Name: methane hydrate crystallization on sessile water droplets
Uploaded: 2021-05-26T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Methane Hydrate Crystallization on Sessile Water Droplets at JoVE.com

NASA Exobiology hibesi 80NSSC19K0477 bu araştırmayı finanse etti. Değerli tartışmalar için William Waite ve Nicolas Espinoza'ya teşekkür ederiz.

1. Basınç hücresini tasarlayın, doğrulayın ve makine halinen.
<ol><li>Hücreyi, bir su damlasından hidrat oluşumunun doğrudan görselleştirilmesine izin vermek için tasarlayın. Hücrenin, sıvı/gaz girişi, çıkış, ışık ve teller için bir ana hazneye ve dört bağlantı noktasına sahip olduğundan emin olun (Şekil 1). Mühendislik tasarım yazılımında son tasarımı oluşturun (Ek Şekil S1).</li>
	<li>Basınç hücresinin yüksek basınç altında...

<ol>
	<li>Bohrmann, G., Torres, M. E., Schulz, H. D., Zabel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gas+hydrates+in+marine+sediments.">Gas hydrates in marine sediments.</a> Marine Geochemistry. , 481-512 (2006).</li><li>Ruppel, C. D., Kessler, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+interaction+of+climate+change+and+methane+hydrates.">The interaction of climate change and methane hydrates.</a> Reviews of Geophysics. 55 (1), 126-168 (2017).</li><li>Hammerschmidt, E. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+gas+hydrates+in+natural+gas+transmission+lines.">Formation of gas hydrates in natural gas transmission lines.</a> Industrial and Engineering Chemistry. 26, 851-855 (1934).</li><li>Ke, W., Kelland, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetic+hydrate+inhibitor+studies+for+gas+hydrate+systems:+a+review+of+experimental+equipment+and+test+methods.">Kinetic hydrate inhibitor studies for gas hydrate systems: a review of experimental equipment and test methods.</a> Energy &amp; Fuels. 30 (12), 10015-10028 (2016).</li><li>Kelland, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+kinetic+hydrate+inhibitors+from+an+environmental+perspective.">A review of kinetic hydrate inhibitors from an environmental perspective.</a> Energy &amp; Fuels. 32 (12), 12001-12012 (2018).</li><li>Walker, V. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antifreeze+proteins+as+gas+hydrate+inhibitors.">Antifreeze proteins as gas hydrate inhibitors.</a> Canadian Journal of Chemistry. 93 (8), 839-849 (2015).</li><li>Bruusgaard, H., Lessard, L. D., Servio, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphology+study+of+structure+I+methane+hydrate+formation+and+decomposition+of+water+droplets+in+the+presence+of+biological+and+polymeric+kinetic+inhibitors.">Morphology study of structure I methane hydrate formation and decomposition of water droplets in the presence of biological and polymeric kinetic inhibitors.</a> Crystal Growth &amp; Design. 9 (7), 3014-3023 (2009).</li><li>Jung, J. W., Espinoza, D. N., Santamarina, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Properties+and+phenomena+relevant+to+CH4-CO2+replacement+in+hydrate-bearing+sediments.">Properties and phenomena relevant to CH4-CO2 replacement in hydrate-bearing sediments.</a> Journal of Geophysical Research. 115 (10102), 1-16 (2010).</li><li>Chen, X., Espinoza, D. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ostwald+ripening+changes+the+pore+habit+and+spatial+variability+of+clathrate+hydrate.">Ostwald ripening changes the pore habit and spatial variability of clathrate hydrate.</a> Fuel. 214, 614-622 (2018).</li><li>DuQuesnay, J. R., Diaz Posada, M. C., Beltran, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+gas+hydrate+reactor+design:+3-in-1+assessment+of+phase+equilibria,+morphology+and+kinetics.">Novel gas hydrate reactor design: 3-in-1 assessment of phase equilibria, morphology and kinetics.</a> Fluid Phase Equilibria. 413, 148-157 (2016).</li><li>Udegbunam, L. U., DuQuesnay, J. R., Osorio, L., Walker, V. K., Beltran, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase+equilibria,+kinetics+and+morphology+of+methane+hydrate+inhibited+by+antifreeze+proteins:+application+of+a+novel+3-in-1+method.">Phase equilibria, kinetics and morphology of methane hydrate inhibited by antifreeze proteins: application of a novel 3-in-1 method.</a> The Journal of Chemical Thermodynamics. 117, 155-163 (2018).</li><li>Espinoza, D. N., Santamarina, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water-CO2-mineral+systems:+Interfacial+tension,+contact+angle,+and+diffusion+-+Implications+to+CO2+geological+storage.">Water-CO2-mineral systems: Interfacial tension, contact angle, and diffusion - Implications to CO2 geological storage.</a> Water Resources Research. 46 (7537), 1-10 (2010).</li><li>Sloan, E. D., Koh, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Clathrate Hydrates of Natural Gases. 3rd edn. , (2007).</li><li>Makogon, I. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Hydrates of natural gas. , 125 (1981).</li><li>Johnson, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mainly+on+the+plane:+deep+subsurface+bacterial+proteins+bind+and+alter+clathrate+structure.">Mainly on the plane: deep subsurface bacterial proteins bind and alter clathrate structure.</a> Crystal Growth &amp; Design. 20 (10), 6290-6295 (2020).</li></ol>

