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क्लास्टिक जलाशयें च शैल विस्तार कन्नै मती समस्या पैदा होंदी ऐ , जिस कन्नै कुएं दे बोर च अस्थिरता पैदा होंदी ऐ । पर्यावरणीय कारणें कन्नै, तेल आह् ले ड्रिलिंग तरल पदार्थ दे मुकाबले च पानी आह् ले ड्रिलिंग तरल पदार्थ दा इस्तेमाल शैल इंहिबिटरें कन्नै जोड़ेआ जंदा ऐ। आयनिक तरल पदार्थ (आईएल) ने अपने ट्यूनेबल गुणें ते मजबूत इलेक्ट्रोस्टैटिक विशेषताएं दे कारण शैल इंहिबिटर दे रूप च मता ध्यान आकर्षित कीता ऐ। लेकन इमिडाजोलिल आह् ले आयनिक तरल पदार्थ (आईएल), जेह् ड़े ड्रिलिंग तरल पदार्थें च बड्डे पैमाने पर इस्तेमाल कीते जंदे न, जहरीले, गैर-बायोडिग्रेडेबल ते महंगे साबित होए न। गहरे यूटेक्टिक विलायक (डीईएस) गी आयनिक तरल पदार्थें दे बजाय मता लागत प्रभावी ते कम जहरीला विकल्प मन्नेआ जंदा ऐ, पर एह् अजें बी लोड़चदी पर्यावरण स्थायित्व थमां घट्ट न। इस क्षेत्र च हालिया प्रगति दे कारण प्राकृतिक गहरे यूटेक्टिक सॉल्वेंट (NADES) दी शुरूआत कीती गेई ऐ, जेह्ड़े अपने सच्चे पर्यावरण अनुकूलता आस्तै मशहूर न। इस अध्ययन च एनएडीईएस दी जांच कीती गेई ऐ, जिंदे च साइट्रिक एसिड (हाइड्रोजन बंड स्वीकार करने आह् ले दे रूप च) ते ग्लिसरॉल (हाइड्रोजन बंड दाता दे रूप च) ड्रिलिंग द्रव एडिटिव्स दे रूप च होंदे न। एनएडीईएस आह् ले ड्रिलिंग तरल पदार्थें गी एपीआई 13बी-1 दे अनुसार विकसित कीता गेआ हा ते उंदे प्रदर्शन दी तुलना पोटैशियम क्लोराइड आह् ले ड्रिलिंग तरल पदार्थें, इमिडाजोलियम आह् ले आयनिक तरल पदार्थें, ते कोलाइन क्लोराइड:यूरिया-डीईएस आह् ले ड्रिलिंग तरल पदार्थें कन्नै कीती गेई ही। मालिकाना एनएडीईएस दे भौतिक रासायनिक गुणें दा विस्तार कन्नै वर्णन कीता गेआ ऐ। अध्ययन दौरान ड्रिलिंग तरल पदार्थ दे रिओलॉजिकल गुणें, तरल पदार्थ दे नुकसान, ते शैल निरोध गुणें दा मूल्यांकन कीता गेआ, ते एह् दिक्खेआ गेआ जे 3% एनएडीईएस दी सांद्रता च, उपज तनाव/प्लास्टिक चिपचिपाहट अनुपात (वाईपी/पीवी) च वृद्धि होंदी ऐ, मिट्टी दे केक दी मोटाई च 26% दी कमी आई ऐ, ते छानने दी मात्रा च 30.1% दी कमी आई ऐ। उल्लेखनीय ऐ जे एनएडीएस ने 49.14% दी प्रभावशाली विस्तार निरोध दर हासल कीती ते शैल उत्पादन च 86.36% दी बद्धोबद्धी कीती। इनें नतीजें गी एनएडीएस दी मिट्टी दी सतह दी गतिविधि, जीटा क्षमता, ते अंतर-परत अंतराल गी संशोधित करने दी क्षमता दे कारण मन्नेआ जंदा ऐ, जिसदी चर्चा इस पत्र च अंतर्निहित तंत्रें गी समझने लेई कीती गेई ऐ। इस टिकाऊ ड्रिलिंग द्रव कन्नै परंपरागत शैल जंग रोकने आह् ले गी गैर-जहरीला, लागत प्रभावी ते बेह् तर प्रभावी विकल्प उपलब्ध करोआइयै ड्रिलिंग उद्योग च क्रांति आह्नने दी मेद ऐ, जिस कन्नै पर्यावरण अनुकूल ड्रिलिंग प्रथाएं दा रस्ता साफ होई जाग।
शैल इक बहुमुखी चट्टान ऐ जेह्ड़ी हाइड्रोकार्बन दे स्रोत ते जलाशय दोनें दे रूप च कम्म करदी ऐ , ते इसदी झरझरा संरचना1 इनें कीमती संसाधनें दे उत्पादन ते भंडारण दोनें दी संभावना प्रदान करदी ऐ । पर, शैल मिट्टी दे खनिज जि’यां मोंटमोरिलोनाइट, स्मेक्टाइट, काओलिनाइट ते इलाइट कन्नै भरपूर ऐ, जेह्दे कन्नै पानी दे संपर्क च औने पर इसगी सूजन दा खतरा होंदा ऐ, जिस कन्नै ड्रिलिंग दे कम्में दौरान कुएं दे बोर च अस्थिरता पैदा होंदी ऐ2,3। इनें मुद्दें कन्नै गैर-उत्पादक समें (एनपीटी) ते परिचालन समस्याएं दा इक मेजबान पैदा होई सकदा ऐ जिंदे च फंसे दे पाइप, मिट्टी दे संचार च कमी, कुएं दे बोर दे ढहने ते बिट गंदगी, रिकवरी दा समां ते लागत च बाद्दा शामल ऐ। परंपरागत रूप कन्नै, शैल दे विस्तार दा प्रतिरोध करने दी समर्थता दे कारण शैल फार्मेशनें लेई तेल आह् ले ड्रिलिंग तरल पदार्थ (ओबीडीएफ) पसंदीदा विकल्प रेह् न4। पर, तेल आह् ले ड्रिलिंग तरल पदार्थ दे इस्तेमाल च मती लागत ते पर्यावरणीय जोखिम पैदा होंदे न। सिंथेटिक आधात ड्रिलिंग तरल पदार्थ (एसबीडीएफ) गी विकल्प दे रूप च मन्नेआ गेआ ऐ, पर उच्च तापमान पर उंदी उपयुक्तता असंतोषजनक ऐ। पानी आह् ले ड्रिलिंग तरल पदार्थ (डब्ल्यूबीडीएफ) इक आकर्षक समाधान ऐ की जे एह् ओबीडीएफ5 थमां सुरक्षत, पर्यावरण अनुकूल ते मती लागत प्रभावी न। डब्ल्यूबीडीएफ दी शैल निरोधक क्षमता गी बधाने लेई बक्ख-बक्ख शैल अवरोधक दा इस्तेमाल कीता गेआ ऐ, जिंदे च परंपरागत अवरोधक जि’यां पोटैशियम क्लोराइड, चूना, सिलिकेट, ते बहुलक शामल न। लेकन इनें अवरोधकें दी प्रभावशीलता ते पर्यावरणीय प्रभाव दे मामले च सीमाएं न, खास करियै पोटैशियम क्लोराइड अवरोधक च उच्च K+ सांद्रता ते सिलिकेटें दी पीएच संवेदनशीलता दे कारण। 6 शोधकर्ताएं ड्रिलिंग द्रव दे रिओलॉजी च सुधार ते शैल सूजन ते हाइड्रेट दे निर्माण गी रोकने आस्तै आयनिक तरल पदार्थें गी ड्रिलिंग द्रव एडिटिव्स दे रूप च इस्तेमाल करने दी संभावना दा पता लाया ऐ । लेकन एह् आयनिक तरल पदार्थ, खास करियै जेह् ड़े इमिडाजोलाइल कैटशियम होंदे न, आमतौर पर जहरीले, महंगे, गैर-बायोडिग्रेडेबल होंदे न ते इस च जटिल तैयारी प्रक्रियाएं दी लोड़ होंदी ऐ। इनें समस्याएं गी हल करने आस्तै लोक इक होर किफायती ते पर्यावरण अनुकूल विकल्प दी तलाश शुरू करी दित्ते, जिसदे फलस्वरूप गहरे यूटेक्टिक सॉल्वेंट (डीईएस) दा उदय होआ। डीईएस इक यूटेक्टिक मिश्रण ऐ जेह् ड़ा हाइड्रोजन बंड दाता (एचबीडी) ते हाइड्रोजन बंड एक्सेप्टर (एचबीए) कन्नै विशिश्ट मोलर अनुपात ते तापमान पर बनाया जंदा ऐ। इनें यूटेक्टिक मिश्रणें च अपने व्यक्तिगत घटकें दे मुकाबले च घट्ट गलनांक होंदे न, जेह् ड़े मुक्ख रूप कन्नै हाइड्रोजन बंड दे कारण चार्ज डिलोकलाइजेशन दे कारण होंदे न। जाली ऊर्जा, एन्ट्रोपी परिवर्तन, ते आयन ते एचबीडी दे बश्कार परस्पर क्रियाएं समेत केईं कारक डीईएस दे गलनांक गी घट्ट करने च मुक्ख भूमिका निभांदे न।
