nature.com দেখার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ। আপনি যে ব্রাউজার সংস্করণটি ব্যবহার করছেন তাতে সীমিত CSS সমর্থন রয়েছে। সর্বোত্তম অভিজ্ঞতার জন্য, আমরা আপনাকে সর্বশেষ ব্রাউজার সংস্করণ ব্যবহার করার পরামর্শ দিচ্ছি (অথবা ইন্টারনেট এক্সপ্লোরারে সামঞ্জস্যতা মোড বন্ধ করে দিন)। উপরন্তু, অব্যাহত সমর্থন নিশ্চিত করার জন্য, এই সাইটে স্টাইল বা জাভাস্ক্রিপ্ট অন্তর্ভুক্ত থাকবে না।
ক্লাস্টিক জলাধারে শেলের প্রসারণ উল্লেখযোগ্য সমস্যা তৈরি করে, যার ফলে কূপ-বোরের অস্থিরতা দেখা দেয়। পরিবেশগত কারণে, তেল-ভিত্তিক ড্রিলিং তরলের চেয়ে অতিরিক্ত শেল ইনহিবিটর সহ জল-ভিত্তিক ড্রিলিং তরল ব্যবহার করা পছন্দনীয়। আয়নিক তরল (ILs) তাদের টিউনেবল বৈশিষ্ট্য এবং শক্তিশালী ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বৈশিষ্ট্যের কারণে শেল ইনহিবিটর হিসাবে অনেক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। তবে, ড্রিলিং তরলে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত ইমিডাজোলিল-ভিত্তিক আয়নিক তরল (ILs) বিষাক্ত, অ-জৈব-পচনশীল এবং ব্যয়বহুল বলে প্রমাণিত হয়েছে। ডিপ ইউটেক্টিক দ্রাবক (DES) আয়নিক তরলের তুলনায় আরও সাশ্রয়ী এবং কম বিষাক্ত বিকল্প হিসাবে বিবেচিত হয়, তবে তারা এখনও প্রয়োজনীয় পরিবেশগত স্থায়িত্বের অভাব বোধ করে। এই ক্ষেত্রে সাম্প্রতিক অগ্রগতির ফলে প্রাকৃতিক ডিপ ইউটেক্টিক দ্রাবক (NADES) প্রবর্তিত হয়েছে, যা তাদের প্রকৃত পরিবেশগত বন্ধুত্বের জন্য পরিচিত। এই গবেষণায় NADES তদন্ত করা হয়েছে, যার মধ্যে সাইট্রিক অ্যাসিড (হাইড্রোজেন বন্ড গ্রহণকারী হিসাবে) এবং গ্লিসারল (হাইড্রোজেন বন্ড দাতা হিসাবে) ড্রিলিং তরল সংযোজন হিসাবে রয়েছে। NADES-ভিত্তিক ড্রিলিং তরলগুলি API 13B-1 অনুসারে তৈরি করা হয়েছিল এবং তাদের কার্যকারিতা পটাসিয়াম ক্লোরাইড-ভিত্তিক ড্রিলিং তরল, ইমিডাজোলিয়াম-ভিত্তিক আয়নিক তরল এবং কোলিন ক্লোরাইড:ইউরিয়া-DES-ভিত্তিক ড্রিলিং তরলগুলির সাথে তুলনা করা হয়েছিল। মালিকানাধীন NADES-এর ভৌত রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলি বিশদভাবে বর্ণনা করা হয়েছে। গবেষণার সময় ড্রিলিং তরলের রিওলজিক্যাল বৈশিষ্ট্য, তরল ক্ষয় এবং শেল প্রতিরোধের বৈশিষ্ট্যগুলি মূল্যায়ন করা হয়েছিল এবং এটি দেখানো হয়েছিল যে 3% NADES-এর ঘনত্বে, ফলন চাপ/প্লাস্টিক সান্দ্রতা অনুপাত (YP/PV) বৃদ্ধি করা হয়েছিল, কাদা কেকের পুরুত্ব 26% হ্রাস করা হয়েছিল এবং পরিস্রাবণের পরিমাণ 30.1% হ্রাস করা হয়েছিল। উল্লেখযোগ্যভাবে, NADES 49.14% এর একটি চিত্তাকর্ষক সম্প্রসারণ বাধা হার অর্জন করেছে এবং শেল উৎপাদন 86.36% বৃদ্ধি করেছে। এই ফলাফলগুলি NADES-এর পৃষ্ঠের কার্যকলাপ, জিটা সম্ভাব্যতা এবং কাদামাটির আন্তঃস্তর ব্যবধান পরিবর্তন করার ক্ষমতার জন্য দায়ী, যা অন্তর্নিহিত প্রক্রিয়াগুলি বোঝার জন্য এই গবেষণাপত্রে আলোচনা করা হয়েছে। এই টেকসই ড্রিলিং তরলটি ঐতিহ্যবাহী শেল জারা প্রতিরোধকগুলির একটি অ-বিষাক্ত, সাশ্রয়ী এবং অত্যন্ত কার্যকর বিকল্প প্রদান করে ড্রিলিং শিল্পে বিপ্লব ঘটাবে বলে আশা করা হচ্ছে, যা পরিবেশ বান্ধব ড্রিলিং অনুশীলনের পথ প্রশস্ত করবে।
শেল একটি বহুমুখী শিলা যা হাইড্রোকার্বনের উৎস এবং আধার উভয়ই হিসেবে কাজ করে এবং এর ছিদ্রযুক্ত গঠন এই মূল্যবান সম্পদের উৎপাদন এবং সংরক্ষণ উভয়ের সম্ভাবনা প্রদান করে। যাইহোক, শেল মন্টমোরিলোনাইট, স্মেক্টাইট, কাওলিনাইট এবং ইলাইটের মতো কাদামাটির খনিজ পদার্থে সমৃদ্ধ, যা পানির সংস্পর্শে এলে এটি ফুলে যাওয়ার প্রবণতা তৈরি করে, যার ফলে ড্রিলিং অপারেশনের সময় কূপগুলির অস্থিরতা দেখা দেয়2,3। এই সমস্যাগুলি অ-উৎপাদনশীল সময় (NPT) এবং আটকে থাকা পাইপ, কাদা সঞ্চালন হারিয়ে যাওয়া, কূপগুলির ধস এবং বিট ফাউলিং, পুনরুদ্ধারের সময় এবং খরচ বৃদ্ধি সহ বিভিন্ন অপারেশনাল সমস্যার কারণ হতে পারে। ঐতিহ্যগতভাবে, তেল-ভিত্তিক ড্রিলিং তরল (OBDF) শেল গঠনের জন্য পছন্দের পছন্দ হয়ে আসছে কারণ তাদের শেল সম্প্রসারণ প্রতিরোধ করার ক্ষমতা রয়েছে4। তবে, তেল-ভিত্তিক ড্রিলিং তরল ব্যবহারের ফলে উচ্চ খরচ এবং পরিবেশগত ঝুঁকি রয়েছে। সিন্থেটিক-ভিত্তিক ড্রিলিং তরল (SBDF) বিকল্প হিসেবে বিবেচিত হয়েছে, তবে উচ্চ তাপমাত্রায় তাদের উপযুক্ততা অসন্তোষজনক। জল-ভিত্তিক ড্রিলিং তরল (WBDF) একটি আকর্ষণীয় সমাধান কারণ এগুলি OBDF5 এর তুলনায় নিরাপদ, পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ এবং সাশ্রয়ী। WBDF এর শেল প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ানোর জন্য বিভিন্ন শেল প্রতিরোধক ব্যবহার করা হয়েছে, যার মধ্যে পটাসিয়াম ক্লোরাইড, চুন, সিলিকেট এবং পলিমারের মতো ঐতিহ্যবাহী প্রতিরোধক অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। তবে, কার্যকারিতা এবং পরিবেশগত প্রভাবের দিক থেকে এই প্রতিরোধকগুলির সীমাবদ্ধতা রয়েছে, বিশেষ করে পটাসিয়াম ক্লোরাইড প্রতিরোধকগুলিতে উচ্চ K+ ঘনত্ব এবং সিলিকেটের pH সংবেদনশীলতার কারণে। 