Sessile su damlacıklarında metan hidrat kabuklarını güvenli bir şekilde oluşturmak ve bu yöntemi 10 MPa çalışma basıncına sahip bir basınç hücresinin yanı sıra basınç ve soğutma sistemlerini makineleştirmek ve monte etmek için paylaşmak için bir yöntem geliştirdik. Basınç hücresi, gömülü termokuples içeren damlacık için bir sahne, damlacığı görselleştirmek için bir safir pencere ve hücrenin üstüne sabitlenmiş bir basınç dönüştürücü ile donatılmıştır. Soğutma sist...

Gaz hidratları, van der Waals etkileşimleri yoluyla konuk gaz moleküllerini hapseden hidrojenle bağlanmış su moleküllerinin kafesleridir. Metan hidratları, doğada kıta kenarları boyunca yüzey altı tortusunda, Arktik permafrosta ve güneş sistemindeki diğer gezegen cisimlerinde meydana gelen yüksek basınç ve düşük sıcaklık koşullarında oluşur1. Gaz hidratları, iklim ve enerji için önemli etkileri olan birkaç bin gigaton karbon depolar2. Gaz hidratları doğal gaz endüstrisinde de tehlikeli olabilir, çünkü gaz boru hatlarında hidratlar için elverişli koşullar oluşur, bu da ölümcül patlamalara ve petrol sızıntılarına yol açan boruları tıkayabilir3.
Gaz hidratlarını yerindeincelemenin zorluğu nedeniyle, laboratuvar deneyleri genellikle hidrat özelliklerini ve inhibitörlerin ve substratların etkisini karakterize etmek için kullanılır4. Bu laboratuvar deneyleri, çeşitli şekil ve boyutlardaki hücrelerde yüksek basınçta gaz hidrat yetiştirilerek gerçekleştirilir. Gaz boru hatlarında gaz hidrat oluşumunu önleme çabaları, antifriz proteinleri (AFP'ler), yüzey aktif maddeler, amino asitler ve polivinilipirrolidon (PVP)5,6dahil olmak üzere çeşitli kimyasal ve biyolojik gaz hidrat inhibitörlerinin keşfedilmesine yol açmıştır. Bu bileşiklerin gaz hidrat özellikleri üzerindeki etkilerini belirlemek için, bu deneyler otoklavlar, kristalizatörler, karıştırılmış reaktörler ve 0,2 ila 106 santimetreküp4hacimleri destekleyen sallanan hücreler de dahil olmak üzere çeşitli gemi tasarımları kullanmıştır.
Burada ve önceki çalışmalarda kullanılan sessile damlacık yöntemi7,8,9,10,11,12, basınç hücresi içindeki su damlacıklarında bir gaz hidrat filmi oluşturmayı içerir. Bu kaplar, 10-20 MPa'ya kadar basınçları karşılamak için paslanmaz çelik ve safirden yapılmıştır. Hücre bir metan gazı silindirine bağlı. Bu çalışmalardan ikisi, PVP 7,11gibi ticari kinetik hidrat inhibitörlerine (KHI) kıyasla AFP'leri gaz hidrat inhibitörleri olarak test etmek için damlacık yöntemini kullandı. Bruusgard ve ark.7 inhibitörlerin morfolojik etkisine odaklandı ve Tip I AFP'leri içeren damlacıkların, yüksek itici güçlerde inhibitörler olmadan dendritik damlacık yüzeyinden daha pürüzsüz, camsı bir yüzeye sahip olduğunu buldu.
Udegbunam ve ark.11, önceki bir çalışmada KHI'leri değerlendirmek için geliştirilen bir yöntem kullandı10Morfoloji / büyüme mekanizmalarının, hidrat-sıvı-buhar dengesi sıcaklığının / basıncının ve kinetiğin sıcaklığın bir işlevi olarak analizini sağlar. Jung ve arkadaşları, CH4hidrat kabuğu8 oluşturduktan sonra hücreyi CO 2 ile doldurarak CH 4 -CO2 değişimini inceledi. Chen ve ark. hidrat kabuğu9oluştururken Ostwald olgunlaşmasını gözlemledi. Espinoza ve ark. çeşitli mineral substratlarda CO2 hidrat kabuklarını inceledi12. Damlacık yöntemi, çeşitli bileşiklerin ve substratların gaz hidratları üzerindeki morfolojik etkisini belirlemek için nispeten basit ve ucuz bir yöntemdir ve küçük hacim nedeniyle az miktarda katkı maddesi gerektirir. Bu makalede, görselleştirme için safir pencereli, 10 MPa'ya kadar çalışma basıncı derecelendirilmiş paslanmaz çelik bir hücre kullanarak bir su damlası üzerinde bu tür hidrat kabukları oluşturmak için bir yöntem açıklanmaktadır.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>CAMERA AND LAPTOP</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera Body</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>D7200</td>
			<td>Name in Protocol: camera</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera Control Pro 2 Software</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: camera software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laptop</td>
			<td>HP Pavilion</td>
			<td>hp-pavilion-laptop-14-ce0068st</td>
			<td>Needs to be PC with plenty of storage (~ 1 Tb) 
			Name in Protocol: laptop</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Macrophotography Lens</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>AF-S MICRO 105mm f/2.8G IF-ED Lens</td>
			<td>Name in Protocol: lens</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CONSUMABLES</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deionized water</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: DI water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dry Ice</td>
			<td>VWR or grocery store</td>
			<td></td>
			<td>Buy just before nucleation 
			Name in Protocol: dry ice</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: ethanol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethylene Glycol</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: ethylene glycol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>COOLING SYSTEM</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/2 in. O.D. x 3/8 in. I.D. x 25 ft. Polyethylene Tubing</td>
			<td>Everbilt</td>
			<td>Model # 301844</td>
			<td>For circulating coolant from chiller to copper coils in aquarium 
			Name in Protocol: 3/8&#8221; (inner diameter) plastic tubing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Circulating chiller</td>
			<td>Polyscience</td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: chiller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Economical Flexible Polyethylene Foam Pipe Insulation</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>4530K162</td>
			<td>3/4&#34; thick wall; 1/2&#34; inner diameter; R Value 3; 6&#39; long 
			Name in Protocol: foam pipe insulation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic tubing</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>use any tubing that fits the airline connection in the lab and long enough to travel from the airline connection to the front of the aquarium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DATALOGGER</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Armature Multiplexer Module for 34970A/ 
			34972A, 20-Channel</td>
			<td>Keysight Technologies</td>
			<td>34901A</td>
			<td>Name in Protocol: datalogger multichannel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Benchvue or Benchlink software</td>
			<td>Benchvue or Benchlink</td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: temperature transducer software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data Acquisition/Switch Unit. GPIB, RS232</td>