पिछले अध्ययनें च शैल विस्तार दी समस्या गी हल करने आस्तै पानी आह्ले ड्रिलिंग तरल पदार्थ च बक्ख-बक्ख एडिटिव्स जोड़े गे हे। उदाहरण दे तौर पर, ओफेई एट अल। 1-ब्यूटाइल-3-मिथाइलइमिडाजोलियम क्लोराइड (बीएमआईएम-सीएल) जोड़ेआ गेआ, जिस कन्नै मिट्टी दे केक दी मोटाई (50% तगर) च काफी कमी आई ते बक्ख-बक्ख तापमान पर वाईपी/पीवी मूल्य च 11 दी कमी आई। हुआंग एट अल। आयनिक तरल पदार्थ (विशेष रूप कन्नै, 1-हेक्सिल-3-मिथाइलमिडाजोलियम ब्रोमाइड ते 1,2-बिस (3-हेक्सिलिमिडाजोल-1-इल) ईथेन ब्रोमाइड) दा इस्तेमाल Na-Bt कणें कन्नै कीता गेआ ते शैल सूजन च क्रमशः 86.43% ते 94.17% दी काफी कमी आई12। इसदे अलावा, यांग एट अल। शैल सूजन गी क्रमशः 16.91% ते 5.81% घट्ट करने आस्तै 1-विनाइल-3-डोडेसिलमिडाजोलियम ब्रोमाइड ते 1-विनाइल-3-टेट्राडेसिलिमिडाजोलियम ब्रोमाइड दा इस्तेमाल कीता गेआ। 13 यांग एट अल। 1-विनाइल-3-एथिलिमिडाजोलियम ब्रोमाइड दा बी इस्तेमाल कीता गेआ ते शैल दे विस्तार च 31.62% दी कमी कीती गेई जिसलै के शैल दी वसूली गी 40.60% पर बनाई रक्खेआ गेआ। १४ इसदे अलावा, लुओ एट अल। शैल सूजन गी 80% घट्ट करने आस्तै 1-ऑक्टाइल-3-मिथाइलइमिडाजोलियम टेट्राफ्लोरोबोरेट दा इस्तेमाल कीता गेआ। 15, 16 दाई एट अल। शैल गी रोकने आस्तै आयनिक तरल कोपॉलिमर दा इस्तेमाल कीता गेआ ते अमीन अवरोधक दी तुलना च रेखीय रिकवरी च 18% दी बद्धोबद्धी हासल कीती। 17
आयनिक तरल पदार्थें च अपने आपै च किश नुकसान होंदे न, जिसदे कारण वैज्ञानिकें गी आयनिक तरल पदार्थें दे अलावा होर पर्यावरण अनुकूल विकल्पें दी तलाश करने लेई प्रेरित कीता गेआ, ते इस चाल्लीं डीईएस दा जन्म होआ। हंजिया ने पैह् ले गहरे यूटेक्टिक विलायक (डीईएस) दा इस्तेमाल कीता जेह्दे च विनाइल क्लोराइड प्रोपिओनिक एसिड (1:1), विनाइल क्लोराइड 3-फिनाइलप्रोपिओनिक एसिड (1:2), ते 3-मर्कैप्टोप्रोपिओनिक एसिड + इटाकोनिक एसिड + विनाइल क्लोराइड (1:1:2) शामल हे, जेह्दे कन्नै बेंटोनाइट दी सूजन गी 68%, 58%, ते... 58%, क्रमशः18 ऐ। इक मुक्त प्रयोग च एमएच रसूल ने ग्लिसरॉल ते पोटैशियम कार्बोनेट (डीईएस) दे 2:1 अनुपात दा इस्तेमाल कीता ते शैल नमूनें दी सूजन च 87%19,20 दी काफी कमी कीती। मा ने यूरिया:विनाइल क्लोराइड दा इस्तेमाल कीता तां जे शैल दे विस्तार गी 67% तगर काफी घट्ट कीता जाई सकै।21 रसूल एट अल। डीईएस ते बहुलक दे संयोजन गी दोहरी कार्रवाई शैल अवरोधक दे रूप च इस्तेमाल कीता गेआ, जिसने उत्कृष्ट शैल निरोध प्रभाव हासल कीता22।
हालांकि, गहरे यूटेक्टिक सॉल्वेंट (डीईएस) गी आमतौर उप्पर आयनिक तरल पदार्थें दा इक हरियाला विकल्प मन्नेआ जंदा ऐ, पर एह्दे च संभावित जहरीले घटक बी होंदे न जि’यां अमोनियम लवण, जेह् ड़े उंदी पर्यावरण-अनुकूलता गी संदिग्ध बनांदे न। इस समस्या कन्नै प्राकृतिक गहरे यूटेक्टिक सॉल्वेंट (NADES) दा विकास होआ ऐ। एह् अजें बी डीईएस दे रूप च वर्गीकृत कीते गेदे न, पर एह् कुदरती पदार्थ ते लवण कन्नै बने दे न, जिंदे च पोटैशियम क्लोराइड (KCl), कैल्शियम क्लोराइड (CaCl2), एप्सम लवण (MgSO4.7H2O), ते होर बी शामल न। डीईएस ते एनएडीईएस दे बक्ख-बक्ख संभावित संयोजन इस क्षेत्र च शोध लेई इक बड्डा गुंजाइश खोह् लदे न ते इसदे बक्ख-बक्ख क्षेत्रें च अनुप्रयोगें दी उम्मीद ऐ। कई शोधकर्ताएं नमें डीईएस संयोजनें गी सफलतापूर्वक विकसित कीता ऐ जेह् ड़े किश किस्म दे अनुप्रयोगें च प्रभावी साबित होए न। उदाहरण दे तौर पर, नासर एट अल। 2013 ने पोटैशियम कार्बोनेट आह् ले डीईएस दा संश्लेषण कीता ते इसदे थर्मोफिजिकल गुणें दा अध्ययन कीता, जिसदे बाद हाइड्रेट निरोध, ड्रिलिंग द्रव एडिटिव्स, डिलिग्नीकरण, ते नैनोफाइब्रिलेशन दे क्षेत्रें च अनुप्रयोग मिले। 23 जॉर्डी किम ते सहकर्मीएं एस्कॉर्बिक एसिड आह्ले एनएडीईएस विकसित कीता ते बक्ख-बक्ख अनुप्रयोगें च इसदे एंटीऑक्सीडेंट गुणें दा मूल्यांकन कीता। 24 क्रिस्टर एट अल। साइट्रिक एसिड आह् ले एनएडीईएस विकसित कीता ते कोलेजन उत्पादें लेई इक सहायक दे रूप च इसदी क्षमता दी पन्छान कीती। 25 लियू यी ते सहकर्मियें ने इक व्यापक समीक्षा च निष्कर्षण ते क्रोमैटोग्राफी मीडिया दे रूप च एनएडीईएस दे अनुप्रयोगें दा संक्षेप च वर्णन कीता, जिसलै के मिसन एट अल. कृषि खाद्य क्षेत्र च एनएडीएस दे सफल अनुप्रयोगें पर चर्चा कीती। एह् जरुरी ऐ जे ड्रिलिंग फ्लूइड शोधकर्ता अपने अनुप्रयोगें च एनएडीएस दी प्रभावशीलता उप्पर ध्यान देना शुरू करी देन। हालिया। 2023 च रसूल एट अल। एस्कॉर्बिक एसिड26, कैल्शियम क्लोराइड27, पोटैशियम क्लोराइड28 ते एप्सम नमक29 पर आधारित प्राकृतिक गहरे यूटेक्टिक विलायक दे बक्ख-बक्ख संयोजनें दा इस्तेमाल कीता ते प्रभावशाली शैल निरोध ते शैल रिकवरी हासल कीती। एह् अध्ययन पानी आह् ले ड्रिलिंग तरल पदार्थें च पर्यावरण अनुकूल ते प्रभावी शैल अवरोधक दे रूप च NADES (विशेषकर साइट्रिक एसिड ते ग्लिसरॉल आह् ले फ़ॉर्मूलेशन) गी पेश करने आह् ले पैह् ले अध्ययनें च शामल ऐ, जेह् ड़ा केसीएल, इमिडाजोल आह् ले आयनिक तरल पदार्थें ते परंपरागत डीईएस जनेह् परंपरागत अवरोधक दी तुलना च उत्कृष्ट पर्यावरण स्थिरता, बेहतर शैल निरोध क्षमता ते बेहतर तरल प्रदर्शन दी सुविधा दिंदा ऐ।
