊ Epsom ဆားများ (MgSO4.7H2O) နှင့် အခြားအရာများ အပါအဝင် သဘာဝပစ္စည်းများနှင့် ဆားများဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည်။ DES နှင့် NADES ၏ ပေါင်းစပ်မှုများစွာသည် ဤနယ်ပယ်တွင် သုတေသနအတွက် ကျယ်ပြန့်သော အတိုင်းအတာကို ဖွင့်လှစ်ပေးပြီး နယ်ပယ်အမျိုးမျိုးတွင် အသုံးချမှုများကို ရှာဖွေတွေ့ရှိရန် မျှော်လင့်ရသည်။ သုတေသီများစွာသည် အသုံးချမှုအမျိုးမျိုးတွင် ထိရောက်မှုရှိကြောင်း သက်သေပြခဲ့သော DES ပေါင်းစပ်မှုအသစ်များကို အောင်မြင်စွာ တီထွင်ခဲ့ကြသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ Naser et al. 2013 သည် ပိုတက်စီယမ်ကာဗွန်နိတ်အခြေခံ DES ကို ပေါင်းစပ်ခဲ့ပြီး ၎င်း၏ အပူချိန်ရူပဗေဒဂုဏ်သတ္တိများကို လေ့လာခဲ့ပြီး၊ နောက်ပိုင်းတွင် ဟိုက်ဒရိတ်တားဆီးမှု၊ တူးဖော်အရည်ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းများ၊ delignification နှင့် nanofibrillation နယ်ပယ်များတွင် အသုံးချမှုများကို တွေ့ရှိခဲ့သည်။ ၂၃ Jordy Kim နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက်များသည် ascorbic acid-based NADES ကို တီထွင်ခဲ့ပြီး ၎င်း၏ antioxidant ဂုဏ်သတ္တိများကို အသုံးချမှုအမျိုးမျိုးတွင် အကဲဖြတ်ခဲ့ကြသည်။ ၂၄ Christer နှင့် အဖွဲ့သည် citric acid-based NADES ကို တီထွင်ခဲ့ပြီး collagen ထုတ်ကုန်များအတွက် excipient အဖြစ် ၎င်း၏ အလားအလာကို ဖော်ထုတ်ခဲ့ကြသည်။ ၂၅ Liu Yi နှင့် လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက်များသည် NADES ကို ထုတ်ယူခြင်းနှင့် chromatography မီဒီယာအဖြစ် အသုံးချမှုများကို ပြည့်စုံသော ပြန်လည်သုံးသပ်ချက်တွင် အကျဉ်းချုပ်ခဲ့ပြီး Misan နှင့် အဖွဲ့သည် စိုက်ပျိုးရေး-အစားအစာကဏ္ဍတွင် NADES ၏ အောင်မြင်စွာအသုံးချမှုများကို ဆွေးနွေးခဲ့ကြသည်။ တူးဖော်ရည်သုတေသီများသည် ၎င်းတို့၏ အသုံးချမှုများတွင် NADES ၏ ထိရောက်မှုကို အာရုံစိုက်ရန် အရေးကြီးပါသည်။ မကြာသေးမီက။ ၂၀၂၃ ခုနှစ်တွင် Rasul နှင့် အဖွဲ့သည် ascorbic acid၂၆၊ ကယ်လ်စီယမ်ကလိုရိုက်၂၇၊ ပိုတက်စီယမ်ကလိုရိုက်၂၈ နှင့် Epsom ဆား၂၉ တို့ကို အခြေခံသည့် သဘာဝ deep eutectic solvents အမျိုးမျိုးကို အသုံးပြုခဲ့ပြီး shale inhibition နှင့် shale ပြန်လည်ရယူခြင်းကို အထင်ကြီးလောက်စရာ ရရှိခဲ့သည်။ ဤလေ့လာမှုသည် ရေအခြေခံတူးဖော်ရေးအရည်များတွင် ပတ်ဝန်းကျင်နှင့်သဟဇာတဖြစ်ပြီး ထိရောက်သော shale inhibitor အဖြစ် NADES (အထူးသဖြင့် citric acid နှင့် glycerol-based formulation) ကို မိတ်ဆက်သည့် ပထမဆုံးလေ့လာမှုများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်ပြီး၊ KCl၊ imidazolyl-based ionic liquids နှင့် ရိုးရာ DES ကဲ့သို့သော ရိုးရာ inhibitors များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ပတ်ဝန်းကျင်တည်ငြိမ်မှု အလွန်ကောင်းမွန်ခြင်း၊ shale inhibition စွမ်းရည် တိုးတက်ကောင်းမွန်လာခြင်းနှင့် အရည်စွမ်းဆောင်ရည် တိုးတက်ကောင်းမွန်လာခြင်းတို့ ပါဝင်သည်။
လေ့လာမှုတွင် citric acid (CA) အခြေခံ NADES ကို အိမ်တွင်းပြင်ဆင်မှုပါဝင်ပြီးနောက် အသေးစိတ်ရူပဗေဒ-ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ လက္ခဏာရပ်များနှင့် တူးဖော်ရည်ဂုဏ်သတ္တိများနှင့် ၎င်း၏ရောင်ရမ်းခြင်းကို တားဆီးနိုင်စွမ်းကို အကဲဖြတ်ရန်အတွက် တူးဖော်ရည်ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းအဖြစ် အသုံးပြုခြင်းတို့ ပါဝင်မည်ဖြစ်သည်။ ဤလေ့လာမှုတွင် CA သည် ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးလက်ခံသူအဖြစ် လုပ်ဆောင်မည်ဖြစ်ပြီး ဂလစ်စရော (Gly) သည် shale inhibition လေ့လာမှုများတွင် NADES ဖွဲ့စည်းမှု/ရွေးချယ်ရေးအတွက် MH စစ်ဆေးရေးစံနှုန်းများအပေါ် အခြေခံ၍ ရွေးချယ်ထားသော ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုးအလှူရှင်အဖြစ် လုပ်ဆောင်မည်ဖြစ်သည်။ Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR)၊ X-ray diffraction (XRD) နှင့် zeta potential (ZP) တိုင်းတာမှုများသည် NADES-clay အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှုများနှင့် ရွှံ့စေးရောင်ရမ်းခြင်းကို တားဆီးခြင်း၏ အခြေခံယန္တရားကို ရှင်းလင်းစွာ ဖော်ပြမည်ဖြစ်သည်။ ထို့အပြင်၊ ဤလေ့လာမှုတွင် CA NADES အခြေခံ တူးဖော်ရည်ကို 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride [EMIM]Cl7,12,14,17,31၊ KCl နှင့် choline chloride:urea (1:2) ကို အခြေခံ၍ DES32 နှင့် နှိုင်းယှဉ်ကာ shale inhibition တွင် ၎င်းတို့၏ ထိရောက်မှုကို စုံစမ်းစစ်ဆေးပြီး တူးဖော်ရည်စွမ်းဆောင်ရည်ကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေမည်ဖြစ်သည်။
စီထရစ်အက်ဆစ် (မိုနိုဟိုက်ဒရိတ်)၊ ဂလစ်စရော (99 USP) နှင့် ယူရီးယားတို့ကို မလေးရှားနိုင်ငံ၊ ကွာလာလမ်ပူမြို့ရှိ EvaChem မှ ဝယ်ယူခဲ့သည်။ ကိုလင်းကလိုရိုက် (>98%)၊ [EMIM]Cl 98% နှင့် ပိုတက်စီယမ်ကလိုရိုက်တို့ကို မလေးရှားနိုင်ငံ၊ Sigma Aldrich မှ ဝယ်ယူခဲ့သည်။ ဓာတုပစ္စည်းအားလုံး၏ ဓာတုဖွဲ့စည်းပုံများကို ပုံ ၁ တွင် ပြသထားသည်။ အစိမ်းရောင်ပုံသည် ဤလေ့လာမှုတွင် အသုံးပြုသော အဓိကဓာတုပစ္စည်းများကို နှိုင်းယှဉ်ထားသည်- imidazolyl ionic liquid၊ choline chloride (DES)၊ citric acid၊ ဂလစ်စရော၊ ပိုတက်စီယမ်ကလိုရိုက် နှင့် NADES (စီထရစ်အက်ဆစ် နှင့် ဂလစ်စရော)။ ဤလေ့လာမှုတွင် အသုံးပြုသော ဓာတုပစ္စည်းများ၏ ဂေဟစနစ်နှင့် သဟဇာတဖြစ်မှုဇယားကို ဇယား ၁ တွင် ဖော်ပြထားသည်။ ဇယားတွင် ဓာတုပစ္စည်းတစ်ခုစီကို အဆိပ်သင့်မှု၊ ဇီဝပျက်စီးနိုင်မှု၊ ကုန်ကျစရိတ် နှင့် ပတ်ဝန်းကျင် ရေရှည်တည်တံ့မှုတို့အပေါ် အခြေခံ၍ အဆင့်သတ်မှတ်ထားသည်။