			<td>Keysight Technologies</td>
			<td>34970A</td>
			<td>Name in Protocol: datalogger</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB/GPIB interface</td>
			<td>Keysight Technologies</td>
			<td>82357B</td>
			<td>Name in Protocol: datalogger USB</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>datalogger multichannel</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Schott Fostec -Llc 20510 Ace Fiber Optic Light Source</td>
			<td>Schott Fostec</td>
			<td>A20500</td>
			<td>3115PS-12W-B20 115 V ~AC 50/60Hz 5/4.5 W 
			Name in Protocol: light source unit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Schott Fostec light source guide - single bundle</td>
			<td>Schott Fostec</td>
			<td>A08031.40</td>
			<td>Name in Protocol: fiber optic light source cable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>METHANE GAS AND REGULATOR</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/4 OD in. x 20 ft. Copper Soft Refrigeration Coil</td>
			<td>Everbilt</td>
			<td>Model # D 04020PS</td>
			<td>For pressurizing ISCO pressure pump. An additional pack is needed for coolant circulation, as listed below. 
			Name in Protocol: high pressure-rated 1/4&#8221; copper pipe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methane cylinder regulator</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>Y11N114G350-AG</td>
			<td>Name in Protocol: methane cylinder regulator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methane gas cylinder</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>ME UHP300</td>
			<td>Name in Protocol: methane gas cylinder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PRESSURE PUMP</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/4 in.&#160; flexible tubing, ~ 3 ft.</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Connect to pump inlet for leak test 
			Name in Protocol: 1/4&#34;&#160; flexible tubing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>260D Syringe Pump W/Controller</td>
			<td>Teledyne Instruments Inc.</td>
			<td>67-1240-520</td>
			<td>Name in Protocol: pressure pump</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Controller &#8722; Ethernet/USB</td>
			<td>Teledyne Instruments Inc.</td>
			<td>62-1240-114</td>
			<td>Purchase if you would like to install Labview onto computer and control pressure pump remotely. We did not do this.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Smooth-Bore Seamless 316 Stainless Steel Tubing, 1/4&#34; OD, 0.035&#34; Wall Thickness, 1 Foot Long (x5)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>89785K824</td>
			<td>Name in Protocol: 1/4&#34; pipe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Smooth-Bore Seamless 316 Stainless Steel Tubing, 1/8&#34; OD, 0.02&#34; Wall Thickness, 1 Foot Long (x4)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>89785K811</td>
			<td>Name in Protocol: 1/8&#34; pipe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless Steel Swagelok Tube Fitting, Reducing Union, 1/4 in. x 1/8 in. Tube OD (x4)</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>&#160;SS-400-6-2</td>
			<td>Name in Protocol: 1/8&#8221; to 1/4&#8221; adapter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PRESSURE CELL</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>316 Stainless Steel Nut and Ferrule Set (1 Nut/1 Front Ferrule/1 Back Ferrule) for 1/4 in. Tube Fitting (20)</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>&#160;SS-400-NFSET</td>
			<td>Used for fitting connections where necessary 
			Name in Protocol: ferrule set</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>316L Stainless Steel Convoluted (FM) Hose, 1/4 in., 316L Stainless Steel Braid, 1/4 in. Tube Adapters, 60 in. (1.5 m) Length</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>SS-FM4TA4TA4-60</td>
			<td>Connects pressure pump to pressure cell 
			Name in Protocol: 1/4&#34; braided stainless steel flexible pressure-rated hose</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ABAQUS</td>
			<td>ABAQUS FEA</td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: simulation software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Abrasion-Resistant Cushioning Washer for 7/8&#34; Screw Size, 0.875&#34; ID, 2.25&#34; OD, packs of 10 (x1)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>90131A107</td>
			<td>Name in Protocol: 2.25&#34; rubber washer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Abrasion-Resistant Sealing Washer, Aramid Fabric/Buna-N Rubber, 3/8&#34; Screw Size, 0.625&#34; OD, packs of 10 (x1)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>93303A105</td>
			<td>Used for illumination port</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acrylic Sheet | White 2447 / WRT31 
			Extruded Paper-Masked (Translucent 55% (0.118 x 12 x 12)</td>
			<td>Interstate Plastics</td>
			<td>ACRW7EPSH</td>
			<td>Machine a circle of acrylic to fit in the inner chamber of the pressure cell to serve as the background for imaging 
			Name in Protocol: acrylic disc</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AutoCAD</td>
			<td>AutoCAD</td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: engineering design software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conax fitting</td>
			<td>Conax Technologies</td>
			<td>311401-011</td>
			<td>TG(PTM2/)-24-A6-T, OPTIONAL 1/4&#34; NPT 
			Name in Protocol: pressure seal connector</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Accuracy Oil Filled Pressure 
			Transducers/Transmitters for General 
			industrial applications (x2)</td>
			<td>Omega Engineering, Inc.</td>
			<td>PX409-3.5KGUSBH</td>
			<td>Buy two so there is a backup. 
			Name in Protocol: pressure transducer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HIGH PRESSURE CHAMBER&#160; PARTS</td>
			<td>Wither Tool, Die and Manufacturing Company</td>
			<td></td>
			<td>Machining for pressure cell parts as listed in CAD drawings (Figure S1) 
			Name in Protocol: Part B = stainless steel washer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-Strength 316 Stainless Steel Socket Head Screw, M5 x 0.80 mm Thread, 14 mm Long (x20)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>90037A119</td>
			<td>Used for illumination port</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-Strength 316 Stainless Steel Socket Head Screw, M8 x 1.25 mm Thread, 25 mm Long (x20)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>90037A133</td>