इस अध्ययन च साइट्रिक एसिड (सीए) आह् ली एनएडीईएस दी घरै च तैयारी कीती जाग ते इसदे बाद विस्तृत भौतिक रासायनिक विशेषताएं ते ड्रिलिंग द्रव दे गुणें ते इसदी सूजन निरोध क्षमता दा मूल्यांकन करने आस्तै ड्रिलिंग द्रव एडिटिव दे रूप च इसदा इस्तेमाल कीता जाग। इस अध्ययन च सीए हाइड्रोजन बंड स्वीकार करने आह् ले दे रूप च कम्म करग जदके ग्लिसरॉल (Gly) शैल निरोध अध्ययनें च एनएडीएस दे निर्माण/चयन आस्तै एमएच स्क्रीनिंग मापदंडें दे आधार उप्पर चुने गेदे हाइड्रोजन बंड दाता दे रूप च कम्म करग फूरियर ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (एफटीआईआर), एक्स-रे विवर्तन (एक्सआरडी) ते जीटा पोटेंशियल (जेडपी) मापने कन्नै एनएडीएस-मिट्टी दे परस्पर क्रियाएं ते मिट्टी दी सूजन निरोध दे अधार पर तंत्र गी स्पश्ट कीता जाग। इसदे अलावा, इस अध्ययन च शैल निरोध ते ड्रिलिंग द्रव दे प्रदर्शन च सुधार च उंदी प्रभावशीलता दी जांच करने आस्तै 1-एथिल-3-मिथाइलमिडाजोलियम क्लोराइड [EMIM]Cl7,12,14,17,31, KCl ते कोलाइन क्लोराइड:यूरिया (1:2) पर आधारित DES32 कन्नै CA NADES आह् ले ड्रिलिंग द्रव दी तुलना कीती जाग।
साइट्रिक एसिड (मोनोहाइड्रेट), ग्लिसरॉल (99 यूएसपी), ते यूरिया गी इवाकेम, कुआलालंपुर, मलेशिया थमां खरीदेआ गेआ हा। कोलाइन क्लोराइड (>98%), [EMIM]Cl 98%, ते पोटैशियम क्लोराइड गी सिग्मा एल्ड्रिच, मलेशिया थमां खरीदेआ गेआ हा। सारे रसायनें दी रसायनिक संरचनाएं गी चित्र 1 च दिक्खेआ गेआ ऐ, हरे आरेख च इस अध्ययन च इस्तेमाल कीते गेदे मुक्ख रसायनें दी तुलना कीती गेई ऐ: इमिडाजोल आयनिक तरल, कोलाइन क्लोराइड (डीईएस), साइट्रिक एसिड, ग्लिसरॉल, पोटैशियम क्लोराइड, ते एनएडीईएस (साइट्रिक एसिड ते ग्लिसरॉल)। इस अध्ययन च इस्तेमाल कीते गेदे रसायनें दी पर्यावरण अनुकूलता तालिका तालिका 1 च पेश कीती गेई ऐ, तालिका च हर रसायन गी विषाक्तता, जैव अपघटन क्षमता, लागत, ते पर्यावरण स्थायित्व दे आधार उप्पर रेट कीता गेआ ऐ।
इस अध्ययन च इस्तेमाल कीती गेदी समग्गरी दी रासायनिक संरचनाएं : (क) साइट्रिक एसिड, (ख) [ईएमआईएम]सीएल, (ग) कोलाइन क्लोराइड, ते (घ) ग्लिसरॉल।
सीए (प्राकृतिक गहरी यूटेक्टिक सॉल्वेंट) आह् ले एनएडीईएस दे विकास आस्तै हाइड्रोजन बंड दाता (एचबीडी) ते हाइड्रोजन बंड एक्सेप्टर (एचबीए) उम्मीदवारें गी एमएच 30 चयन मापदंडें दे अनुसार सावधानी कन्नै चुनेआ गेआ हा, जेह् ड़े प्रभावी शैल अवरोधक दे रूप च एनएडीईएस दे विकास आस्तै इरादा न इस मापदंड दे अनुसार बड्डे पैमाने पर हाइड्रोजन बंड दाता ते स्वीकार करने आह् ले घटकें दे कन्नै-कन्नै ध्रुवीय कार्यात्मक समूहें गी एनएडीएस दे विकास आस्तै उपयुक्त मन्नेआ जंदा ऐ।
इसदे अलावा, इस अध्ययन च तुलना आस्तै आयनिक तरल [EMIM]Cl ते कोलाइन क्लोराइड:यूरिया डीप यूटेक्टिक सॉल्वेंट (डीईएस) दा चयन कीता गेआ हा कीजे एह् ड्रिलिंग द्रव एडिटिव्स दे रूप च व्यापक रूप कन्नै इस्तेमाल कीते जंदे न33,34,35,36। इसदे अलावा, पोटैशियम क्लोराइड (KCl) दी तुलना कीती गेई की जे एह् इक आम अवरोधक ऐ।
साइट्रिक एसिड ते ग्लिसरॉल गी बक्ख-बक्ख मोलर अनुपात च मिलाइयै यूटेक्टिक मिश्रण हासल कीता गेआ। दृष्टिगत निरीक्षण कन्नै पता चलेआ जे यूटेक्टिक मिश्रण बिना धुंधलापन दे इक समान, पारदर्शी तरल ऐ, जेह् ड़ा इस गल्लै गी दस्सा करदा ऐ जे इस यूटेक्टिक संरचना च हाइड्रोजन बंड दाता (एचबीडी) ते हाइड्रोजन बंड एक्सेप्टर (एचबीए) गी सफलतापूर्वक मिलाया गेआ ऐ। एचबीडी ते एचबीए दे मिश्रण प्रक्रिया दे तापमान पर निर्भर व्यवहार गी दिक्खने आस्तै प्रारंभिक प्रयोग कीते गे। उपलब्ध साहित्य दे अनुसार यूटेक्टिक मिश्रण दे अनुपात दा मूल्यांकन 50 डिग्री सेल्सियस, 70 डिग्री सेल्सियस ते 100 डिग्री सेल्सियस थमां मते त्रै विशिष्ट तापमानें पर कीता गेआ हा, जेह्दे कन्नै पता चलेआ ऐ जे यूटेक्टिक तापमान आमतौर पर 50-80 डिग्री सेल्सियस दी रेंज च होंदा ऐ। एचबीडी ते एचबीए घटकें गी सटीक रूप कन्नै तौलने आस्तै मेटलर डिजिटल बैलेंस दा इस्तेमाल कीता गेआ हा, ते नियंत्रित परिस्थितियें च एचबीडी ते एचबीए गी 100 आरपीएम पर गर्म करने ते हलचल करने आस्तै थर्मो फिशर हॉट प्लेट दा इस्तेमाल कीता गेआ हा।
साढ़े संश्लेषित गहरे यूटेक्टिक विलायक (डीईएस) दे थर्मोफिजिकल गुणें गी, जिंदे च घनत्व, सतह दा तनाव, अपवर्तन सूचकांक, ते चिपचिपाहट शामल ऐ, गी 289.15 थमां 333.15 के. व्यापक विश्लेषण च इस एनएडीएस फ़ॉर्मूलेशन दे बक्ख-बक्ख ऊष्मा भौतिक गुणें दा गहन अध्ययन शामल हा, जिस च तापमान दी इक श्रृंखला च उंदे व्यवहार दा पता चलेआ। इस विशिष्ट तापमान श्रेणी पर ध्यान देने कन्नै एनएडीएस दे गुणें दी जानकारी दित्ती जंदी ऐ जेह् ड़ी केईं अनुप्रयोगें लेई खास महत्व दे न।