ဤလေ့လာမှုတွင်အသုံးပြုသော ပစ္စည်းများ၏ ဓာတုဖွဲ့စည်းပုံများ- (က) စီထရစ်အက်ဆစ်၊ (ခ) [EMIM]Cl၊ (ဂ) ကိုလင်းကလိုရိုက် နှင့် (ဃ) ဂလစ်စရော။
CA (သဘာဝနက်ရှိုင်းသော ယူတက်တစ် ပျော်ရည်) အခြေခံ NADES ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရေးအတွက် ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုး ပေးသူ (HBD) နှင့် ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုး လက်ခံသူ (HBA) ကိုယ်စားလှယ်လောင်းများကို MH 30 ရွေးချယ်မှုစံနှုန်းများအရ ဂရုတစိုက်ရွေးချယ်ခဲ့ပြီး၊ ၎င်းတို့သည် NADES ကို ထိရောက်သော shale inhibitors များအဖြစ် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်စေရန် ရည်ရွယ်ပါသည်။ ဤစံနှုန်းအရ၊ ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုး ပေးသူနှင့် လက်ခံသူ အများအပြားအပြင် ပိုလာလုပ်ဆောင်ချက်အုပ်စုများပါရှိသော အစိတ်အပိုင်းများကို NADES ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုအတွက် သင့်လျော်သည်ဟု ယူဆပါသည်။
ထို့အပြင်၊ အိုင်းယွန်းအရည် [EMIM]Cl နှင့် choline chloride:urea deep eutectic solvent (DES) တို့ကို တူးဖော်ရေးအရည် ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းများအဖြစ် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုကြသောကြောင့် ဤလေ့လာမှုတွင် နှိုင်းယှဉ်ရန် ရွေးချယ်ခဲ့သည်။ ထို့အပြင်၊ ပိုတက်စီယမ်ကလိုရိုက် (KCl) သည် အဖြစ်များသော inhibitor ဖြစ်သောကြောင့် နှိုင်းယှဉ်ခဲ့သည်။
eutectic ရောစပ်မှုများရရှိရန် citric acid နှင့် glycerol တို့ကို မတူညီသော molar အချိုးများဖြင့် ရောစပ်ခဲ့သည်။ မျက်မြင်စစ်ဆေးချက်အရ eutectic ရောစပ်မှုသည် turbidity မရှိဘဲ တစ်သားတည်းဖြစ်ပြီး ကြည်လင်သော အရည်ဖြစ်ကြောင်း ပြသခဲ့ပြီး hydrogen bond donor (HBD) နှင့် hydrogen bond acceptor (HBA) တို့ကို ဤ eutectic ဖွဲ့စည်းပုံတွင် အောင်မြင်စွာ ရောစပ်ခဲ့ကြောင်း ဖော်ပြသည်။ HBD နှင့် HBA ရောစပ်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်၏ အပူချိန်ပေါ်မူတည်သော အပြုအမူကို လေ့လာရန် ကနဦးစမ်းသပ်မှုများ ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ ရရှိနိုင်သော စာပေများအရ eutectic ရောစပ်မှုများ၏ အချိုးအစားကို ၅၀ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်၊ ၇၀ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်နှင့် ၁၀၀ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်အထက် အပူချိန်သုံးခုတွင် အကဲဖြတ်ခဲ့ပြီး eutectic အပူချိန်သည် ပုံမှန်အားဖြင့် ၅၀-၈၀ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်အတွင်း ရှိနေကြောင်း ဖော်ပြသည်။ HBD နှင့် HBA အစိတ်အပိုင်းများကို တိကျစွာ ချိန်တွယ်ရန် Mettler digital balance ကို အသုံးပြုခဲ့ပြီး ထိန်းချုပ်ထားသော အခြေအနေများအောက်တွင် HBD နှင့် HBA ကို ၁၀၀ rpm ဖြင့် အပူပေးပြီး မွှေရန် Thermo Fisher hot plate ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။
သိပ်သည်းဆ၊ မျက်နှာပြင်တင်းမာမှု၊ အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်းနှင့် viscosity အပါအဝင် ကျွန်ုပ်တို့၏ ပေါင်းစပ်ထားသော deep eutectic solvent (DES) ၏ သာမိုရူပဗေဒဂုဏ်သတ္တိများကို 289.15 မှ 333.15 K အထိ အပူချိန်အပိုင်းအခြားတွင် တိကျစွာတိုင်းတာခဲ့သည်။ ဤအပူချိန်အပိုင်းအခြားကို အဓိကအားဖြင့် လက်ရှိပစ္စည်းကိရိယာများ၏ ကန့်သတ်ချက်များကြောင့် ရွေးချယ်ခဲ့ကြောင်း သတိပြုသင့်သည်။ ပြည့်စုံသော ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုတွင် ဤ NADES ဖော်မြူလာ၏ အမျိုးမျိုးသော သာမိုရူပဗေဒဂုဏ်သတ္တိများကို နက်နက်ရှိုင်းရှိုင်းလေ့လာခြင်း ပါဝင်ပြီး အပူချိန်အပိုင်းအခြားတစ်ခုတွင် ၎င်းတို့၏ အပြုအမူကို ဖော်ပြခဲ့သည်။ ဤတိကျသော အပူချိန်အပိုင်းအခြားကို အာရုံစိုက်ခြင်းဖြင့် အသုံးချမှုအများအပြားအတွက် အထူးအရေးကြီးသော NADES ၏ ဂုဏ်သတ္တိများအကြောင်း ထိုးထွင်းသိမြင်မှုများကို ပေးစွမ်းသည်။
ပြင်ဆင်ပြီးသော NADES ၏ မျက်နှာပြင်တင်းမာမှုကို interfacial tension meter (IFT700) ကို အသုံးပြု၍ 289.15 မှ 333.15 K အတွင်း တိုင်းတာခဲ့သည်။ NADES အစက်အပြောက်များကို သတ်မှတ်ထားသော အပူချိန်နှင့် ဖိအားအခြေအနေများအောက်တွင် capillary needle ကို အသုံးပြု၍ အရည်ပမာဏများစွာဖြင့် ပြည့်နေသော အခန်းတစ်ခုတွင် ဖွဲ့စည်းသည်။ ခေတ်မီပုံရိပ်ဖော်စနစ်များသည် Laplace ညီမျှခြင်းကို အသုံးပြု၍ interfacial tension ကို တွက်ချက်ရန် သင့်လျော်သော geometric parameters များကို မိတ်ဆက်ပေးသည်။