6 গবেষকরা ড্রিলিং তরল রিওলজি উন্নত করতে এবং শেল ফোলাভাব এবং হাইড্রেট গঠন রোধ করতে আয়নিক তরলগুলিকে ড্রিলিং তরল সংযোজন হিসাবে ব্যবহারের সম্ভাবনা অন্বেষণ করেছেন। যাইহোক, এই আয়নিক তরলগুলি, বিশেষ করে যেগুলিতে ইমিডাজোলিল ক্যাটেশন থাকে, সাধারণত বিষাক্ত, ব্যয়বহুল, অ-জৈব-অপচনযোগ্য এবং জটিল প্রস্তুতি প্রক্রিয়ার প্রয়োজন হয়। এই সমস্যাগুলি সমাধানের জন্য, লোকেরা আরও লাভজনক এবং পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ বিকল্প খুঁজতে শুরু করে, যার ফলে গভীর ইউটেক্টিক দ্রাবক (DES) তৈরি হয়। DES হল একটি ইউটেক্টিক মিশ্রণ যা একটি নির্দিষ্ট মোলার অনুপাত এবং তাপমাত্রায় একটি হাইড্রোজেন বন্ড দাতা (HBD) এবং একটি হাইড্রোজেন বন্ড গ্রহণকারী (HBA) দ্বারা গঠিত হয়। এই ইউটেকটিক মিশ্রণগুলির গলনাঙ্ক তাদের পৃথক উপাদানগুলির তুলনায় কম, মূলত হাইড্রোজেন বন্ধনের কারণে চার্জ ডিলোকালাইজেশনের কারণে। ল্যাটিস শক্তি, এনট্রপি পরিবর্তন এবং অ্যানায়ন এবং HBD এর মধ্যে মিথস্ক্রিয়া সহ অনেক কারণ DES এর গলনাঙ্ক কমাতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।
পূর্ববর্তী গবেষণায়, শেল সম্প্রসারণ সমস্যা সমাধানের জন্য জল-ভিত্তিক ড্রিলিং তরলে বিভিন্ন সংযোজন যোগ করা হয়েছিল। উদাহরণস্বরূপ, ওফেই এবং অন্যান্যরা 1-বিউটাইল-3-মিথিলিমিডাজোলিয়াম ক্লোরাইড (BMIM-Cl) যোগ করেছিলেন, যা কাদা কেকের পুরুত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করেছিল (50% পর্যন্ত) এবং বিভিন্ন তাপমাত্রায় YP/PV মান 11 দ্বারা হ্রাস করেছিল। হুয়াং এবং অন্যান্যরা Na-Bt কণার সাথে সংমিশ্রণে আয়নিক তরল (বিশেষ করে, 1-হেক্সিল-3-মিথিলিমিডাজোলিয়াম ব্রোমাইড এবং 1,2-বিস (3-হেক্সিলিমিডাজোল-1-ইএল) ইথেন ব্রোমাইড) ব্যবহার করেছিলেন এবং শেলের ফোলা যথাক্রমে 86.43% এবং 94.17% হ্রাস করেছিলেন। এছাড়াও, ইয়াং এবং অন্যান্যরা 1-ভিনাইল-3-ডোডেসিলিমিডাজোলিয়াম ব্রোমাইড এবং 1-ভিনাইল-3-টেট্রাডেসিলিমিডাজোলিয়াম ব্রোমাইড ব্যবহার করেছিলেন যাতে শেলের ফোলা যথাক্রমে 16.91% এবং 5.81% হ্রাস পায়। ১৩ ইয়াং এবং অন্যান্যরা ১-ভিনাইল-৩-ইথিলিমিডাজোলিয়াম ব্রোমাইড ব্যবহার করেছেন এবং শেলের প্রসারণ ৩১.৬২% কমিয়েছেন এবং শেলের পুনরুদ্ধার ৪০.৬০% বজায় রেখেছেন। ১৪ এছাড়াও, লুও এবং অন্যান্যরা ১-অক্টাইল-৩-মিথাইলিমিডাজোলিয়াম টেট্রাফ্লুওরোবোরেট ব্যবহার করে শেলের ফোলাভাব ৮০% কমিয়েছেন। ১৫, ১৬ ডাই এবং অন্যান্যরা শেলকে বাধা দেওয়ার জন্য আয়নিক তরল কোপলিমার ব্যবহার করেছেন এবং অ্যামাইন ইনহিবিটরের তুলনায় রৈখিক পুনরুদ্ধারে ১৮% বৃদ্ধি অর্জন করেছেন। ১৭