			<td>Name in Protocol: M8 stainless steel screws</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oil-Resistant Hard Buna-N O-Ring, 3/32 Fractional Width, Dash Number 120, packs of 50 (x1)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>5308T178</td>
			<td>Name in Protocol: 1&#34; o-ring</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oil-Resistant Hard Buna-N O-Ring, 3/32 Fractional Width, Dash Number 128, packs of 50 (x1)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>5308T186</td>
			<td>Name in Protocol: 1.5&#34; o-ring</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Omega Inc. pressure transducer software</td>
			<td>Omega Engineering, Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: pressure transducer software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate Disc</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>8571K31</td>
			<td>Listed in CAD drawings for illumination port, Fig. S1 Part E</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sapphire windows (x3)</td>
			<td>Guild Optical Associates, Inc.</td>
			<td>Optical Grade Sapphire Window, C-Plane 
			Diameter: 1.811&#8221; &#177;.005&#8221; 
			Thickness: .590&#8221; &#177;.005&#8221; 
			Surface Quality: 60/40 
			Edges ground and safety chamfered</td>
			<td>Buy three so there are two backups. 
			Name in Protocol: sapphire window</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solid Thermocouple Wire FEP Insulation and Jacket, Type K, 24 Gauge, 50 ft. Length (x1)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>3870K32</td>
			<td>Name in Protocol: thermocouples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless Steel Integral Bonnet Needle Valve, 0.37 Cv, 1/4 in. Swagelok Tube Fitting, Regulating Stem (x4)</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>&#160;SS-1RS4</td>
			<td>Two will be used for the pressure pump as well. 
			Name in Protocol: 1/4&#34; needle valves</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless Steel Pipe Fitting, Hex Nipple, 1/4 in. Male NPT (x2)</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>&#160;SS-4-HN</td>
			<td>Used for illumination port</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless Steel Swagelok Tube Fitting, Female Branch Tee, 1/4 in. Tube OD x 1/4 in. Tube OD x 1/4 in. Female NPT (x2)</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>&#160;SS-400-3-4TTF</td>
			<td>Used with pressure transducer 
			Name in Protocol: branch tee fitting</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless Steel Swagelok Tube Fitting, Male Connector, 1/4 in. Tube OD x 1/4 in. Male NPT (x4)</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>&#160;SS-400-1-4</td>
			<td>Used on top port and side port leading to needle valves 
			Name in Protocol: NPT screws</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless Steel Swagelok Tube Fitting, Port Connector, 1/4 in. Tube OD (x8)</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>&#160;SS-401-PC</td>
			<td>Use as tube connections between NTP and valve connections 
			Name in Protocol: port connector fitting</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TANK</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/4 OD in. x 20 ft. Copper Soft Refrigeration Coil</td>
			<td>Everbilt</td>
			<td>Model # D 04020PS</td>
			<td>For circulating coolant 
			Name in Protocol: 1/4&#34; copper pipe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 gallon aquarium</td>
			<td>Tetra</td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: 10 gallon tank</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2 oz. Waterweld</td>
			<td>J-B Weld</td>
			<td>Model # 8277</td>
			<td>Name in Protocol: underwater sealant</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3 in. x 25 ft. Foil Backed Fiberglass Pipe Wrap Insulation</td>
			<td>Frost King</td>
			<td>Model # SP42X/16</td>
			<td>For wrapping around aquarium 
			Name in Protocol: foil-lined fiberglass</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3/8 7/8 in. Stainless Steel Hose Clamp (10 pack)</td>
			<td>Everbilt</td>
			<td>Model # 670655E</td>
			<td>Name in Protocol: worm drive hose clamps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Styrofoam</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: insulating material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TOOLS</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-1/8 in. Ratcheting Tube Cutter</td>
			<td>Husky</td>
			<td>Model # 86-036-0111</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/2 in. to 1 in. Pipe Cutter</td>
			<td>Apollo</td>
			<td>Model # 69PTKC001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adjustable wrench (x2)</td>
			<td>Steel Core</td>
			<td>Model # 31899</td>
			<td>Need two wrenches with jaw at least 1&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Allen wrench set</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Duct tape</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: duct tape</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flexible tubing, like an IV line, to fit on the end of grainger probe (canula)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: IV tube</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Grainger 18 gauge probe</td>
			<td>Grainger</td>
			<td></td>
			<td>For inserting droplet 
			Name in Protocol: cannula</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Vacuum Grease</td>
			<td>Dow corning</td>
			<td></td>
			<td>Apply to o-rings before inserting sapphire window 
			Name in Protocol: vacuum grease</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Klein Tools Professional 90 Degree 4-in-1 Tube Bender</td>
			<td>Klein Tools</td>
			<td>Model # 89030</td>
			<td>Name in Protocol: tube bender</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Snoop liquid leak detector</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>MS-SNOOP-8OZ</td>
			<td>To detect leaks when pressurized when methane 
			Name in Protocol: liquid leak detector</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Suction cup</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td></td>
			<td>For removing tight fitting sapphire window 
			Name in Protocol: suction cup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Teflon Tape</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Name in Protocol: plumber&#39;s tape</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temflex 3/4 in. x 60 ft. 1700 Electrical Tape Black</td>
			<td>3M</td>
			<td>Model # 1700-1PK-BB40</td>
			<td>Name in Protocol: electrical tape</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