အပူချိန် ၂၈၉.၁၅ မှ ၃၃၃.၁၅ K အတွင်း မကြာသေးမီက ပြင်ဆင်ထားသော NADES ၏ ရောင်ပြန်ညွှန်းကိန်းကို ဆုံးဖြတ်ရန် ATAGO ရောင်ပြန်ညွှန်းကိန်းကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ ကိရိယာသည် အလင်း၏ ရောင်ပြန်ညွှန်းကိန်းကို ခန့်မှန်းရန် အပူချိန်ကို ထိန်းညှိရန် အပူမော်ဂျူးကို အသုံးပြုသောကြောင့် အပူချိန်တည်ငြိမ်သော ရေချိုးကန် မလိုအပ်ပါ။ ရောင်ပြန်ညွှန်းကိန်းကိရိယာ၏ ပရစ်ဇမ်မျက်နှာပြင်ကို သန့်ရှင်းရေးလုပ်ရမည်ဖြစ်ပြီး နမူနာအရည်ကို ၎င်းပေါ်တွင် ညီညာစွာ ဖြန့်ဝေသင့်သည်။ သိရှိထားသော စံအရည်ဖြင့် ချိန်ညှိပြီးနောက် မျက်နှာပြင်မှ ရောင်ပြန်ညွှန်းကိန်းကို ဖတ်ရှုပါ။
ပြင်ဆင်ပြီးသော NADES ၏ viscosity ကို Brookfield rotational viscometer (cryogenic အမျိုးအစား) ကို အသုံးပြု၍ အပူချိန် 289.15 မှ 333.15 K တွင် shear rate 30 rpm နှင့် spindle size 6 ဖြင့် တိုင်းတာခဲ့သည်။ viscometer သည် အရည်နမူနာတွင် spindle ကို constant speed ဖြင့် လှည့်ရန် လိုအပ်သော torque ကို ဆုံးဖြတ်ခြင်းဖြင့် viscosity ကို တိုင်းတာသည်။ နမူနာကို spindle အောက်ရှိ screen ပေါ်တွင်တင်ပြီး တင်းကျပ်ပြီးနောက်၊ viscometer သည် viscosity ကို centipoise (cP) ဖြင့် ပြသပြီး အရည်၏ rheological properties အကြောင်း အဖိုးတန်အချက်အလက်များကို ပေးပါသည်။
သယ်ဆောင်ရလွယ်ကူသော သိပ်သည်းဆမီတာ DMA 35 Basic ကို အပူချိန် 289.15–333.15 K အတိုင်းအတာရှိ လတ်လတ်ဆတ်ဆတ်ပြင်ဆင်ထားသော သဘာဝနက်ရှိုင်းသော ယူတက်တစ် ပျော်ရည် (NDEES) ၏ သိပ်သည်းဆကို ဆုံးဖြတ်ရန် အသုံးပြုခဲ့သည်။ ကိရိယာတွင် built-in heater မပါဝင်သောကြောင့် NADES သိပ်သည်းဆမီတာကို အသုံးမပြုမီ သတ်မှတ်ထားသော အပူချိန် (± 2 °C) သို့ အပူပေးရမည်။ ပြွန်မှတစ်ဆင့် အနည်းဆုံး နမူနာ 2 ml ကို ထုတ်ယူပါ၊ သိပ်သည်းဆကို မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ချက်ချင်းပြသပါမည်။ built-in heater မရှိခြင်းကြောင့် တိုင်းတာမှုရလဒ်များတွင် ± 2 °C အမှားရှိကြောင်း သတိပြုသင့်သည်။
၂၈၉.၁၅–၃၃၃.၁၅ K အပူချိန်အတိုင်းအတာတွင် အသစ်ပြင်ဆင်ထားသော NADES ၏ pH ကို အကဲဖြတ်ရန်အတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် Kenis benchtop pH မီတာကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ built-in အပူပေးကိရိယာမရှိသောကြောင့်၊ NADES ကို ဦးစွာ hotplate ကို အသုံးပြု၍ လိုချင်သောအပူချိန် (±၂ °C) အထိအပူပေးပြီးနောက် pH မီတာဖြင့် တိုက်ရိုက်တိုင်းတာခဲ့သည်။ pH မီတာ probe ကို NADES တွင် အပြည့်အဝနှစ်မြှုပ်ပြီး ဖတ်ရှုမှုတည်ငြိမ်သွားပြီးနောက် နောက်ဆုံးတန်ဖိုးကို မှတ်တမ်းတင်ပါ။
သဘာဝနက်ရှိုင်းသော ယူတက်တစ် ပျော်ရည်များ (NADES) ၏ အပူတည်ငြိမ်မှုကို အကဲဖြတ်ရန်အတွက် Thermogravimetric analysis (TGA) ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ နမူနာများကို အပူပေးနေစဉ်အတွင်း ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခဲ့သည်။ မြင့်မားသော တိကျမှုချိန်ခွင်လျှာကို အသုံးပြု၍ အပူပေးလုပ်ငန်းစဉ်ကို ဂရုတစိုက် စောင့်ကြည့်ခြင်းဖြင့် အပူချိန်နှင့် နှိုင်းယှဉ်၍ အလေးချိန်ဆုံးရှုံးမှု၏ ဇယားတစ်ခုကို ထုတ်ပေးခဲ့သည်။ NADES ကို တစ်မိနစ်လျှင် ၁ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်နှုန်းဖြင့် ၀ မှ ၅၀၀ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်အထိ အပူပေးခဲ့သည်။
လုပ်ငန်းစဉ်စတင်ရန်အတွက် NADES နမူနာကို သေချာစွာရောနှော၊ တစ်သားတည်းဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ပြီး မျက်နှာပြင်အစိုဓာတ်ကို ဖယ်ရှားရပါမည်။ ထို့နောက် ပြင်ဆင်ထားသောနမူနာကို အလူမီနီယမ်ကဲ့သို့သော အစွမ်းမဲ့ပစ္စည်းဖြင့် ပြုလုပ်ထားသော TGA cuvette ထဲတွင် ထည့်ပါသည်။ တိကျသောရလဒ်များကို သေချာစေရန်အတွက် TGA ကိရိယာများကို ရည်ညွှန်းပစ္စည်းများ၊ ပုံမှန်အားဖြင့် အလေးချိန်စံနှုန်းများကို အသုံးပြု၍ ချိန်ညှိပါသည်။ ချိန်ညှိပြီးသည်နှင့် TGA စမ်းသပ်မှုစတင်ပြီး နမူနာကို ထိန်းချုပ်ထားသောပုံစံဖြင့် အပူပေးသည်၊ ပုံမှန်အားဖြင့် တည်ငြိမ်သောနှုန်းဖြင့်ဖြစ်သည်။ နမူနာအလေးချိန်နှင့် အပူချိန်အကြား ဆက်နွယ်မှုကို စဉ်ဆက်မပြတ်စောင့်ကြည့်ခြင်းသည် စမ်းသပ်မှု၏ အဓိကအစိတ်အပိုင်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ TGA ကိရိယာများသည် အပူချိန်၊ အလေးချိန်နှင့် ဓာတ်ငွေ့စီးဆင်းမှု သို့မဟုတ် နမူနာအပူချိန်ကဲ့သို့သော အခြား parameters များဆိုင်ရာ အချက်အလက်များကို စုဆောင်းသည်။ TGA စမ်းသပ်မှုပြီးဆုံးသည်နှင့် စုဆောင်းထားသောဒေတာကို အပူချိန်၏လုပ်ဆောင်ချက်အနေဖြင့် နမူနာအလေးချိန်ပြောင်းလဲမှုကို ဆုံးဖြတ်ရန် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာသည်။ ဤအချက်အလက်သည် အရည်ပျော်ခြင်း၊ အငွေ့ပျံခြင်း၊ အောက်ဆီဒေးရှင်း သို့မဟုတ် ပြိုကွဲခြင်းကဲ့သို့သော လုပ်ငန်းစဉ်များအပါအဝင် နမူနာတွင် ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာနှင့် ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာပြောင်းလဲမှုများနှင့် ဆက်စပ်နေသော အပူချိန်အပိုင်းအခြားများကို ဆုံးဖြတ်ရာတွင် အဖိုးတန်ပါသည်။