जि’यां-तैयार कीते गेदे एनएडीईएस दी सतह दे तनाव गी इंटरफेसियल तनाव मीटर (आईएफटी700) दा उपयोग करियै 289.15 थमां 333.15 के दी रेंज च मापा गेआ। NADES बूंदें गी विशिश्ट तापमान ते दबाव दी स्थिति च केशिका सुई दा उपयोग करियै तरल पदार्थ दे बड्डे मात्रा कन्नै भरोचे दे कक्ष च बनाया जंदा ऐ। आधुनिक इमेजिंग प्रणाली लैप्लास समीकरण दा उपयोग करदे होई इंटरफेस तनाव दी गणना करने लेई उचित ज्यामितीय पैरामीटर शुरू करदी ऐ।
289.15 थमां 333.15 के. रिफ्रैक्टोमीटर दी प्रिज्म सतह गी साफ कीता जाना चाहिदा ते नमूने दे घोल गी इसदे उप्पर समान रूप कन्नै बंडना चाहिदा । ज्ञात मानक घोल कन्नै कैलिब्रेट करो, ते फिर स्क्रीन थमां अपवर्तन सूचकांक पढ़ो।
जि’यां तैयार कीते गेदे एनएडीईएस दी चिपचिपाहट गी 289.15 थमां 333.15 के तापमान रेंज च 30 आरपीएम दी कतरनी दर ते 6 दे धुरी आकार कन्नै ब्रुकफील्ड घूर्णन चिपचिपाहट मीटर (क्रायोजेनिक प्रकार) दा उपयोग करियै मापा गेआ हा।विस्कोमीटर तरल नमूने च धुरी गी लगातार गति कन्नै घुमाने आस्तै लोड़चदे टॉर्क गी निर्धारत करियै चिपचिपाहट गी मापदा ऐ। नमूने गी धुरी दे हेठ स्क्रीन पर रक्खने ते कसने दे बाद, विस्कोमीटर चिपचिपाहट गी सेंटीपोइज (cP) च प्रदर्शत करदा ऐ, जिस कन्नै तरल पदार्थ दे रिओलॉजिकल गुणें दी कीमती जानकारी दित्ती जंदी ऐ।
289.15–333.15 के तापमान सीमा च ताजा तैयार कीते गेदे प्राकृतिक गहरे यूटेक्टिक विलायक (डीईईएस) दी घनत्व निर्धारत करने आस्तै इक पोर्टेबल घनत्व मीटर डीएमए 35 बेसिक दा इस्तेमाल कीता गेआ हा। ट्यूब दे राहें घट्ट शा घट्ट 2 मिलीलीटर नमूना खींचो, ते घनत्व तुरत स्क्रीन पर प्रदर्शत होई जाग। ध्यान देने आह् ला ऐ जे बिल्ट-इन हीटर दी कमी दे कारण मापने दे नतीजें च ± 2 डिग्री सेल्सियस दी त्रुटि होंदी ऐ।
289.15–333.15 K दी तापमान सीमा च ताजा तैयार कीते गेदे NADES दे पीएच दा मूल्यांकन करने आस्तै असें केनिस बेंचटॉप पीएच मीटर दा इस्तेमाल कीता। चूंकि कोई बी बिल्ट-इन हीटिंग डिवाइस नेईं ऐ, इसलेई NADES गी पैह् ले हॉटप्लेट दा इस्तेमाल करियै वांछित तापमान (±2 °C) तगर गरम कीता गेआ हा ते उसदे बाद सीधे पीएच मीटर कन्नै मापा गेआ हा। पीएच मीटर जांच गी एनएडीएस च पूरी चाल्लीं डुबोई लैओ ते रीडिंग स्थिर होने दे बाद अंतिम मूल्य रिकार्ड करो।
प्राकृतिक गहरे यूटेक्टिक विलायक (एनएडीईएस) दी तापीय स्थिरता दा मूल्यांकन करने आस्तै थर्माग्रेविमेट्रिक विश्लेषण (टीजीए) दा उपयोग कीता गेआ। गरम करने दे दौरान नमूनें दा विश्लेषण कीता गेआ। उच्च-सटीक संतुलन दा उपयोग करदे होई ते ताप प्रक्रिया दी सावधानी कन्नै निगरानी करियै, द्रव्यमान हानि बनाम तापमान दा प्लाट पैदा कीता गेआ। एनएडीएस गी 0 थमां 500 डिग्री सेल्सियस तगर 1 डिग्री सेल्सियस प्रति मिनट दी दर कन्नै गरम कीता गेआ।
प्रक्रिया शुरू करने आस्तै एनएडीएस दे नमूने गी पूरी चाल्लीं कन्नै मिलाना, समरूप होना ते सतह दी नमीं गी हटाना जरूरी ऐ । इसदे बाद तैयार कीते गेदे नमूने गी टीजीए क्यूवेट च रक्खेआ जंदा ऐ, जेह् ड़ा आमतौर पर एल्यूमीनियम जनेह् अक्रिय पदार्थ कन्नै बने दा होंदा ऐ। सटीक नतीजें गी सुनिश्चित करने लेई, टीजीए उपकरणें गी संदर्भ सामग्री, आमतौर पर वजन मानकें दा उपयोग करियै कैलिब्रेट कीता जंदा ऐ। इक बारी कैलिब्रेट होने पर टीजीए प्रयोग शुरू होंदा ऐ ते नमूने गी नियंत्रित तरीके कन्नै गर्म कीता जंदा ऐ, आमतौर पर लगातार दर कन्नै। नमूने दे वजन ते तापमान दे बश्कार रिश्तें दी लगातार निगरानी प्रयोग दा इक मुक्ख हिस्सा ऐ। टीजीए उपकरण तापमान, वजन, ते होर पैरामीटर जि’यां गैस दे प्रवाह जां नमूने दे तापमान दे बारे च डेटा इकट्ठा करदे न। इक बारी टीजीए प्रयोग पूरा होने पर इकट्ठे कीते गेदे आंकड़ें दा विश्लेषण कीता जंदा ऐ तां जे तापमान दे फ़ंक्शन दे रूप च नमूने दे वजन च बदलाव दा निर्धारण कीता जाई सकै। एह् जानकारी नमूने च भौतिक ते रासायनिक बदलाव कन्नै जुड़ी तापमान सीमाएं गी निर्धारत करने च कीमती ऐ, जिंदे च पिघलने, वाष्पीकरण, आक्सीजन, जां अपघटन जनेह् प्रक्रियाएं शामल न।
पानी आह् ले ड्रिलिंग द्रव गी एपीआई 13 बी-1 मानक दे अनुसार सावधानी कन्नै तैयार कीता गेआ हा, ते इसदी विशिष्ट संरचना संदर्भ आस्तै तालिका 2 च दित्ती गेई ऐ। प्राकृतिक गहरे यूटेक्टिक सॉल्वेंट (NADES) तैयार करने आस्तै साइट्रिक एसिड ते ग्लिसरॉल (99 यूएसपी) गी सिग्मा एल्ड्रिच, मलेशिया थमां खरीदेआ गेआ हा। इसदे अलावा, परंपरागत शैल इंहिबिटर पोटैशियम क्लोराइड (केसीएल) गी बी सिग्मा एल्ड्रिच, मलेशिया थमां खरीदेआ गेआ हा। 98% शा मती शुद्धता आह् ला 1-एथिल, 3-मिथाइलइमिडाजोलियम क्लोराइड ([EMIM]Cl) गी ड्रिलिंग तरल पदार्थ ते शैल निरोध दे रिओलॉजी च सुधार करने च इसदे मते प्रभाव दे कारण चुनेआ गेआ हा, जिसदी पुष्टि पिछले अध्ययनें च कीती गेई ही। एनएडीईएस दे शैल निरोध प्रदर्शन दा मूल्यांकन करने आस्तै तुलनात्मक विश्लेषण च केसीएल ते ([ईएमआईएम]सीएल) दोनें दा इस्तेमाल कीता जाग।