methane hydrate crystallization on sessile water droplets

Bu makalede, su damlacıkları üzerinde metan hidrat kabukları oluşturmak için bir yöntem açıklanmaktadır. Buna ek olarak, sessile damlacıkları için bir aşama, görselleştirme için bir safir pencere ve sıcaklık ve basınç dönüştürücüleri içeren 10 MPa çalışma basıncına derecelendirilmiş bir basınç hücresi için planlar sağlar. Hücreyi 5 MPa'ya basınçlandırmak için metan gazı silindirine bağlı bir basınç pompası kullanılır. Soğutma sistemi, bakır bobinler aracılığıyla etilen glikol ile soğutulan% 50 etanol çözeltisi içeren 10 galonluk (37,85 L) bir tanktır. Bu kurulum, sırasıyla soğutma ve basınçsızlaştırma sırasında hidrat oluşumu ve ayrışması ile ilişkili sıcaklık değişiminin gözlemlenmesine ve damlacığın morfolojik değişikliklerinin görselleştirilmesine ve fotoğraflanmasına olanak tanır. Bu yöntemle ~-6 °C ila -9 °C'de hızlı hidrat kabuğu oluşumu gözlendi. Basınç kaybı sırasında, ekzotermik hidrat ayrışması nedeniyle basınç/sıcaklık (P/T) stabilite eğrisinde 0,2 °C ila 0,5 °C sıcaklık düşüşü gözlendi ve sıcaklık düşüşünün başlangıcında erimenin görsel gözlemi ile doğrulandı. "Bellek etkisi" 2 MPa'dan 5 MPa'ya basınçlandırıldıktan sonra gözlendi. Bu deneysel tasarım, damlacık basıncının, sıcaklığının ve morfolojisinin zaman içinde izlenmesini sağlar ve bu da bunu hidrat morfolojisi üzerinde çeşitli katkı maddelerini ve substratları test etmek için uygun bir yöntem haline getirir.