ရေအခြေခံ တူးဖော်ရည်ကို API 13B-1 စံနှုန်းနှင့်အညီ ဂရုတစိုက် ဖော်စပ်ထားပြီး ၎င်း၏ သီးခြားပါဝင်ပစ္စည်းများကို ကိုးကားရန်အတွက် ဇယား ၂ တွင် ဖော်ပြထားသည်။ သဘာဝနက်ရှိုင်းသော ယူတက်တစ် ပျော်ရည် (NADES) ကို ပြင်ဆင်ရန်အတွက် Citric acid နှင့် glycerol (99 USP) ကို မလေးရှားနိုင်ငံ၊ Sigma Aldrich မှ ဝယ်ယူခဲ့သည်။ ထို့အပြင်၊ ရိုးရာ shale inhibitor potassium chloride (KCl) ကို မလေးရှားနိုင်ငံ၊ Sigma Aldrich မှလည်း ဝယ်ယူခဲ့သည်။ တူးဖော်ရည်၏ rheology နှင့် shale inhibition ကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေရာတွင် ၉၈% ထက်ပိုသော သန့်ရှင်းစင်ကြယ်မှုရှိသော 1-ethyl, 3-methylimidazolium chloride ([EMIM]Cl) ကို ယခင်လေ့လာမှုများတွင် အတည်ပြုခဲ့သောကြောင့် ရွေးချယ်ခဲ့ခြင်းဖြစ်သည်။ KCl နှင့် ([EMIM]Cl) နှစ်မျိုးလုံးကို NADES ၏ shale inhibition စွမ်းဆောင်ရည်ကို အကဲဖြတ်ရန် နှိုင်းယှဉ်ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုတွင် အသုံးပြုမည်ဖြစ်သည်။
သုတေသီအများအပြားသည် ဘန်တိုနိုက်ကျောက်ပြားများကို အသုံးပြု၍ ယှေလ်ကျောက်များ ရောင်ရမ်းခြင်းကို လေ့လာရန် နှစ်သက်ကြသည်၊ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် ဘန်တိုနိုက်တွင် ယှေလ်ကျောက်များ ရောင်ရမ်းခြင်းကို ဖြစ်စေသော “မွန်မိုရီလိုနိုက်” အုပ်စု ပါဝင်သောကြောင့် ဖြစ်သည်။ အစစ်အမှန် ယှေလ်ကျောက် အူတိုင်နမူနာများ ရယူခြင်းသည် ခက်ခဲသည်၊ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် အူတိုင်လုပ်ငန်းစဉ်သည် ယှေလ်ကျောက်များကို မတည်မငြိမ်ဖြစ်စေပြီး ယှေလ်ကျောက်များ လုံးဝမဟုတ်သော်လည်း သဲကျောက်နှင့် ထုံးကျောက်အလွှာများ ရောနှောပါဝင်လေ့ရှိသော နမူနာများကို ဖြစ်ပေါ်စေသောကြောင့် ဖြစ်သည်။ ထို့အပြင်၊ ယှေလ်ကျောက်နမူနာများတွင် ယှေလ်ကျောက်များ ရောင်ရမ်းခြင်းကို ဖြစ်စေသော မွန်မိုရီလိုနိုက် အုပ်စုများ ချို့တဲ့လေ့ရှိပြီး ရောင်ရမ်းခြင်းကို တားဆီးသည့် စမ်းသပ်ချက်များအတွက် မသင့်တော်ပါ။
ဤလေ့လာမှုတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် အချင်း ၂.၅၄ စင်တီမီတာခန့်ရှိသော ပြန်လည်ဖွဲ့စည်းထားသော bentonite အမှုန်များကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ ထိုအမှုန်များကို hydraulic press တွင် sodium bentonite အမှုန့် ၁၁.၅ ဂရမ်ကို 1600 psi ဖြင့် ဖိခြင်းဖြင့် ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ linear dilatometer (LD) တွင် မထည့်မီ granule များ၏ အထူကို တိကျစွာ တိုင်းတာခဲ့သည်။ ထို့နောက် အမှုန်များကို တူးဖော်ရည်နမူနာများတွင် နှစ်မြှုပ်ခဲ့ပြီး၊ ၎င်းတွင် base နမူနာများနှင့် shale ရောင်ရမ်းခြင်းကို ကာကွယ်ရန်အသုံးပြုသည့် inhibitors များဖြင့် ထိုးသွင်းထားသော နမူနာများ ပါဝင်သည်။ ထို့နောက် granule အထူပြောင်းလဲမှုကို LD ကိုအသုံးပြု၍ ဂရုတစိုက် စောင့်ကြည့်ခဲ့ပြီး ၂၄ နာရီကြာ ၆၀ စက္ကန့်ခြား တိုင်းတာမှုများကို မှတ်တမ်းတင်ခဲ့သည်။
X-ray diffraction အရ bentonite ၏ ဖွဲ့စည်းမှု၊ အထူးသဖြင့် ၎င်း၏ ၄၇% သော montmorillonite အစိတ်အပိုင်းသည် ၎င်း၏ ဘူမိဗေဒဆိုင်ရာ ဝိသေသလက္ခဏာများကို နားလည်ရန် အဓိကအချက်ဖြစ်ကြောင်း ပြသခဲ့သည်။ bentonite ၏ montmorillonite အစိတ်အပိုင်းများထဲတွင် montmorillonite သည် အဓိက အစိတ်အပိုင်းဖြစ်ပြီး စုစုပေါင်း အစိတ်အပိုင်းများ၏ ၈၈.၆% ရှိသည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ quartz သည် ၂၉%၊ illite ၇% နှင့် carbonate ၉% ရှိသည်။ အစိတ်အပိုင်းအနည်းငယ် (၃.၂%) သည် illite နှင့် montmorillonite ရောနှောမှုတစ်ခုဖြစ်သည်။ ထို့အပြင်၊ ၎င်းတွင် Fe2O3 (၄.၇%)၊ ငွေ aluminosilicate (၁.၂%)၊ muscovite (၄%) နှင့် phosphate (၂.၃%) ကဲ့သို့သော trace element များပါရှိသည်။ ထို့အပြင် Na2O (၁.၈၃%) နှင့် iron silicate (၂.၁၇%) အနည်းငယ်ရှိနေသောကြောင့် bentonite ၏ ဖွဲ့စည်းထားသော element များနှင့် ၎င်းတို့၏ သက်ဆိုင်ရာ အချိုးအစားများကို အပြည့်အဝ နားလည်နိုင်စေပါသည်။
ဤပြည့်စုံသော လေ့လာမှုအပိုင်းတွင် သဘာဝနက်ရှိုင်းသော ယူတက်တစ် ပျော်ရည် (NADES) ကို အသုံးပြု၍ ပြင်ဆင်ထားပြီး မတူညီသော ပါဝင်မှုများ (1%၊ 3% နှင့် 5%) တွင် တူးဖော်အရည် ဖြည့်စွက်ပစ္စည်းအဖြစ် အသုံးပြုသည့် တူးဖော်အရည် နမူနာများ၏ rheological နှင့် filtration ဂုဏ်သတ္တိများကို အသေးစိတ်ဖော်ပြထားသည်။ ထို့နောက် NADES ကို အခြေခံသော slurry နမူနာများကို ပိုတက်စီယမ်ကလိုရိုက် (KCl)၊ CC:urea DES (choline chloride deep eutectic solvent:urea) နှင့် ionic liquids များပါဝင်သော slurry နမူနာများနှင့် နှိုင်းယှဉ် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခဲ့သည်။ ဤလေ့လာမှုတွင် အဓိက parameter အများအပြားကို 100°C နှင့် 150°C တွင် အသက်အရွယ်ကြီးရင့်မှုအခြေအနေများနှင့် ထိတွေ့ခြင်းမပြုမီနှင့် ထိတွေ့ပြီးနောက် FANN viscometer ကို အသုံးပြု၍ ရရှိသော viscosity ဖတ်ရှုမှုများ အပါအဝင် လွှမ်းခြုံထားသည်။ တူးဖော်အရည်၏ အပြုအမူကို ပြည့်စုံစွာ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာနိုင်စေရန်အတွက် မတူညီသော လည်ပတ်မှုအမြန်နှုန်းများ (3 rpm၊ 6 rpm၊ 300 rpm နှင့် 600 rpm) တွင် တိုင်းတာမှုများကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ ထို့နောက် ရရှိလာသော အချက်အလက်များကို yield point (YP) နှင့် plastic viscosity (PV) ကဲ့သို့သော အဓိကဂုဏ်သတ္တိများကို ဆုံးဖြတ်ရန် အသုံးပြုနိုင်ပြီး အခြေအနေအမျိုးမျိုးအောက်တွင် အရည်စွမ်းဆောင်ရည်ကို ထိုးထွင်းသိမြင်စေပါသည်။ 400 psi နှင့် 150°C (အပူချိန်မြင့်ရေတွင်းများတွင် ပုံမှန်အပူချိန်များ) တွင် မြင့်မားသောဖိအားမြင့်အပူချိန် (HPHT) စစ်ထုတ်မှုစမ်းသပ်မှုများသည် စစ်ထုတ်မှုစွမ်းဆောင်ရည် (ကိတ်မုန့်အထူနှင့် စစ်ထုတ်ပမာဏ) ကို ဆုံးဖြတ်ပေးသည်။