আয়নিক তরলের কিছু অসুবিধা আছে, যা বিজ্ঞানীদের আয়নিক তরলের চেয়ে পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ বিকল্প খুঁজতে প্ররোচিত করেছিল এবং এইভাবে DES-এর জন্ম হয়েছিল। হানজিয়াই প্রথম ডিপ ইউটেক্টিক সলভেন্ট (DES) ব্যবহার করেছিলেন যার মধ্যে ছিল ভিনাইল ক্লোরাইড প্রোপিওনিক অ্যাসিড (1:1), ভিনাইল ক্লোরাইড 3-ফেনাইলপ্রোপিওনিক অ্যাসিড (1:2), এবং 3-মেরক্যাপটোপ্রোপিওনিক অ্যাসিড + ইটাকোনিক অ্যাসিড + ভিনাইল ক্লোরাইড (1:1:2), যা যথাক্রমে 68%, 58% এবং 58% দ্বারা বেন্টোনাইটের ফোলাভাব রোধ করেছিল। একটি বিনামূল্যের পরীক্ষায়, MH রসুল গ্লিসারল এবং পটাসিয়াম কার্বনেট (DES) এর 2:1 অনুপাত ব্যবহার করেছিলেন এবং শেলের নমুনার ফোলাভাব 87% দ্বারা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করেছিলেন। Ma ইউরিয়া:ভিনাইল ক্লোরাইড ব্যবহার করেছিলেন যাতে শেলের প্রসারণ উল্লেখযোগ্যভাবে 67% হ্রাস পায়।21 রসুল এবং অন্যান্যরা। DES এবং পলিমারের সংমিশ্রণটি দ্বৈত-ক্রিয়া শেল ইনহিবিটার হিসাবে ব্যবহৃত হয়েছিল, যা চমৎকার শেল ইনহিবিটার প্রভাব অর্জন করেছিল22।
যদিও ডিপ ইউটেকটিক দ্রাবক (DES) সাধারণত আয়নিক তরলের একটি সবুজ বিকল্প হিসেবে বিবেচিত হয়, তবে এগুলিতে অ্যামোনিয়াম লবণের মতো সম্ভাব্য বিষাক্ত উপাদানও থাকে, যা তাদের পরিবেশ-বান্ধবতাকে প্রশ্নবিদ্ধ করে তোলে। এই সমস্যাটি প্রাকৃতিক ডিপ ইউটেকটিক দ্রাবক (NADES) তৈরির দিকে পরিচালিত করেছে। এগুলি এখনও DES হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়, তবে এগুলি প্রাকৃতিক পদার্থ এবং লবণ দ্বারা গঠিত, যার মধ্যে রয়েছে পটাসিয়াম ক্লোরাইড (KCl), ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড (CaCl2), ইপসম লবণ (MgSO4.7H2O), এবং অন্যান্য। DES এবং NADES-এর অসংখ্য সম্ভাব্য সংমিশ্রণ এই ক্ষেত্রে গবেষণার জন্য বিস্তৃত সুযোগ উন্মুক্ত করে এবং বিভিন্ন ক্ষেত্রে প্রয়োগ খুঁজে পাওয়ার আশা করা হচ্ছে। বেশ কয়েকজন গবেষক সফলভাবে নতুন DES সংমিশ্রণ তৈরি করেছেন যা বিভিন্ন প্রয়োগে কার্যকর প্রমাণিত হয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, Naser et al. 2013 পটাসিয়াম কার্বনেট-ভিত্তিক DES সংশ্লেষিত করেছে এবং এর থার্মোফিজিক্যাল বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করেছে, যা পরবর্তীতে হাইড্রেট প্রতিরোধ, ড্রিলিং তরল সংযোজন, ডিলিগনিফিকেশন এবং ন্যানোফাইব্রিলেশনের ক্ষেত্রে প্রয়োগ খুঁজে পেয়েছে। 23 জর্ডি কিম এবং তার সহকর্মীরা অ্যাসকরবিক অ্যাসিড-ভিত্তিক NADES তৈরি করেছেন এবং বিভিন্ন প্রয়োগে এর অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট বৈশিষ্ট্য মূল্যায়ন করেছেন। 24 ক্রিস্টার এবং অন্যান্যরা সাইট্রিক অ্যাসিড-ভিত্তিক NADES তৈরি করেছেন এবং কোলাজেন পণ্যের জন্য সহায়ক হিসেবে এর সম্ভাব্যতা চিহ্নিত করেছেন। 