Bu yöntemle, bir damlacık üzerindeki bir gaz hidrat kabuğu, basınç hücresinin safir penceresinden ve sıcaklık ve basınç dönüştürücüleri aracılığıyla görsel olarak izlenebilir. 5 MPa'ya basınç verdikten sonra hidrat kabuğunu çekirdeklendirmek için, basınç hücresinin üstüne kuru buz eklenebilir ve hızlı hidrat kristalizasyonunu tetiklemek için termal bir şoka neden olabilir. Kuru buzla zorlanan hidrat kabuğu oluşumunda açık bir morfolojik fark vardır. Su damlası pürüzsüz, yansı...

Watch this Scientific Journal Video about Methane Hydrate Crystallization on Sessile Water Droplets at JoVE.com

Methane Hydrate Crystallization on Sessile Water Droplets

Çeşitli inhibitörlerin, promotörlerin ve substratların hidrat kristal morfolojisi üzerindeki etkilerini incelemek için sessile su damlacıkları üzerinde gaz hidrat oluşturmak için bir yöntem açıklıyoruz.

Sessile Su Damlacıklarında Metan Hidrat Kristalizasyonu

This paper describes a method to form methane hydrate shells on water droplets. In addition, it provides blueprints for a pressure cell rated to 10 MPa ...