ဤအပိုင်းသည် ကျွန်ုပ်တို့၏ ရေအခြေခံ တူးဖော်ရေးအရည်များ၏ shale swelling inhibition ဂုဏ်သတ္တိများကို သေချာစွာ အကဲဖြတ်ရန်အတွက် ခေတ်မီပစ္စည်းကိရိယာများဖြစ်သည့် Grace HPHT Linear Dilatometer (M4600) ကိုအသုံးပြုသည်။ LSM သည် အစိတ်အပိုင်းနှစ်ခုပါဝင်သော ခေတ်မီစက်တစ်ခုဖြစ်သည်- plate compactor နှင့် linear dilatometer (မော်ဒယ်- M4600)။ Bentonite ပြားများကို Grace Core/Plate Compactor ကို အသုံးပြု၍ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာရန် ပြင်ဆင်ခဲ့သည်။ ထို့နောက် LSM သည် ဤပြားများပေါ်တွင် ချက်ချင်း swelling data ကို ပေးစွမ်းပြီး shale ၏ swelling inhibition ဂုဏ်သတ္တိများကို ပြည့်စုံစွာ အကဲဖြတ်နိုင်စေပါသည်။ Shale expansion စမ်းသပ်မှုများကို ပတ်ဝန်းကျင်အခြေအနေများ၊ ဆိုလိုသည်မှာ 25°C နှင့် 1 psia အောက်တွင် ပြုလုပ်ခဲ့သည်။
Shale တည်ငြိမ်မှုစမ်းသပ်မှုတွင် shale ပြန်လည်ကောင်းမွန်လာမှုစမ်းသပ်မှု၊ shale dip စမ်းသပ်မှု သို့မဟုတ် shale dispersion စမ်းသပ်မှုဟု မကြာခဏရည်ညွှန်းလေ့ရှိသော အဓိကစမ်းသပ်မှုတစ်ခုပါဝင်သည်။ ဤအကဲဖြတ်မှုကိုစတင်ရန်အတွက် shale ဖြတ်တောက်မှုများကို #6 BSS screen တွင်ခွဲထုတ်ပြီးနောက် #10 screen တွင်ထားရှိသည်။ ထို့နောက် ဖြတ်တောက်မှုများကို holding tank သို့ ကျွေးပြီး base fluid နှင့် NADES (Natural Deep Eutectic Solvent) ပါ၀င်သော drilling mud နှင့် ရောနှောထားသည်။ နောက်တစ်ဆင့်မှာ အရောအနှောကို မီးဖိုထဲတွင်ထည့်ပြီး ပြင်းထန်သော hot rolling လုပ်ငန်းစဉ်အတွက် ထည့်ပါ။ ၁၆ နာရီအကြာတွင် shale ကိုပြိုကွဲစေခြင်းဖြင့် ဖြတ်တောက်မှုများကို pulp မှဖယ်ရှားပြီး ဖြတ်တောက်မှုအလေးချိန်ကို လျော့ကျစေသည်။ shale ဖြတ်တောက်မှုများကို 150°C နှင့် 1000 psi လက်မတွင် drilling mud တွင် ၂၄ နာရီအတွင်းထားပြီးနောက် shale ပြန်လည်ကောင်းမွန်လာမှုစမ်းသပ်မှုကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။
shale mud ပြန်လည်ရရှိမှုကို တိုင်းတာရန်အတွက် ကျွန်ုပ်တို့သည် ၎င်းကို ပိုမိုသေးငယ်သော ဇကာ (40 mesh) ဖြင့် စစ်ထုတ်ပြီးနောက် ရေဖြင့် သေချာစွာဆေးကြောကာ နောက်ဆုံးတွင် မီးဖို၌ အခြောက်ခံခဲ့ပါသည်။ ဤဂရုတစိုက် လုပ်ငန်းစဉ်သည် ပြန်လည်ရရှိသော ရွှံ့ကို မူလအလေးချိန်နှင့် နှိုင်းယှဉ်၍ ခန့်မှန်းနိုင်စေပြီး၊ အောင်မြင်စွာ ပြန်လည်ရရှိသော shale mud ရာခိုင်နှုန်းကို တွက်ချက်နိုင်စေပါသည်။ shale နမူနာများ၏ အရင်းအမြစ်မှာ မလေးရှားနိုင်ငံ၊ ဆာရာဝပ်ပြည်နယ်၊ မီရီခရိုင်၊ နီယာခရိုင်မှ ဖြစ်သည်။ ပျံ့နှံ့မှုနှင့် ပြန်လည်ရရှိမှု စမ်းသပ်မှုမပြုလုပ်မီ၊ shale နမူနာများကို ၎င်းတို့၏ ရွှံ့စေးပါဝင်မှုကို ပမာဏသတ်မှတ်ရန်နှင့် စမ်းသပ်ရန် သင့်လျော်မှုကို အတည်ပြုရန် X-ray diffraction (XRD) ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုကို သေချာစွာ ပြုလုပ်ခဲ့ပါသည်။ နမူနာ၏ ရွှံ့စေးဓာတ်ပါဝင်မှုမှာ အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်သည်- illite 18%၊ kaolinite 31%၊ chlorite 22%၊ vermiculite 10% နှင့် mica 19%။
မျက်နှာပြင်တင်းမာမှုသည် capillary action မှတစ်ဆင့် shale micropores များထဲသို့ ရေ cation များ ထိုးဖောက်ဝင်ရောက်မှုကို ထိန်းချုပ်ပေးသည့် အဓိကအချက်ဖြစ်ပြီး ဤအပိုင်းတွင် အသေးစိတ်လေ့လာသွားမည်ဖြစ်သည်။ ဤစာတမ်းသည် တူးဖော်ရေးအရည်များ၏ စည်းလုံးမှုဂုဏ်သတ္တိတွင် မျက်နှာပြင်တင်းမာမှု၏ အခန်းကဏ္ဍကို လေ့လာပြီး တူးဖော်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်၊ အထူးသဖြင့် shale inhibition အပေါ် ၎င်း၏အရေးကြီးသောလွှမ်းမိုးမှုကို မီးမောင်းထိုးပြထားသည်။ တူးဖော်ရေးအရည်နမူနာများ၏ မျက်နှာပြင်တင်းမာမှုကို တိကျစွာတိုင်းတာရန် interfacial tensiometer (IFT700) ကို အသုံးပြုခဲ့ပြီး shale inhibition နှင့်ဆက်စပ်၍ အရည်အပြုအမူ၏ အရေးကြီးသောရှုထောင့်ကို ဖော်ပြပါသည်။
ဤအပိုင်းတွင် မြေစေးများတွင် အလူမီနိုဆီလီကိတ်အလွှာများနှင့် အလူမီနိုဆီလီကိတ်အလွှာတစ်ခုကြားရှိ အလွှာအကြားအကွာအဝေးဖြစ်သော d-layer spacing ကို အသေးစိတ်ဆွေးနွေးထားသည်။ နှိုင်းယှဉ်ရန်အတွက် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုတွင် 1%၊ 3% နှင့် 5% CA NADES ပါဝင်သော စိုစွတ်သောရွှံ့နမူနာများအပြင် 3% KCl၊ 3% [EMIM]Cl နှင့် 3% CC:urea အခြေခံ DES တို့ကို လွှမ်းခြုံထားသည်။ Cu-Kα ရောင်ခြည် (λ = 1.54059 Å) ဖြင့် 40 mA နှင့် 45 kV တွင် လည်ပတ်နေသော ခေတ်မီ benchtop X-ray diffractometer (D2 Phaser) သည် စိုစွတ်သောနှင့် ခြောက်သွေ့သော Na-Bt နမူနာနှစ်မျိုးလုံး၏ X-ray diffraction peaks များကို မှတ်တမ်းတင်ရာတွင် အရေးပါသောအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ခဲ့သည်။ Bragg ညီမျှခြင်းကို အသုံးပြုခြင်းသည် d-layer spacing ကို တိကျစွာဆုံးဖြတ်နိုင်စေပြီး မြေစေးအပြုအမူဆိုင်ရာ အဖိုးတန်အချက်အလက်များကို ပေးစွမ်းသည်။