25 লিউ ই এবং তার সহকর্মীরা একটি বিস্তৃত পর্যালোচনায় নিষ্কাশন এবং ক্রোমাটোগ্রাফি মাধ্যম হিসেবে NADES-এর প্রয়োগের সারসংক্ষেপ তুলে ধরেছেন, যখন মিসান এবং অন্যান্যরা কৃষি-খাদ্য খাতে NADES-এর সফল প্রয়োগ নিয়ে আলোচনা করেছেন। ড্রিলিং তরল গবেষকদের তাদের প্রয়োগে NADES-এর কার্যকারিতার দিকে মনোযোগ দেওয়া অত্যন্ত জরুরি। সাম্প্রতিক। 2023 সালে, রাসুল এবং অন্যান্যরা অ্যাসকরবিক অ্যাসিড26, ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড27, পটাসিয়াম ক্লোরাইড28 এবং এপসম লবণ29-এর উপর ভিত্তি করে প্রাকৃতিক গভীর ইউটেক্টিক দ্রাবকের বিভিন্ন সংমিশ্রণ ব্যবহার করেছেন এবং চিত্তাকর্ষক শেল প্রতিরোধ এবং শেল পুনরুদ্ধার অর্জন করেছেন। এই গবেষণাটি প্রথম গবেষণাগুলির মধ্যে একটি যেখানে NADES (বিশেষ করে সাইট্রিক অ্যাসিড এবং গ্লিসারল-ভিত্তিক ফর্মুলেশন) কে জল-ভিত্তিক ড্রিলিং তরলগুলিতে পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ এবং কার্যকর শেল ইনহিবিটর হিসাবে প্রবর্তন করা হয়েছে, যা KCl, ইমিডাজোলিল-ভিত্তিক আয়নিক তরল এবং ঐতিহ্যবাহী DES-এর মতো ঐতিহ্যবাহী ইনহিবিটরের তুলনায় চমৎকার পরিবেশগত স্থিতিশীলতা, উন্নত শেল ইনহিবিটর ক্ষমতা এবং উন্নত তরল কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্যযুক্ত।
এই গবেষণায় সাইট্রিক অ্যাসিড (CA) ভিত্তিক NADES-এর অভ্যন্তরীণ প্রস্তুতি জড়িত থাকবে, তারপরে বিস্তারিত ভৌত রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য এবং ড্রিলিং তরলের বৈশিষ্ট্য এবং এর ফোলাভাব প্রতিরোধ ক্ষমতা মূল্যায়নের জন্য ড্রিলিং তরল সংযোজন হিসাবে এর ব্যবহার অন্তর্ভুক্ত থাকবে। এই গবেষণায়, CA হাইড্রোজেন বন্ড গ্রহণকারী হিসাবে কাজ করবে এবং গ্লিসারল (Gly) শেল প্রতিরোধ গবেষণায় NADES গঠন/নির্বাচনের জন্য MH স্ক্রিনিং মানদণ্ডের উপর ভিত্তি করে নির্বাচিত হাইড্রোজেন বন্ড দাতা হিসাবে কাজ করবে। ফুরিয়ার ট্রান্সফর্ম ইনফ্রারেড স্পেকট্রোস্কোপি (FTIR), এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন (XRD) এবং জিটা পটেনশিয়াল (ZP) পরিমাপ NADES-ক্লে মিথস্ক্রিয়া এবং কাদামাটির ফোলাভাব প্রতিরোধের অন্তর্নিহিত প্রক্রিয়া ব্যাখ্যা করবে। অতিরিক্তভাবে, এই গবেষণায় CA NADES-ভিত্তিক ড্রিলিং তরলকে 1-ইথাইল-3-মিথাইলিমিডাজোলিয়াম ক্লোরাইড [EMIM]Cl7,12,14,17,31, KCl এবং কোলিন ক্লোরাইড:ইউরিয়া (1:2) এর উপর ভিত্তি করে DES32 এর সাথে তুলনা করা হবে যাতে শেল প্রতিরোধ এবং ড্রিলিং তরল কর্মক্ষমতা উন্নত করার ক্ষেত্রে তাদের কার্যকারিতা তদন্ত করা যায়।