Çeşitli katkı maddelerinin gaz hidrat morfolojisi ve basınç sıcaklığı stabilitesi üzerindeki etkisi test edilebilir. Ancak asıl ilgi alanı, biyomoleküllerin yerinde gaz hidratları nasıl etkileyebileceğini ve etkileyebileceğini bulmaktır. Bu protokolün ana avantajı, bir sessile damlacığı üzerinde güvenli bir şekilde tekrarlanabilir bir hidrat kabuğu oluşturabilmesidir.Damlacık aşamasını seviyelendirmek zordur ve damlacık düzensiz bir aşamada kayarken pratik yapılması gerekir. Ayrıca, swagelok bağlantıları ve yüksek basınçlı yanıcı gazlar ile ilgili güvenlik hakkında bilgi ederek. Metan silindir regülatörünü yeni bir somun ve yüksük seti kullanarak bire dört inç bakır boru ile pompaya bağlayarak başlayın.Damlacığı safir pencereye yönlendirmeye yardımcı olmak için esnek bir IV boru ucu yapıştırın, bir açı kesin, kanolün ucuna. Kanolaya bir mililitre şırıngar takın ve istenen deiyonize su hacmini çekin. İğne vanası veya safir pencere takılı olmadan, kanülün ucunu üst tahtaya yerleştirin ve damlayı orta sahneye atmayı uygulayın.Safir pencereyi ve pulları M8 vidalarla yeniden takın ve üst basınç hücresi valfini takın. Örgülü paslanmaz çelik hortumu basınç pompasından basınç hücresine bağlayın. Ve gaz tüpünden basınç hücresine kadar tüm bağlantıların sıkı olup olmadığını iki kez kontrol edin.Basınç hücresi giriş vanasını açın ve akvaryumdaki basınç hücresini ayarlayın. Ardından basınç hücresi aydınlatma portuna fiber optik ışık kaynağı kablosu takın. 50/50 etanol ve su oranı ile dolu bir akvaryumda, çözelti seviyesi sonraki haftalarda düşerken, basınç hücresinin üst kısmıyla, ışık kaynağı bağlantısının hemen altında seviyeye gelene kadar daha fazla etanol ekleyin.Soğutucuyu hücre içinde yaklaşık sıfır ila üç santigrat dereceye ulaşacak sıcaklığa ayarlayın ve bobinler arasında dolaşmaya başlayın. Akvaryum yüzeyinde yoğuşmaları önlemek için hava akışını akvaryumun önüne açın. Veri kaydedici yazılımında bir sıcaklık günlüğü başlatın.Tarama aralığını 30 saniyeye ayarlayın ve basınç hücresinin içindeki sıcaklık iki santigrat derecede sabit olana kadar bekleyin. Fotoğraf makinesi yerleştirildikten sonra ışık kaynağını yaklaşık %80'e açın ve kamera yazılımını açın. Canlı Görüntü'de kamera lensini hücrenin iç odasına odakla ve en iyi görüntüleme için ışık kaynağını ayarlayın.Bir saniyelik tarama aralığıyla yeni bir sıcaklık günlüğü başlatın. Takılıysa, çıkış iğne vanasını basınç hücresinin üst portunda ayırın. Kanolaya bir mililitre şırıngar takın ve istenen deiyonize su hacmini çekin.Canlı Görüntü modunda kamera yazılımında uç görünene kadar canül'u üst tahtadan geçirin. Sıvı damlacığı şırıngamdan merkezi termokuple atın. Sonra iğne vanasını yeniden takın.Kamerayı basınç hücresindeki damlacık üzerine odakla. Her 60 saniyede bir hızlandırılmış görüntülemeye başlayın. Dizüstü bilgisayarda basınç dönüştürücü yazılımını açın.Grafikte ve veri günlüğünde bir saniyelik tarama aralığında veri toplamaya başlayın ve damlacık sıcaklığı sıfır ila üç santigrat derece arasında sabit olana kadar bekleyin. Pompayı ve kumandayı açın. Basınç pompasının giriş vanasını kapatın.Pompanın çıkış vanasını ve basınç hücresinin vanalarını açın. Basınç pompası kontrol ünitesinde sıfıra basarak pompa basıncını daraleyin. Basıncı izlemek için basınç pompası denetleyicisinde Pompa A'yı seçin.Pompada metan gazı dışında farklı bir sıvı varsa basınç pompasının boş olduğundan emin olun. Maksimum akışı ve sabit akışı dakikada 100 mililitreye ayarlayarak ve Çalıştır'a basarak bunu yapın. Pompa boşalana kadar çalışır durumda bırakın.Pompa çıkış vanasını kapatın ve pompa giriş vanasını açın. Gaz tüpünü açın ve gaz silindiri regülatörünü 1.000 kilopaskal olarak ayarlayın. Basınç pompası kontrol ünitesinde Yeniden Doldur'a basın.Pompa dolduğunda ve 1.000 kilopaskal yakınındayken, pompa giriş vanasını ve gaz silindirini kapatın. Pompa çıkış vanasını hücreye hafifçe açın. Basınç hücresindeki nispeten düşük sıcaklık nedeniyle azalabileceği için basınç dönüştürücü yazılımındaki basınç hücresi basıncını izleyin.Metin el yazmasında açıklandığı gibi, maksimum akışı dakikada 10 mililitreye, maksimum basıncı 5.000 kilopascals'a ve basınç pompası denetleyicisinde sabit basıncı 1.000 kilopaskal'a ayarlayın. Çalıştır'a basın. 1.000 kilopaskal'a ulaşıldığında pompa kontrol ünitesinde Durdur tuşuna basın ve pompanın çıkış vanasını kapatın.Sızıntı olmadığından emin olmak için basınç hücresindeki basıncı izleyin. Basınç düşerse, bağlantılardaki sızıntıyı bulmak için sıvı sızıntı dedektörünü kullanın ve sızıntı bileşenlerini dikkatlice sıkın. Hücre kararlıysa, pompa çıkışını açın ve sabit basıncı kademeli olarak 2,000, 3, 000, 4, 000 ve 5,000 kilopaskal olarak ayarlayın, her ayardan sonra Durdur tuşuna basarak hücre kararlılığını takip edin.Basınç sabitse, pompa çıkışını kapatın ve gazın damlacığın nüfuz etmesi için yaklaşık 12 ila 24 saat bekleyin. Her iki ila beş saniyede bir görüntü almak için zaman atlamalıyı değiştirin. Hidrat kabuğu zaman atlamalı olarak görülene kadar hücrenin üstüne kuru buz ekleyin.Kuru buz kayarsa, hücrenin üst kısmına bant yapıştırın. Metan hidrat oluşumunun ilerlemesini iki ila altı saat boyunca hızlandırılmış fotoğraflar aracılığıyla gözlemleyin. Pompa çıkışını açarak ve erime olduğunda dikkat ederek sabit basıncı 2.000 kilopaskal olarak ayarlayarak hücreyi 2.000 kilopaskal olarak basınçlandırın.30 dakika sonra, hafıza etkisini gözlemlemek için basınç hücresini 5.000 kilopaskal basınçlandırın. Bir hidrat kabuğunun reform yapmaya başladığı ve kabuğun 30 dakika ila iki saat boyunca oluşmasına izin verdiğinde not edin. Pompa çıkışını açarak ve sabit basıncı 100 kilopaskal olarak ayarlayarak hücrenin basıncını düşür.Basınç hücresinde artık basınç varsa, basınç hücresi üst vanasını 1/16 inç hafifçe açın. Basınç ve sıcaklık verilerini CSV dosyaları olarak kaydedin. Üst basınç hücresi vanasını çıkararak ve damlacığı şırınna, kanon veya IV tüpüyle çıkararak damlacığı çıkarın.Denemeler arasında kontaminasyon endişesi varsa metin el yazmasındaki yönergeleri izleyin. Kuru buzun, su damlacığının pürüzsüz bir yansıtıcı yüzeyden hafif bir dendritik yüzeye sahip opak hidrat kabuğuna geçtiği nemli buzda nemlendirilmiş kabuk oluşumunda açık bir morfolojik fark vardır. Tip 1 antifriz proteinlerinde mililitre başına 100 mikrogram eklenmesi, damlacık boyunca sırtlı kenarları ve damlacığın üstünden çıkıntıları indükleyerek hidrat morfolojisini değiştirdi.Hidrat kabuğu bir saat boyunca geliştikten sonra, hücre iki megapaskal basınçsızlaştırıldı ve P / T stabilite eğrisi yakınındaki sıcaklıkta 2 ila 5 santigrat derece düşüşe yol açtı. Ekzotermik hidrat ayrışması nedeniyle hidrat ayrışması, sıcaklıktaki düşüşün başlangıcında zaman atlamalı görüntüleme yoluyla görsel erime ile doğrulandı. Damlacıksız ve hidrat kabuğu oluşturmayan bir damlacık ile yapılan negatif kontroller, basınçsızlaştırma sırasında sıcaklıkta bir düşüş göstermedi.Her sıcaklık derecesinin tepe kısmı önceden belirlenmiş P/T stabilite eğrisinin üzerinde olduğundan, bu denemelerin apeksi P/T'lerine göre bir gerileme eğrisi hesaplanmıştır. Bu protokolü gerçekleştirirken akılda tutulması gereken iki şey önemlidir. Birincisi, basınçlandırmadan önce tüm bağlantıların güvenli olup olmadığını kontrol edin ve iki, safir pencereyi takmadan önce damlacığı dışarı atmayı uygulayın.Bu protokolü izleyerek, gaz tüketimini hesaplayabilir ve oluşan hidrat hacmini belirlemek için kabuk kalınlığını hesaplamak için görüntüleri analiz edebilirsiniz.