ဤအပိုင်းသည် zeta potential ကို တိကျစွာတိုင်းတာရန်အတွက် အဆင့်မြင့် Malvern Zetasizer Nano ZSP တူရိယာကို အသုံးပြုပါသည်။ ဤအကဲဖြတ်ချက်သည် နှိုင်းယှဉ်ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုအတွက် 1%၊ 3% နှင့် 5% CA NADES ပါဝင်သော dilute mud နမူနာများ၏ အားသွင်းဝိသေသလက္ခဏာများအပြင် 3% KCl၊ 3% [EMIM]Cl နှင့် 3% CC:urea-based DES တို့၏ အားသွင်းဝိသေသလက္ခဏာများအကြောင်း အဖိုးတန်အချက်အလက်များကို ပေးခဲ့သည်။ ဤရလဒ်များသည် colloidal ဒြပ်ပေါင်းများ၏ တည်ငြိမ်မှုနှင့် အရည်များတွင် ၎င်းတို့၏ အပြန်အလှန် သက်ရောက်မှုများကို ကျွန်ုပ်တို့၏ နားလည်မှုအတွက် အထောက်အကူပြုပါသည်။
ရွှံ့နမူနာများကို စွမ်းအင်ပျံ့နှံ့စေသော X-ray (EDX) တပ်ဆင်ထားသော Zeiss Supra 55 VP field emission scanning electron microscope (FESEM) ကို အသုံးပြု၍ သဘာဝ deep eutectic solvent (NADES) နှင့် ထိတွေ့ခြင်းမပြုမီနှင့် ထိတွေ့ပြီးနောက်တွင် စစ်ဆေးခဲ့သည်။ ပုံရိပ်ဖော်နိုင်စွမ်းမှာ 500 nm ဖြစ်ပြီး အီလက်ထရွန်ရောင်ခြည်စွမ်းအင်မှာ 30 kV နှင့် 50 kV ဖြစ်သည်။ FESEM သည် ရွှံ့နမူနာများ၏ မျက်နှာပြင်ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ အင်္ဂါရပ်များကို မြင့်မားသော resolution မြင်ယောင်စေပါသည်။ ဤလေ့လာမှု၏ ရည်ရွယ်ချက်မှာ ထိတွေ့ခြင်းမပြုမီနှင့် ထိတွေ့ပြီးနောက်တွင် ရရှိလာသော ပုံရိပ်များကို နှိုင်းယှဉ်ခြင်းဖြင့် ရွှံ့နမူနာများအပေါ် NADES ၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုအကြောင်း အချက်အလက်များ ရယူရန်ဖြစ်သည်။
ဤလေ့လာမှုတွင်၊ field emission scanning electron microscopy (FESEM) နည်းပညာကို အသုံးပြု၍ အဏုကြည့်မှန်ပြောင်းအဆင့်တွင် ရွှံ့နမူနာများအပေါ် NADES ၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုကို စုံစမ်းစစ်ဆေးခဲ့သည်။ ဤလေ့လာမှု၏ ရည်ရွယ်ချက်မှာ NADES ၏ အလားအလာရှိသော အသုံးချမှုများနှင့် ရွှံ့ပုံသဏ္ဌာန်နှင့် ပျမ်းမျှအမှုန်အရွယ်အစားအပေါ် ၎င်း၏အကျိုးသက်ရောက်မှုကို ရှင်းလင်းဖော်ပြရန်ဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းသည် ဤနယ်ပယ်တွင် သုတေသနအတွက် အဖိုးတန်အချက်အလက်များ ပေးစွမ်းမည်ဖြစ်သည်။
ဤလေ့လာမှုတွင်၊ အမှားဘားများကို စမ်းသပ်အခြေအနေများတစ်လျှောက် ပျမ်းမျှရာခိုင်နှုန်းအမှား (AMPE) ၏ ကွဲပြားမှုနှင့် မသေချာမှုကို မြင်သာအောင်ဖော်ပြရန် အသုံးပြုခဲ့သည်။ တစ်ဦးချင်း AMPE တန်ဖိုးများကို ပုံဖော်မည့်အစား (AMPE တန်ဖိုးများကို ပုံဖော်ခြင်းသည် ခေတ်ရေစီးကြောင်းများကို ဖုံးကွယ်နိုင်ပြီး သေးငယ်သော ကွဲလွဲမှုများကို ချဲ့ကားနိုင်သောကြောင့်)၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် 5% စည်းမျဉ်းကို အသုံးပြု၍ အမှားဘားများကို တွက်ချက်ပါသည်။ ဤချဉ်းကပ်မှုသည် အမှားဘားတစ်ခုစီသည် 95% ယုံကြည်မှုကြားကာလနှင့် AMPE တန်ဖိုးများ၏ 100% ကျဆင်းရန် မျှော်လင့်ထားသည့် အချိန်အပိုင်းအခြားကို ကိုယ်စားပြုကြောင်း သေချာစေပြီး၊ ထို့ကြောင့် စမ်းသပ်အခြေအနေတစ်ခုစီအတွက် အချက်အလက်ဖြန့်ဖြူးမှု၏ ပိုမိုရှင်းလင်းပြီး တိကျသော အနှစ်ချုပ်ကို ပေးစွမ်းသည်။ ထို့ကြောင့် 5% စည်းမျဉ်းကို အခြေခံသည့် အမှားဘားများကို အသုံးပြုခြင်းသည် ဂရပ်ဖစ်ကိုယ်စားပြုမှုများ၏ အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုနိုင်မှုနှင့် ယုံကြည်စိတ်ချရမှုကို တိုးတက်စေပြီး ရလဒ်များနှင့် ၎င်းတို့၏ သက်ရောက်မှုများကို ပိုမိုအသေးစိတ်နားလည်စေရန် ကူညီပေးသည်။
သဘာဝနက်ရှိုင်းသော ယူတက်တစ် ပျော်ရည်များ (NADES) ပေါင်းစပ်ခြင်းတွင်၊ အိမ်တွင်းပြင်ဆင်မှုလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း အဓိက ကန့်သတ်ချက်များစွာကို ဂရုတစိုက်လေ့လာခဲ့သည်။ ဤအရေးကြီးသောအချက်များတွင် အပူချိန်၊ မိုလာအချိုးနှင့် ရောစပ်မြန်နှုန်းတို့ ပါဝင်သည်။ ကျွန်ုပ်တို့၏ စမ်းသပ်ချက်များအရ HBA (စီထရစ်အက်ဆစ်) နှင့် HBD (ဂလစ်စရော) ကို ၅၀°C တွင် မိုလာအချိုး ၁:၄ ဖြင့် ရောစပ်သောအခါ ယူတက်တစ် အရောအနှောတစ်ခု ဖြစ်ပေါ်လာသည်။ ယူတက်တစ် အရောအနှော၏ ထူးခြားချက်မှာ ၎င်း၏ ပွင့်လင်းမြင်သာပြီး တစ်သားတည်းကျသော အသွင်အပြင်နှင့် အနည်အနှစ်မရှိခြင်းဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ ဤအဓိကအဆင့်သည် မိုလာအချိုး၊ အပူချိန်နှင့် ရောစပ်မြန်နှုန်းတို့၏ အရေးပါမှုကို မီးမောင်းထိုးပြပြီး ပုံ ၂ တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း DES နှင့် NADES ပြင်ဆင်မှုတွင် မိုလာအချိုးသည် သြဇာအရှိဆုံးအချက်ဖြစ်သည်။
အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်း (n) သည် လေဟာနယ်ရှိ အလင်း၏အလျင်နှင့် ဒုတိယ၊ ပိုသိပ်သည်းသော အလတ်စားရှိ အလင်း၏အလျင်အချိုးကို ဖော်ပြသည်။ ဇီဝအာရုံခံကိရိယာများကဲ့သို့သော အလင်းအားဖြင့် အာရုံခံနိုင်စွမ်းရှိသော အသုံးချမှုများကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားသောအခါ အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်းသည် သဘာဝနက်ရှိုင်းသော ယူတက်တစ် ပျော်ရည်များ (NADES) အတွက် အထူးစိတ်ဝင်စားဖွယ်ကောင်းပါသည်။ ၂၅ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်တွင် လေ့လာထားသော NADES ၏ အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်းသည် ၁.၄၅၂ ရှိပြီး ဂလစ်စရောထက် စိတ်ဝင်စားစရာကောင်းသည်မှာ နိမ့်ကျသည်။