कई शोधकर्ता शैल सूजन दा अध्ययन करने आस्तै बेंटोनाइट दे फ्लेक्स दा इस्तेमाल करना पसंद करदे न कीजे बेंटोनाइट च उसी “मोंटमोरिलोनाइट” समूह होंदा ऐ जेह्ड़ा शैल सूजन पैदा करदा ऐ । असली शैल कोर दे नमूने हासल करना चुनौतीपूर्ण ऐ की जे कोरिंग प्रक्रिया शैल गी अस्थिर करदी ऐ , जिसदे फलस्वरूप नमूनें च पूरी चाल्लीं शैल नेईं होंदे न पर आमतौर पर बलुआ पत्थर ते चूना पत्थर दी परतें दा मिश्रण होंदा ऐ । इसदे अलावा, शैल दे नमूनें च आमतौर उप्पर मोंटमोरिलोनाइट समूहें दी कमी होंदी ऐ जेह्ड़े शैल सूजन पैदा करदे न ते इस करी सूजन निरोध प्रयोगें आस्तै अनुपयुक्त होंदे न ।
इस अध्ययन च असें लगभग 2.54 सेमी व्यास आह् ले पुनर्गठित बेंटोनाइट कणें दा इस्तेमाल कीता। दाने हाइड्रोलिक प्रेस च 11.5 ग्राम सोडियम बेंटोनाइट पाउडर गी 1600 पीएसआई पर दबाइयै बनाए गे हे। रेखीय डिलाटोमीटर (एलडी) च रक्खने थमां पैह् ले दाने दी मोटाई गी सटीक रूप कन्नै मापा गेआ हा। इसदे बाद कणें गी ड्रिलिंग तरल पदार्थ दे नमूनें च डुबोया गेआ, जिंदे च आधार नमूने ते शैल सूजन गी रोकने लेई इस्तेमाल कीते जाने आह् ले इंहिबिटरें कन्नै इंजेक्ट कीते गेदे नमूने शामल हे। इसदे बाद दाने दी मोटाई च बदलाव गी एलडी दे इस्तेमाल कन्नै सावधानी कन्नै निगरानी कीती गेई, जिस च 24 घैंटे तगर 60 सेकंड दे अंतराल पर माप दर्ज कीता गेआ।
एक्स-रे विवर्तन ने दस्सेआ जे बेंटोनाइट दी संरचना, खास करियै इसदे 47% मोंटमोरिलोनाइट घटक, इसदी भूवैज्ञानिक विशेषताएं गी समझने च इक मुक्ख कारक ऐ। बेंटोनाइट दे मोंटमोरिलोनाइट घटकें च मोंटमोरिलोनाइट मुक्ख घटक ऐ, जेह्ड़ा कुल घटकें दा 88.6% ऐ। इस दरान क्वार्ट्ज दा 29%, इलाइट 7%, ते कार्बोनेट दा 9% हिस्सा ऐ। इक छोटा हिस्सा (लगभग 3.2%) इलाइट ते मोंटमोरिलोनाइट दा मिश्रण ऐ। इसदे अलावा, इस च ट्रेस तत्व जि’यां Fe2O3 (4.7%), सिल्वर एल्यूमिनोसिलिकेट (1.2%), मस्कोवाइट (4%), ते फास्फेट (2.3%) बी होंदे न। इसदे अलावा, Na2O (1.83%) ते लोहे दे सिलिकेट (2.17%) दी थोड़ी मात्रा मौजूद ऐ, जिस कन्नै बेंटोनाइट दे घटक तत्वें ते उंदे सरबंधत अनुपात दी पूरी चाल्ली सराहना करना संभव होई जंदा ऐ।
इस व्यापक अध्ययन खंड च प्राकृतिक गहरे यूटेक्टिक सॉल्वेंट (NADES) दा उपयोग करियै तैयार कीते गेदे ते बक्ख-बक्ख सांद्रता (1%, 3% ते 5%) च ड्रिलिंग द्रव एडिटिव दे रूप च इस्तेमाल कीते गेदे ड्रिलिंग तरल पदार्थ दे नमूनें दे रिओलॉजिकल ते छानने दे गुणें दा ब्यौरा दित्ता गेआ ऐ। इसदे बाद एनएडीईएस आह् ले स्लरी नमूनें दी तुलना ते विश्लेषण स्लरी नमूनें कन्नै कीता गेआ जिंदे च पोटैशियम क्लोराइड (केसीएल), सीसी: यूरिया डीईएस (कोलाइन क्लोराइड डीप यूटेक्टिक सॉल्वेंट:यूरिया) ते आयनिक तरल पदार्थ शामल हे। इस अध्ययन च केईं चाल्लीं दे मुक्ख पैरामीटर शामल कीते गे जिंदे च 100 डिग्री सेल्सियस ते 150 डिग्री सेल्सियस पर बुढ़ापे दी स्थिति दे संपर्क च औने थमां पैह् ले ते बाद च FANN विस्कोमीटर दा उपयोग करियै हासल चिपचिपाहट रीडिंग शामल ऐ। माप बक्ख-बक्ख घूर्णन गति (3 आरपीएम, 6 आरपीएम, 300 आरपीएम ते 600 आरपीएम) पर कीते गे जेह्दे कन्नै ड्रिलिंग द्रव दे व्यवहार दा व्यापक विश्लेषण कीता जाई सकदा ऐ। इसदे बाद हासल आंकड़ें दा उपयोग मुक्ख गुणें जि’यां उपज बिंदु (वाईपी) ते प्लास्टिक दी चिपचिपाहट (पीवी) गी निर्धारत करने लेई कीता जाई सकदा ऐ, जेह् ड़े बक्ख-बक्ख परिस्थितियें च तरल पदार्थ दे प्रदर्शन दी जानकारी दिंदे न। 400 पीएसआई ते 150 डिग्री सेल्सियस (उच्च तापमान दे कुएं च ठेठ तापमान) पर उच्च दबाव उच्च तापमान (एचपीएचटी) छानने दे परीक्षण कन्नै छानने दे प्रदर्शन (केक दी मोटाई ते छानने दी मात्रा) दा निर्धारण कीता जंदा ऐ।
इस भाग च साढ़े पानी आह् ले ड्रिलिंग तरल पदार्थें दे शैल सूजन निरोधक गुणें दा पूरा-पूरा मूल्यांकन करने लेई अत्याधुनिक उपकरणें, ग्रेस एचपीएचटी रेखीय डिलाटोमीटर (M4600) दा उपयोग कीता जंदा ऐ। एलएसएम इक अत्याधुनिक मशीन ऐ जिस च दो घटक होंदे न: इक प्लेट कम्पैक्टर ते इक रेखीय डिलाटोमीटर (माडल: एम4600)। ग्रेस कोर/प्लेट कम्पैक्टर दा उपयोग करियै विश्लेषण आस्तै बेंटोनाइट प्लेटें गी तैयार कीता गेआ। इसदे बाद एलएसएम इनें प्लेटें पर फौरन सूजन दा डेटा उपलब्ध करोआंदा ऐ, जिस कन्नै शैल दे सूजन निरोधक गुणें दा व्यापक मूल्यांकन कीता जाई सकदा ऐ। शैल विस्तार परीक्षण परिवेश दी स्थिति च, यानी 25 डिग्री सेल्सियस ते 1 पीएसआईए च कीते गे।
शैल स्थिरता परीक्षण च इक मुक्ख परीक्षण शामल ऐ जिसगी अक्सर शैल रिकवरी परीक्षण, शैल डुबकी परीक्षण जां शैल फैलाव परीक्षण आखेआ जंदा ऐ। इस मूल्यांकन गी शुरू करने आस्तै शैल कटिंग गी #6 बीएसएस स्क्रीन पर बक्ख कीता जंदा ऐ ते उसदे बाद #10 स्क्रीन पर रक्खेआ जंदा ऐ। इसदे बाद कलम गी इक होल्डिंग टैंक च खिलाया जंदा ऐ जित्थें उ’नेंगी बेस फ्लूइड ते ड्रिलिंग मड कन्नै मिलाया जंदा ऐ जिस च एनएडीईएस (नैचुरल डीप यूटेक्टिक सॉल्वेंट) होंदा ऐ । अगला कदम ऐ जे इस मिश्रण गी इक ओवन च इक गहन गर्म रोलिंग प्रक्रिया आस्तै रक्खेआ जा, एह् सुनिश्चित करना जे कटिंग ते मिट्टी पूरी चाल्ली मिलान। 16 घैंटे दे बाद शैल गी सड़ने दी अनुमति देइयै कलम गी गूदे थमां कड्ढी लैता जंदा ऐ , जिसदे फलस्वरूप कलम दे वजन च कमी औंदी ऐ । शैल रिकवरी परीक्षण शैल कटिंग गी 150 डिग्री सेल्सियस ते 1000 पीएसआई पर ड्रिलिंग मिट्टी च रक्खने दे बाद कीता गेआ। इंच 24 घंटे दे अंदर।