Research

JoVE Journal

Environment

Laboratory-determined Phosphorus Flux from Lake Sediments as a Measure of Internal Phosphorus Loading

Göl tortulları Laboratuvar belirlenen Fosfor Flux İç Fosfor Yükleniyor bir tedbir olarak

Eutrophication is a water quality issue in lakes worldwide, and there is a critical need to identify and control nutrient sources. Internal phosphorus (P) ...

Çevre

EPA Method 1615. Measurement of Enterovirus and Norovirus Occurrence in Water by Culture and RT-qPCR. I. Collection of Virus Samples

Enterovirus Kültür ve RT-qPCR Su Norovirüs Oluşum EPA Metot 1615 Ölçüm. Virüs Örneklerinin I. Koleksiyonu

EPA Method 1615 was developed with a goal of providing a standard method for measuring enteroviruses and noroviruses in environmental and drinking waters. ...

EPA Method 1615. Measurement of Enterovirus and Norovirus Occurrence in Water by Culture and RT-qPCR. Part III. Virus Detection by RT-qPCR

Enterovirüs Kültür ve RT-qPCR Su Norovirus Oluşum EPA Method 1615 Ölçümü. Bölüm III. RT-qPCR Virüs Algılama

EPA Method 1615 measures enteroviruses and noroviruses present in environmental and drinking waters. This method was developed with the goal of having a ...

A CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

A CO2 Concentration Gradient Facility for Testing CO2 Enrichment and Soil Effects on Grassland Ecosystem Function

A CO<sub&gt; 2</subTest CO&gt; Konsantrasyon Gradient Tesisi<sub&gt; 2</subÇayır Ekosistem Fonksiyon&gt; Zenginleştirme ve Toprak Etkileri

Continuing increases in atmospheric carbon dioxide concentrations (CA) mandate techniques for examining impacts on terrestrial ecosystems. Most ...

Protocol for Measuring the Thermal Properties of a Supercooled Synthetic Sand-water-gas-methane Hydrate Sample

Bir süpersoğutmalı Sentetik Kum-su-gaz-metan hidrat Örnek Termal Özelliklerini Ölçmek İçin Protokol

Methane hydrates (MHs) are present in large amounts in the ocean floor and permafrost regions. Methane and hydrogen hydrates are being studied as future ...

Soil Lysimeter Excavation for Coupled Hydrological, Geochemical, and Microbiological Investigations

Coupled Hidrolojik, jeokimyasal ve Mikrobiyolojik Araştırmalar Toprak Lizimetre Kazı

Studying co-evolution of hydrological and biogeochemical processes in the subsurface of natural landscapes can enhance the understanding of coupled ...

Protocol for Microplastics Sampling on the Sea Surface and Sample Analysis

Deniz Yüzey ve Numune Analizi Microplastics Örnekleme Protokolü

Microplastic pollution in the marine environment is a scientific topic that has received increasing attention over the last decade. The majority of ...

A Simple Planting Technique for Re-establishing Trees Where Frequent Inundation Occurs

Bir basit tekniği sık su baskını/taşkın oluştuğu için yeniden kurulması ağaç dikme

Many of the Everglades tree islands have lost elevation over the past century and most of their trees have died such that they are now covered with ...

Experimental Study of the Relationship Between Particle Size and Methane Sorption Capacity in Shale

Partikül büyüklüğü ve metan MPA'dan kapasite şeyl arasındaki ilişkinin deneysel çalışma

The amount of adsorbed shale gas is a key parameter used in shale gas resource evaluation and target area selection, and it is also an important standard ...

Construction of a Low-cost Mobile Incubator for Field and Laboratory Use

Ucuz mobil kuluçka makinesi inşaat alanı ve labaratuar kullanımı için

Incubators are essential for a range of culture-based microbial methods, such as membrane filtration followed by cultivation for assessing drinking water ...