NADES ၏ အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်းသည် အပူချိန်နှင့်အတူ လျော့ကျသွားကြောင်း သတိပြုသင့်ပြီး ဤလမ်းကြောင်းကို ဖော်မြူလာ (1) နှင့် ပုံ 3 ဖြင့် တိကျစွာဖော်ပြနိုင်ပြီး၊ ပကတိပျမ်းမျှရာခိုင်နှုန်းအမှား (AMPE) သည် 0% သို့ရောက်ရှိပါသည်။ ဤအပူချိန်ပေါ်မူတည်သော အပြုအမူကို အပူချိန်မြင့်မားသောအခါ viscosity နှင့် density လျော့ကျခြင်းဖြင့် ရှင်းပြထားပြီး၊ အလင်းသည် medium မှတစ်ဆင့် ပိုမိုမြင့်မားသောအမြန်နှုန်းဖြင့် ဖြတ်သန်းသွားလာစေပြီး အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်း (n) တန်ဖိုးကို နိမ့်ကျစေသည်။ ဤရလဒ်များသည် optical sensing တွင် NADES ၏ မဟာဗျူဟာမြောက်အသုံးပြုမှုအတွက် အဖိုးတန်သောထိုးထွင်းသိမြင်မှုများကို ပေးစွမ်းပြီး biosensor အသုံးချမှုများအတွက် ၎င်းတို့၏အလားအလာကို မီးမောင်းထိုးပြပါသည်။
အရည်မျက်နှာပြင်တစ်ခု၏ ၎င်း၏ဧရိယာကို လျှော့ချရန် သဘောထားကို ထင်ဟပ်စေသော မျက်နှာပြင်တင်းမာမှုသည် capillary ဖိအားအခြေခံ အသုံးချမှုများအတွက် သဘာဝနက်ရှိုင်းသော eutectic solvents (NADES) ၏ သင့်လျော်မှုကို အကဲဖြတ်ရာတွင် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။ ၂၅–၆၀ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ် အပူချိန်အပိုင်းအခြားရှိ မျက်နှာပြင်တင်းမာမှုကို လေ့လာမှုတစ်ခုက အဖိုးတန်အချက်အလက်များ ပေးပါသည်။ ၂၅ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်တွင် citric acid အခြေခံ NADES ၏ မျက်နှာပြင်တင်းမာမှုသည် 55.42 mN/m ရှိပြီး ရေနှင့် glycerol ထက် သိသိသာသာ နိမ့်ကျပါသည်။ ပုံ ၄ တွင် မျက်နှာပြင်တင်းမာမှုသည် အပူချိန်တိုးလာသည်နှင့်အမျှ သိသိသာသာ လျော့ကျသွားကြောင်း ပြသထားသည်။ ဤဖြစ်စဉ်ကို မော်လီကျူး kinetic စွမ်းအင် တိုးလာခြင်းနှင့် မော်လီကျူးအကြား ဆွဲငင်အားများ လျော့ကျလာခြင်းဖြင့် ရှင်းပြနိုင်ပါသည်။
လေ့လာထားသော NADES တွင်တွေ့ရှိရသော မျက်နှာပြင်တင်းမာမှု၏ မျဉ်းဖြောင့်ကျဆင်းလာသော လမ်းကြောင်းကို ညီမျှခြင်း (2) ဖြင့် ကောင်းစွာဖော်ပြနိုင်ပြီး၊ ၎င်းသည် 25–60 °C အပူချိန်အပိုင်းအခြားတွင် အခြေခံသင်္ချာဆက်နွယ်မှုကို သရုပ်ဖော်ထားသည်။ ပုံ ၄ ရှိ ဂရပ်သည် 1.4% ၏ ပကတိပျမ်းမျှရာခိုင်နှုန်းအမှား (AMPE) ဖြင့် အပူချိန်နှင့် မျက်နှာပြင်တင်းမာမှု၏ လမ်းကြောင်းကို ရှင်းရှင်းလင်းလင်းပုံဖော်ထားပြီး၊ ၎င်းသည် အစီရင်ခံထားသော မျက်နှာပြင်တင်းမာမှုတန်ဖိုးများ၏ တိကျမှုကို တိုင်းတာပေးသည်။ ဤရလဒ်များသည် NADES ၏ အပြုအမူနှင့် ၎င်း၏အလားအလာရှိသော အသုံးချမှုများကို နားလည်ရန်အတွက် အရေးကြီးသော သက်ရောက်မှုများရှိသည်။
သိပ္ပံနည်းကျ လေ့လာမှုများစွာတွင် ၎င်းတို့ကို အသုံးချရာတွင် လွယ်ကူချောမွေ့စေရန်အတွက် သဘာဝနက်ရှိုင်းသော ယူတက်တစ် ပျော်ရည်များ (NADES) ၏ သိပ်သည်းဆ ဒိုင်းနမစ်ကို နားလည်ခြင်းသည် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။ ၂၅°C တွင် စီထရစ်အက်ဆစ်အခြေခံ NADES ၏ သိပ်သည်းဆမှာ 1.361 g/cm3 ဖြစ်ပြီး မိခင် ဂလစ်စရော၏ သိပ်သည်းဆထက် ပိုမိုမြင့်မားပါသည်။ ဤကွာခြားချက်ကို ဂလစ်စရောသို့ ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှောင်ကြိုး လက်ခံကိရိယာ (စီထရစ်အက်ဆစ်) ထည့်သွင်းခြင်းဖြင့် ရှင်းပြနိုင်ပါသည်။
citrate-based NADES ကို ဥပမာအဖြစ်ယူလျှင် ၎င်း၏သိပ်သည်းဆသည် 60°C တွင် 1.19 g/cm3 သို့ ကျဆင်းသွားသည်။ အပူပေးသောအခါ kinetic energy တိုးလာခြင်းကြောင့် NADES မော်လီကျူးများ ပျံ့နှံ့သွားပြီး ၎င်းတို့သည် ထုထည်ပိုမိုများပြားလာကာ သိပ်သည်းဆကို လျော့ကျစေသည်။ တွေ့ရှိရသော သိပ်သည်းဆ လျော့ကျမှုသည် အပူချိန်တိုးလာခြင်းနှင့် တိကျသော linear correlation တစ်ခုကို ပြသပြီး ၎င်းကို formula (3) ဖြင့် သင့်လျော်စွာ ဖော်ပြနိုင်သည်။ ပုံ 5 တွင် NADES သိပ်သည်းဆပြောင်းလဲမှု၏ ဤဝိသေသလက္ခဏာများကို 1.12% ၏ absolute mean percentage error (AMPE) ဖြင့် ဂရပ်ဖစ်ဖြင့် တင်ပြထားပြီး ၎င်းသည် အစီရင်ခံထားသော သိပ်သည်းဆတန်ဖိုးများ၏ တိကျမှုကို ပမာဏဆိုင်ရာ တိုင်းတာမှုတစ်ခုကို ပေးပါသည်။
Viscosity သည် ရွေ့လျားနေသော အရည်၏ မတူညီသော အလွှာများကြားရှိ ဆွဲငင်အားဖြစ်ပြီး အသုံးချမှုအမျိုးမျိုးတွင် သဘာဝနက်ရှိုင်းသော ယူတက်တစ် ပျော်ရည်များ (NADES) ၏ အသုံးချမှုကို နားလည်ရာတွင် အဓိကအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်သည်။ ၂၅°C တွင် NADES ၏ viscosity သည် 951 cP ရှိပြီး ဂလစ်စရောထက် ပိုမိုမြင့်မားသည်။
အပူချိန်မြင့်တက်လာသည်နှင့်အမျှ viscosity လျော့ကျလာသည်ကို အဓိကအားဖြင့် မော်လီကျူးများအကြား ဆွဲငင်အားများ အားနည်းလာခြင်းကြောင့် ရှင်းပြနိုင်ပါသည်။ ဤဖြစ်စဉ်သည် အရည်၏ viscosity လျော့ကျမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး ပုံ ၆ တွင် ရှင်းရှင်းလင်းလင်း ပြသထားပြီး ညီမျှခြင်း (၄) ဖြင့် တိုင်းတာထားသော လမ်းကြောင်းကို တွေ့ရှိရပါသည်။ မှတ်သားစရာမှာ ၆၀°C တွင် viscosity သည် 898 cP သို့ ကျဆင်းသွားပြီး စုစုပေါင်းပျမ်းမျှရာခိုင်နှုန်းအမှား (AMPE) 1.4% ရှိသည်။ NADES တွင် viscosity နှင့် အပူချိန်မှီခိုမှုကို အသေးစိတ်နားလည်ခြင်းသည် ၎င်း၏လက်တွေ့အသုံးချမှုအတွက် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။