शेल दी मिट्टी दी रिकवरी गी नापने आस्तै अस इसगी इक बारीक स्क्रीन (40 जाली) थमां छानदे हे, फिर पानी कन्नै खरी चाल्ली धोंदे हे, ते अंत च ओवन च सुक्की लैंदे हे। एह् मेहनती प्रक्रिया असेंगी मूल वजन दी तुलना च बरामद कीती गेदी मिट्टी दा अनुमान लाने दी अनुमति दिंदी ऐ , जेह्दे कन्नै अंततः सफलतापूर्वक बरामद कीते गेदे शैल मिट्टी दे प्रतिशत दी गणना कीती जंदी ऐ । शैल दे नमूनें दा स्रोत मलेशिया दे सारावाक दे मिरी जिले दे नियाह जिले थमां ऐ। फैलाव ते रिकवरी परीक्षणें थमां पैह् ले शैल नमूनें गी पूरी चाल्लीं एक्स-रे विवर्तन (एक्सआरडी) विश्लेषण कीता गेआ तां जे उंदी मिट्टी दी संरचना दी मात्रा निर्धारत कीती जाई सकै ते परीक्षण लेई उंदी उपयुक्तता दी पुष्टि कीती जाई सकै। नमूने दी मिट्टी दी खनिज संरचना इस चाल्ली ऐ : इलाइट 18%, काओलिनाइट 31%, क्लोराइट 22%, वर्मीकुलाइट 10%, ते अभ्रक 19%।
सतह दा तनाव केशिका क्रिया दे माध्यम कन्नै शैल माइक्रोपोरेस च पानी दे कैटशियम दे प्रवेश गी नियंत्रत करने आह् ला इक मुक्ख कारक ऐ, जिसदा इस भाग च विस्तार कन्नै अध्ययन कीता जाग। एह् पत्र ड्रिलिंग तरल पदार्थें दी समन्वयात्मक गुण च सतह दे तनाव दी भूमिका दी जांच करदा ऐ, जिस च ड्रिलिंग प्रक्रिया, खास करियै शैल निरोध पर इसदे महत्वपूर्ण प्रभाव गी उजागर कीता गेआ ऐ। ड्रिलिंग तरल पदार्थ दे नमूनें दी सतह दे तनाव गी सटीक रूप कन्नै मापने आस्तै असें इक इंटरफेसियल टेंसिओमीटर (IFT700) दा इस्तेमाल कीता, जिस कन्नै शैल निरोध दे संदर्भ च तरल पदार्थ दे व्यवहार दा इक महत्वपूर्ण पहलू पता चलेआ।
इस भाग च डी-लेयर स्पेसिंग दी विस्तार कन्नै चर्चा कीती गेई ऐ, जेह् ड़ी मिट्टी च एल्यूमिनोसिलिकेट परतें ते इक एल्यूमिनोसिलिकेट परत दे बश्कार अंतर-लेयर दी दूरी ऐ। विश्लेषण च गीले मिट्टी दे नमूनें गी कवर कीता गेआ जिंदे च 1%, 3% ते 5% सीए एनएडीईएस, ते कन्नै गै तुलना आस्तै 3% केसीएल, 3% [ईएमआईएम]सीएल ते 3% सीसी:यूरिया आधारित डीईएस बी शामल हे। Cu-Kα विकिरण (λ = 1.54059 Å) कन्नै 40 mA ते 45 केवी पर कम्म करने आह् ले इक अत्याधुनिक बेंचटॉप एक्स-रे विवर्तन मीटर (D2 Phaser) ने गीले ते शुष्क Na-Bt नमूनें दे एक्स-रे विवर्तन चोटियें गी रिकार्ड करने च मती भूमिका निभाई। ब्रैग समीकरण दा अनुप्रयोग डी-लेयर स्पेसिंग दा सटीक निर्धारण करने च सक्षम बनांदा ऐ, जिस कन्नै मिट्टी दे व्यवहार पर कीमती जानकारी दित्ती जंदी ऐ।
इस भाग च जीटा क्षमता गी सटीक रूप कन्नै मापने लेई उन्नत मालवेर्न जीटासाइजर नैनो जेडएसपी उपकरण दा उपयोग कीता जंदा ऐ। इस मूल्यांकन ने तुलनात्मक विश्लेषण आस्तै 1%, 3%, ते 5% सीए एनएडीईएस दे कन्नै-कन्नै 3% केसीएल, 3% [ईएमआईएम]सीएल, ते 3% सीसी:यूरिया-आधारत डीईएस गी युक्त पतला मिट्टी दे नमूनें दी चार्ज विशेषताएं पर कीमती जानकारी दित्ती। एह् नतीजे कोलाइडयन यौगिकें दी स्थिरता ते तरल पदार्थें च उंदी परस्पर क्रियाएं दी साढ़ी समझ च योगदान दिंदे न।
मिट्टी दे नमूनें दी जांच ऊर्जा फैलाने आह् ले एक्स-रे (EDX) कन्नै लैस ज़ीस सुप्रा 55 वीपी फील्ड इमिशन स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (FESEM) दा उपयोग करियै प्राकृतिक गहरे यूटेक्टिक सॉल्वेंट (NADES) दे संपर्क च औने थमां पैह् ले ते बाद च कीती गेई। इमेजिंग रिजोल्यूशन 500 एनएम ते इलेक्ट्रॉन बीम ऊर्जा 30 केवी ते 50 केवी ही। एफईएसईएम मिट्टी दे नमूनें दी सतह आकृति विज्ञान ते संरचनात्मक विशेषताएं दा उच्च रिजोल्यूशन विज़ुअलाइज़ेशन प्रदान करदा ऐ। इस अध्ययन दा मकसद एक्सपोजर थमां पैह् ले ते बाद च हासल छवियें दी तुलना करियै मिट्टी दे नमूनें पर एनएडीएस दे प्रभाव दे बारे च जानकारी हासल करना हा।
इस अध्ययन च माइक्रोस्कोपिक स्तर पर मिट्टी दे नमूनें पर एनएडीएस दे प्रभाव दी जांच करने लेई फील्ड इमिशन स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (FESEM) तकनीक दा इस्तेमाल कीता गेआ। इस अध्ययन दा मकसद एनएडीएस दे संभावित अनुप्रयोगें ते मिट्टी दे आकृति विज्ञान ते औसत कणें दे आकार पर इसदे प्रभाव गी स्पश्ट करना ऐ, जेह् ड़ा इस क्षेत्र च शोध लेई कीमती जानकारी उपलब्ध करोआग।
इस अध्ययन च, प्रयोगात्मक परिस्थितियें च औसत प्रतिशत त्रुटि (एएमपीई) दी परिवर्तनशीलता ते अनिश्चितता दा नेत्रहीन वर्णन करने आस्तै त्रुटि पट्टियें दा इस्तेमाल कीता गेआ। व्यक्तिगत एएमपीई मूल्यें गी प्लाट करने दे बजाय (किजोकी एएमपीई मूल्यें गी प्लाट करने कन्नै रुझान गी अस्पष्ट कीता जाई सकदा ऐ ते छोटे-छोटे बदलावें गी अतिरंजित करी सकदा ऐ), अस 5% नियम दा उपयोग करियै त्रुटि पट्टियें दी गणना करदे आं। एह् पद्धति इस गल्लै गी सुनिश्चत करदी ऐ जे हर इक त्रुटि पट्टी उस अंतराल दा प्रतिनिधित्व करदी ऐ जिसदे अंदर 95% भरोसेमंद अंतराल ते 100% एएमपीई मूल्यें गी गिरने दी उम्मीद ऐ, जिस कन्नै हर प्रयोगात्मक स्थिति आस्तै डेटा वितरण दा इक साफ ते संक्षिप्त सार उपलब्ध करोआया जंदा ऐ। इस चाल्लीं 5% नियम पर आधारत त्रुटि पट्टियें दा इस्तेमाल करने कन्नै ग्राफिकल प्रतिनिधित्वें दी व्याख्या ते विश्वसनीयता च सुधार होंदा ऐ ते नतीजें ते उंदे प्रभावें दी होर विस्तृत समझ देने च मदद मिलदी ऐ।
प्राकृतिक गहरे यूटेक्टिक विलायक (NADES) दे संश्लेषण च घरै च तैयारी प्रक्रिया दौरान केईं मुक्ख पैरामीटर दा ध्यान कन्नै अध्ययन कीता गेआ। इनें महत्वपूर्ण कारकें च तापमान, मोलर अनुपात, ते मिश्रण दी गति शामल न। साढ़े प्रयोगें कन्नै पता चलेआ ऐ जे जदूं एचबीए (साइट्रिक एसिड) ते एचबीडी (ग्लिसरॉल) गी 50 डिग्री सेल्सियस पर 1:4 दे मोलर अनुपात च मिलाया जंदा ऐ तां इक यूटेक्टिक मिश्रण बनी जंदा ऐ। यूटेक्टिक मिश्रण दी भेद करने आह् ली गल्ल एह् ऐ जे इसदा पारदर्शी, समरूप रूप, ते तलछट दी गैर मौजूदगी ऐ । इस चाल्लीं, एह् मुक्ख कदम मोलर अनुपात, तापमान, ते मिश्रण गति दे महत्व गी उजागर करदा ऐ, जिंदे च मोलर अनुपात डीईएस ते एनएडीईएस दी तैयारी च सारें शा प्रभावशाली कारक हा, जि’यां चित्र 2 च दिक्खेआ गेआ ऐ
अपवर्तन सूचकांक (n) वैक्यूम च प्रकाश दी गति ते दुए, घट्ट माध्यम च प्रकाश दी गति दे अनुपात गी दर्शांदा ऐ। बायोसेंसर जनेह् ऑप्टिकली संवेदनशील अनुप्रयोगें पर विचार करदे बेल्लै अपवर्तन सूचकांक प्राकृतिक गहरे यूटेक्टिक विलायक (NADES) आस्तै खास रुचि दा ऐ। अध्ययन कीते गेदे एनएडीईएस दा अपवर्तन सूचकांक 25 डिग्री सेल्सियस पर 1.452 हा, जेह्ड़ा ग्लिसरॉल दी तुलना च दिलचस्पी कन्नै घट्ट ऐ।
ध्यान देने आह् ला ऐ जे एनएडीएस दा अपवर्तन सूचकांक तापमान कन्नै घट्ट होंदा ऐ , ते इस रुझान दा सटीक वर्णन सूत्र (1) ते चित्र 3 कन्नै कीता जाई सकदा ऐ , जिस च निरपेक्ष औसत प्रतिशत त्रुटि (एएमपीई) 0% तगर पुज्जी जंदी ऐ इस तापमान-निर्भर व्यवहार दी व्याख्या उच्च तापमान च चिपचिपाहट ते घनत्व च कमी कन्नै कीती जंदी ऐ, जिसदे कारण प्रकाश माध्यम च मती गति कन्नै यात्रा करदा ऐ, जिसदे फलस्वरूप अपवर्तन सूचकांक (n) दा मूल्य घट्ट होंदा ऐ। एह् नतीजे ऑप्टिकल संवेदन च एनएडीएस दे रणनीतिक उपयोग दे बारे च कीमती जानकारी दिंदे न, जेह् ड़े बायोसेंसर अनुप्रयोगें लेई उंदी क्षमता गी उजागर करदे न।
सतह दा तनाव, जेह् ड़ा तरल सतह दी अपनी क्षेत्रफल गी घट्ट करने दी प्रवृत्ति गी दर्शांदा ऐ, केशिका दबाव आह् ले अनुप्रयोगें लेई प्राकृतिक गहरे यूटेक्टिक विलायक (NADES) दी उपयुक्तता दा आकलन करने च बड़ा मता महत्व ऐ। 25–60 डिग्री सेल्सियस दी तापमान सीमा च सतह दे तनाव दा अध्ययन कीमती जानकारी दिंदा ऐ। 25 डिग्री सेल्सियस पर साइट्रिक एसिड आह् ले एनएडीईएस दी सतह दा तनाव 55.42 एमएन/मी हा, जेह् ड़ा पानी ते ग्लिसरॉल दी तुलना च मता घट्ट ऐ। चित्र 4 च दस्सेआ गेआ ऐ जे तापमान च बढ़ौतरी कन्नै सतह दा तनाव काफी घट्ट होई जंदा ऐ। इस घटना गी आणविक गतिज ऊर्जा च बढ़ौतरी ते इसदे बाद अंतर-आणविक आकर्षण बल च कमी कन्नै समझाया जाई सकदा ऐ।
अध्ययन कीते गेदे एनएडीईएस च दिक्खे गेदे सतह दे तनाव दे रेखीय घट्ट होने आह् ले रुझान गी समीकरण (2) कन्नै खरी चाल्ली व्यक्त कीता जाई सकदा ऐ, जेह् ड़ा 25-60 डिग्री सेल्सियस दी तापमान सीमा च बुनियादी गणितीय रिश्ते गी दर्शांदा ऐ। चित्र 4 च ग्राफ 1.4% दी निरपेक्ष औसत प्रतिशत त्रुटि (AMPE) कन्नै तापमान कन्नै सतह दे तनाव दे रुझान गी साफ तौर पर दर्शांदा ऐ, जेह् ड़ा रिपोर्ट कीते गेदे सतह तनाव मूल्यें दी सटीकता गी मापदा ऐ। इनें नतीजें दे एनएडीएस दे व्यवहार ते इसदे संभावित अनुप्रयोगें गी समझने लेई महत्वपूर्ण प्रभाव न।
प्राकृतिक गहरे यूटेक्टिक विलायक (NADES) दी घनत्व गतिशीलता गी समझना मते सारे वैज्ञानिक अध्ययनें च उंदे अनुप्रयोग गी सुविधाजनक बनाने लेई मता जरूरी ऐ । 25 डिग्री सेल्सियस पर साइट्रिक एसिड आह्ले एनएडीईएस दा घनत्व 1.361 ग्राम/सेमी3 ऐ, जेह्ड़ा पैतृक ग्लिसरॉल दे घनत्व थमां मता ऐ। इस अंतर गी ग्लिसरॉल च हाइड्रोजन बंड एक्सेप्टर (साइट्रिक एसिड) दे जोड़े जाने कन्नै समझाया जाई सकदा ऐ।
साइट्रेट आह् ले एनएडीएस गी उदाहरण दे तौर पर लैंदे होई 60 डिग्री सेल्सियस पर इसदा घनत्व 1.19 ग्राम/सेमी3 तगर घट्ट होई जंदा ऐ। तापने पर गतिज ऊर्जा च बढ़ौतरी कन्नै एनएडीएस दे अणुएं च फैलाव होंदा ऐ, जिसदे फलस्वरूप ओह् बड्डे पैमाने पर कब्जा करी लैंदे न, जिसदे फलस्वरूप घनत्व च कमी औंदी ऐ। घनत्व च दिक्खी गेई कमी तापमान च वृद्धि कन्नै इक निश्चित रेखीय सहसंबंध दस्सदी ऐ, जिसगी सूत्र (3) कन्नै ठीक ढंगै कन्नै व्यक्त कीता जाई सकदा ऐ। चित्र 5 1.12% दी निरपेक्ष औसत प्रतिशत त्रुटि (एमपीई) कन्नै एनएडीईएस घनत्व परिवर्तन दी इनें विशेषताएं गी ग्राफिक रूप कन्नै प्रस्तुत करदा ऐ , जेह् ड़ा रिपोर्ट कीते गेदे घनत्व मूल्यें दी सटीकता दा मात्रात्मक मापदंड प्रदान करदा ऐ
चिपचिपाहट गति च तरल पदार्थ दी बक्ख-बक्ख परतें दे बश्कार आकर्षक शक्ति ऐ ते बक्ख-बक्ख अनुप्रयोगें च प्राकृतिक गहरे यूटेक्टिक विलायक (NADES) दी प्रयोज्यता गी समझने च मुक्ख भूमिका निभांदी ऐ। 25 डिग्री सेल्सियस पर एनएडीईएस दी चिपचिपाहट 951 सीपी ही, जेह्ड़ी ग्लिसरॉल दी चिपचिपाहट थमां मती ऐ।