ဟိုက်ဒရိုဂျင်အိုင်းယွန်းပါဝင်မှု၏ အနုတ်လော်ဂရစ်သမ်ဖြင့် ဆုံးဖြတ်ထားသော ပျော်ရည်၏ pH သည် အထူးသဖြင့် DNA ပေါင်းစပ်မှုကဲ့သို့သော pH-sensitive အသုံးချမှုများတွင် အလွန်အရေးကြီးသောကြောင့် NADES ၏ pH ကို အသုံးမပြုမီ ဂရုတစိုက်လေ့လာရမည်။ citric acid-based NADES ကို ဥပမာအဖြစ်ယူလျှင် 1.91 ၏ ထူးခြားစွာ အက်ဆစ်ဓာတ်ပါဝင်သည့် pH ကို တွေ့ရှိနိုင်ပြီး ၎င်းသည် ဂလစ်စရော၏ ကြားနေ pH နှင့် သိသိသာသာ ဆန့်ကျင်ဘက်ဖြစ်သည်။
စိတ်ဝင်စားစရာကောင်းတာက သဘာဝ citric acid dehydrogenase soluble solvent (NADES) ရဲ့ pH ဟာ အပူချိန်မြင့်တက်လာတာနဲ့အမျှ non-linear လျော့ကျလာတဲ့ လမ်းကြောင်းကို ပြသနေပါတယ်။ ဒီဖြစ်စဉ်ဟာ ပျော်ရည်ထဲက H+ ချိန်ခွင်လျှာကို အနှောင့်အယှက်ဖြစ်စေတဲ့ မော်လီကျူးတုန်ခါမှုတွေ တိုးလာတာကြောင့်ဖြစ်ပြီး [H]+ အိုင်းယွန်းတွေ ဖွဲ့စည်းမှုကို ဖြစ်ပေါ်စေပြီး pH တန်ဖိုးကိုလည်း ပြောင်းလဲစေပါတယ်။ citric acid ရဲ့ သဘာဝ pH ဟာ 3 ကနေ 5 အထိ ကွာခြားပေမယ့် glycerol မှာ အက်ဆစ်ဓာတ်ပါဝင်တဲ့ ဟိုက်ဒရိုဂျင်ပါဝင်မှုက pH ကို 1.91 အထိ လျော့ကျစေပါတယ်။
25–60 °C အပူချိန်အပိုင်းအခြားရှိ citrate-based NADES ၏ pH အပြုအမူကို equation (5) ဖြင့် သင့်လျော်စွာကိုယ်စားပြုနိုင်ပြီး၊ လေ့လာတွေ့ရှိထားသော pH လမ်းကြောင်းအတွက် သင်္ချာဆိုင်ရာဖော်ပြချက်တစ်ခုကို ပေးပါသည်။ ပုံ 7 တွင် ဤစိတ်ဝင်စားဖွယ်ကောင်းသော ဆက်နွယ်မှုကို ဂရပ်ဖစ်ဖြင့် သရုပ်ဖော်ထားပြီး၊ AMPE အတွက် 1.4% ရှိသည်ဟု သတင်းပို့ထားသော NADES ၏ pH အပေါ် အပူချိန်၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုကို မီးမောင်းထိုးပြထားသည်။
သဘာဝ citric acid deep eutectic solvent (NADES) ၏ Thermogravimetric analysis (TGA) ကို အခန်းအပူချိန်မှ 500°C အထိ အပူချိန်အတိုင်းအတာတွင် စနစ်တကျ ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ ပုံ 8a နှင့် b မှ မြင်တွေ့ရသည့်အတိုင်း 100°C အထိ ကနဦးဒြပ်ထုဆုံးရှုံးမှုသည် အဓိကအားဖြင့် citric acid နှင့် သန့်စင်သော glycerol နှင့် ဆက်စပ်နေသော ရေစုပ်ယူမှုနှင့် hydration water တို့ကြောင့်ဖြစ်သည်။ 180°C အထိ 88% ခန့်ရှိသော ဒြပ်ထုထိန်းသိမ်းမှုကို တွေ့ရှိခဲ့ပြီး၊ ၎င်းသည် အဓိကအားဖြင့် citric acid သည် aconitic acid အဖြစ်ပြိုကွဲခြင်းနှင့် နောက်ဆက်တွဲအပူပေးသောအခါ methylmaleic anhydride(III) ဖွဲ့စည်းခြင်းကြောင့်ဖြစ်သည် (ပုံ 8b)။ 180°C အထက်တွင် glycerol တွင် acrolein (acrylaldehyde) ကို ပုံ 8b37 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း တွေ့မြင်နိုင်သည်။
ဂလစ်စရော၏ Thermogravimetric analysis (TGA) သည် အဆင့်နှစ်ဆင့်ရှိသော mass loss လုပ်ငန်းစဉ်ကို ဖော်ပြသည်။ ကနဦးအဆင့် (၁၈၀ မှ ၂၂၀ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်) တွင် acrolein ဖွဲ့စည်းခြင်းပါဝင်ပြီး ၂၃၀ မှ ၃၀၀ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်အထိ မြင့်မားသောအပူချိန်များတွင် mass ဆုံးရှုံးမှု သိသာထင်ရှားသည် (ပုံ ၈က)။ အပူချိန်တိုးလာသည်နှင့်အမျှ acetaldehyde၊ ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်၊ မီသိန်းနှင့် ဟိုက်ဒရိုဂျင်တို့ကို အစဉ်လိုက်ဖွဲ့စည်းသည်။ မှတ်သားစရာကောင်းသည်မှာ mass ၏ ၂၈% သာ ၃၀၀ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်တွင် ထိန်းသိမ်းထားနိုင်ပြီး NADES 8(a)38,39 ၏ ပင်ကိုယ်ဂုဏ်သတ္တိများသည် ချို့ယွင်းနေနိုင်ကြောင်း ညွှန်ပြသည်။
ဓာတုနှောင်ကြိုးအသစ်များဖွဲ့စည်းခြင်းအကြောင်း အချက်အလက်များရရှိရန်အတွက်၊ သဘာဝနက်ရှိုင်းသော ယူတက်တစ် ပျော်ရည်များ (NADES) ၏ လတ်လတ်ဆတ်ဆတ်ပြင်ဆင်ထားသော ဆိုင်းထိန်းစနစ်များကို Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) ဖြင့် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခဲ့သည်။ NADES ဆိုင်းထိန်းစနစ်၏ ရောင်စဉ်တန်းကို သန့်စင်သော citric acid (CA) နှင့် glycerol (Gly) တို့၏ ရောင်စဉ်တန်းများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ခြင်းဖြင့် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ CA ရောင်စဉ်တန်းသည် 1752 1/cm2 နှင့် 1673 1/cm2 တွင် ရှင်းလင်းသော ထိပ်ဖျားများကို ပြသခဲ့ပြီး၊ ၎င်းတို့သည် C=O နှောင်ကြိုး၏ ဆန့်ထွက်တုန်ခါမှုများကို ကိုယ်စားပြုပြီး CA ၏ ဝိသေသလက္ခဏာလည်း ဖြစ်သည်။ ထို့အပြင်၊ ပုံ ၉ တွင် ပြထားသည့်အတိုင်း 1360 1/cm2 တွင် OH ကွေးညွှတ်တုန်ခါမှုတွင် သိသာထင်ရှားသော ပြောင်းလဲမှုတစ်ခုကို လက်ဗွေရာဒေသတွင် တွေ့ရှိခဲ့ရပါသည်။
အလားတူပင်၊ ဂလစ်စရောလ်တွင်၊ OH ဆန့်ထုတ်ခြင်းနှင့် ကွေးညွှတ်ခြင်းတုန်ခါမှုများ၏ ရွေ့လျားမှုများကို လှိုင်းနံပါတ် 3291 1/cm2 နှင့် 1414 1/cm2 အသီးသီးတွင် တွေ့ရှိခဲ့သည်။ ယခုအခါ ပြင်ဆင်ထားသည့် NADES ၏ ရောင်စဉ်ကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းဖြင့် ရောင်စဉ်တွင် သိသာထင်ရှားသော ပြောင်းလဲမှုတစ်ခုကို တွေ့ရှိခဲ့သည်။ ပုံ ၇ တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း C=O ချည်နှောင်မှု၏ ဆန့်ထုတ်တုန်ခါမှုသည် 1752 1/cm2 မှ 1720 1/cm2 သို့ ပြောင်းလဲသွားခဲ့ပြီး ဂလစ်စရောလ်၏ -OH ချည်နှောင်မှု၏ ကွေးညွှတ်တုန်ခါမှုသည် 1414 1/cm2 မှ 1359 1/cm2 သို့ ပြောင်းလဲသွားခဲ့သည်။ လှိုင်းနံပါတ်များတွင် ဤပြောင်းလဲမှုများသည် လျှပ်ကာနက်တီဗီတီ ပြောင်းလဲမှုကို ညွှန်ပြပြီး ၎င်းသည် NADES ၏ဖွဲ့စည်းပုံတွင် ဓာတုနှောင်ကြိုးအသစ်များ ဖွဲ့စည်းခြင်းကို ညွှန်ပြသည်။