तापमान च बढ़ौतरी कन्नै चिपचिपाहट च दिक्खी गेई कमी दी वजह मुक्ख रूप कन्नै अंतर-आणविक आकर्षण बल दे कमजोर होने कन्नै कीती जंदी ऐ। इस घटना दे नतीजे च तरल पदार्थ दी चिपचिपाहट च कमी औंदी ऐ , जेह्ड़ी इक रुझान चित्र 6 च साफ तौर पर दस्सी गेई ऐ ते समीकरण (4) कन्नै मात्राबद्ध कीती गेई ऐ । उल्लेखनीय ऐ जे 60 डिग्री सेल्सियस पर चिपचिपाहट 898 सीपी तगर घट्ट होई जंदी ऐ जिस च समग्र औसत प्रतिशत त्रुटि (AMPE) 1.4% होंदी ऐ। एनएडीएस च चिपचिपाहट बनाम तापमान निर्भरता दी विस्तृत समझ इसदे व्यावहारिक अनुप्रयोग लेई बड़ा मता जरूरी ऐ।
हाइड्रोजन आयन सांद्रता दे नकारात्मक लघुगणक कन्नै निर्धारत घोल दा पीएच, खास करियै पीएच-संवेदनशील अनुप्रयोगें च जि’यां डीएनए संश्लेषण च, इसलेई इस्तेमाल थमां पैह् ले एनएडीईएस दे पीएच दा ध्यान कन्नै अध्ययन करना जरूरी ऐ। साइट्रिक एसिड आह् ले एनएडीएस गी उदाहरण दे तौर पर लैंदे होई 1.91 दा स्पश्ट अम्लीय पीएच दिक्खेआ जाई सकदा ऐ, जेह् ड़ा ग्लिसरॉल दे अपेक्षाकृत तटस्थ पीएच दे बड्डे विपरीत ऐ।
मजेदार गल्ल एह् ऐ जे प्राकृतिक साइट्रिक एसिड डिहाइड्रोजनेज घुलनशील विलायक (NADES) दे पीएच च तापमान च बढ़ौतरी कन्नै गैर-रेखीय घट्ट होने दा रुझान दिक्खेआ गेआ। इस घटना दा कारण आणविक कंपन च वृद्धि होंदी ऐ जेह् ड़ी घोल च H+ संतुलन गी बाधित करदी ऐ , जिस कन्नै [H]+ आयन दा निर्माण होंदा ऐ ते बदले च पीएच मूल्य च बदलाव होंदा ऐ । जदके साइट्रिक एसिड दा प्राकृतिक पीएच 3 थमां 5 तगर होंदा ऐ , तां ग्लिसरॉल च अम्लीय हाइड्रोजन दी मौजूदगी पीएच गी होर घट्ट करियै 1.91 करी दिंदा ऐ ।
25-60 डिग्री सेल्सियस दी तापमान सीमा च साइट्रेट आह् ले एनएडीईएस दे पीएच व्यवहार गी समीकरण (5) कन्नै उचित रूप कन्नै दर्शाया जाई सकदा ऐ, जेह् ड़ा दिक्खे गेदे पीएच रुझान आस्तै इक गणितीय अभिव्यक्ति प्रदान करदा ऐ। चित्र 7 च इस दिलचस्प रिश्ते गी ग्राफिक रूप कन्नै दर्शाया गेआ ऐ, जिस च एनएडीएस दे पीएच पर तापमान दे प्रभाव गी उजागर कीता गेआ ऐ, जेह् ड़ा एएमपीई आस्तै 1.4% होने दी जानकारी दित्ती गेई ऐ।
प्राकृतिक साइट्रिक एसिड डीप यूटेक्टिक सॉल्वेंट (NADES) दा थर्माग्रेविमेट्रिक विश्लेषण (TGA) गी व्यवस्थित रूप कन्नै कमरे दे तापमान थमां 500 डिग्री सेल्सियस तगर दे तापमान च कीता गेआ। जि’यां चित्र 8 ए ते बी थमां दिक्खेआ जाई सकदा ऐ जे 100 डिग्री सेल्सियस तगर दी शुरूआती द्रव्यमान हानि मुक्ख तौर उप्पर सोखने आह्ले पानी ते साइट्रिक एसिड ते शुद्ध ग्लिसरॉल कन्नै जुड़े दे हाइड्रेशन पानी दे कारण होआ ऐ। 180 डिग्री सेल्सियस तगर लगभग 88% दा मता द्रव्यमान अवधारण दिक्खेआ गेआ, जेह् ड़ा मुक्ख रूप कन्नै साइट्रिक एसिड दे इकोनिटिक एसिड च विघटन ते इसदे बाद होर गर्म होने पर मिथाइलमैलेइक एनहाइड्राइड (III) दे निर्माण दे कारण हा (चित्र 8 बी)। 180 डिग्री सेल्सियस थमां उप्पर ग्लिसरॉल च एक्रोलीन (एक्रेलाएलडीहाइड) दा साफ रूप बी दिक्खेआ जाई सकदा ऐ, जि’यां चित्र 8b37 च दिक्खेआ गेआ ऐ।
ग्लिसरॉल दे थर्माग्रेविमेट्रिक विश्लेषण (टीजीए) च दो चरणें दी द्रव्यमान हानि प्रक्रिया दा पता चलेआ। शुरूआती चरण (180 थमां 220 डिग्री सेल्सियस) च एक्रोलीन दा निर्माण होंदा ऐ , जिसदे बाद 230 थमां 300 डिग्री सेल्सियस दे उच्च तापमान च मता द्रव्यमान हानि होंदी ऐ (चित्र 8 ए) । जियां-जियां तापमान बधदा ऐ, एसीटाल्डीहाइड, कार्बन डाइऑक्साइड, मीथेन ते हाइड्रोजन क्रमबद्ध रूप कन्नै बनी जंदे न। उल्लेखनीय ऐ जे द्रव्यमान दा सिर्फ 28% हिस्सा 300 डिग्री सेल्सियस पर बरकरार रक्खेआ गेआ हा, जिस थमां पता चलदा ऐ जे NADES 8(a)38,39 दे आंतरिक गुण खराब होई सकदे न।
नमें रसायन बंड दे निर्माण दे बारे च जानकारी हासल करने आस्तै, प्राकृतिक गहरे यूटेक्टिक विलायक (NADES) दे ताजा तैयार निलंबन दा विश्लेषण फूरियर ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (FTIR) कन्नै कीता गेआ। विश्लेषण एनएडीईएस निलंबन दे स्पेक्ट्रम दी तुलना शुद्ध साइट्रिक एसिड (सीए) ते ग्लिसरॉल (जीएलवाई) दे स्पेक्ट्रम कन्नै करियै कीता गेआ। सीए स्पेक्ट्रम ने 1752 1/सेमी ते 1673 1/सेमी पर साफ चोटियां दस्सीयां, जेह् ड़ियां C=O बंड दे खिंचाव कंपन दा प्रतिनिधित्व करदियां न ते सीए दी बी खासियत न। इसदे अलावा, फिंगरप्रिंट क्षेत्र च 1360 1/सेमी पर ओएच झुकने आह् ले कंपन च इक महत्वपूर्ण बदलाव दिक्खेआ गेआ, जि’यां चित्र 9 च दिक्खेआ गेआ ऐ।
इसी तरह ग्लिसरॉल दे मामले च ओएच खिंचाव ते झुकने आह् ले कंपन दी बदलाव क्रमशः 3291 1/सेमी ते 1414 1/सेमी दी तरंग संख्या पर पाया गेआ। हून, जियां-जियां तैयार कीते गेदे एनएडीईएस दे स्पेक्ट्रम दा विश्लेषण करियै, स्पेक्ट्रम च इक मता बदलाव दिक्खेआ गेआ। जि’यां चित्र 7 च दिक्खेआ गेआ ऐ, C=O बंड दा खिंचाव कंपन 1752 1/cm थमां 1720 1/cm ते ग्लिसरॉल दे -OH बंड दा झुकने आह् ला कंपन 1414 1/cm थमां 1359 1/cm च बदली गेआ। तरंगें च एह् बदलाव इलेक्ट्रोनेगेटिविटी च बदलाव गी दर्शांदा ऐ जेह् ड़ा एनएडीएस दी संरचना च नमें रसायन बंड दे निर्माण गी दर्शांदा ऐ।