সাইট্রিক অ্যাসিড (মনোহাইড্রেট), গ্লিসারল (99 USP), এবং ইউরিয়া মালয়েশিয়ার কুয়ালালামপুরের ইভাকেম থেকে কেনা হয়েছিল। কোলিন ক্লোরাইড (>98%), [EMIM]Cl 98%, এবং পটাসিয়াম ক্লোরাইড মালয়েশিয়ার সিগমা অ্যালড্রিচ থেকে কেনা হয়েছিল। সমস্ত রাসায়নিকের রাসায়নিক গঠন চিত্র 1 এ দেখানো হয়েছে। সবুজ চিত্রটি এই গবেষণায় ব্যবহৃত প্রধান রাসায়নিকগুলির তুলনা করে: ইমিডাজোলিল আয়নিক তরল, কোলিন ক্লোরাইড (DES), সাইট্রিক অ্যাসিড, গ্লিসারল, পটাসিয়াম ক্লোরাইড এবং NADES (সাইট্রিক অ্যাসিড এবং গ্লিসারল)। এই গবেষণায় ব্যবহৃত রাসায়নিকগুলির পরিবেশ-বান্ধবতা সারণী 1 এ উপস্থাপন করা হয়েছে। সারণীতে, প্রতিটি রাসায়নিককে বিষাক্ততা, জৈব-অপচয়, খরচ এবং পরিবেশগত স্থায়িত্বের উপর ভিত্তি করে রেট করা হয়েছে।
এই গবেষণায় ব্যবহৃত উপকরণগুলির রাসায়নিক গঠন: (ক) সাইট্রিক অ্যাসিড, (খ) [EMIM]Cl, (গ) কোলিন ক্লোরাইড, এবং (ঘ) গ্লিসারল।
CA (প্রাকৃতিক গভীর ইউটেক্টিক দ্রাবক) ভিত্তিক NADES উন্নয়নের জন্য হাইড্রোজেন বন্ড দাতা (HBD) এবং হাইড্রোজেন বন্ড গ্রহণকারী (HBA) প্রার্থীদের MH 30 নির্বাচনের মানদণ্ড অনুসারে সাবধানতার সাথে নির্বাচন করা হয়েছিল, যা কার্যকর শেল ইনহিবিটর হিসাবে NADES উন্নয়নের উদ্দেশ্যে তৈরি করা হয়েছে। এই মানদণ্ড অনুসারে, বিপুল সংখ্যক হাইড্রোজেন বন্ড দাতা এবং গ্রহণকারীর পাশাপাশি পোলার কার্যকরী গোষ্ঠী সহ উপাদানগুলিকে NADES উন্নয়নের জন্য উপযুক্ত বলে মনে করা হয়।
এছাড়াও, এই গবেষণায় তুলনার জন্য আয়নিক তরল [EMIM]Cl এবং কোলিন ক্লোরাইড:ইউরিয়া ডিপ ইউটেক্টিক দ্রাবক (DES) নির্বাচন করা হয়েছিল কারণ এগুলি ব্যাপকভাবে ড্রিলিং তরল সংযোজন হিসাবে ব্যবহৃত হয়33,34,35,36। এছাড়াও, পটাসিয়াম ক্লোরাইড (KCl) তুলনা করা হয়েছিল কারণ এটি একটি সাধারণ প্রতিরোধক।
ইউটেকটিক মিশ্রণ তৈরির জন্য সাইট্রিক অ্যাসিড এবং গ্লিসারলকে বিভিন্ন মোলার অনুপাতে মিশ্রিত করা হয়েছিল। চাক্ষুষ পরিদর্শনে দেখা গেছে যে ইউটেকটিক মিশ্রণটি একটি সমজাতীয়, স্বচ্ছ তরল ছিল যার কোনও ঘোলাটে ভাব ছিল না, যা ইঙ্গিত করে যে হাইড্রোজেন বন্ড দাতা (HBD) এবং হাইড্রোজেন বন্ড গ্রহণকারী (HBA) এই ইউটেকটিক রচনায় সফলভাবে মিশ্রিত হয়েছে। HBD এবং HBA-এর মিশ্রণ প্রক্রিয়ার তাপমাত্রা-নির্ভর আচরণ পর্যবেক্ষণ করার জন্য প্রাথমিক পরীক্ষা-নিরীক্ষা করা হয়েছিল। উপলব্ধ সাহিত্য অনুসারে, ইউটেকটিক মিশ্রণের অনুপাত 50 °C, 70 °C এবং 100 °C-এর উপরে তিনটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় মূল্যায়ন করা হয়েছিল, যা ইঙ্গিত করে যে ইউটেকটিক তাপমাত্রা সাধারণত 50-80 °C-এর মধ্যে থাকে। HBD এবং HBA উপাদানগুলি সঠিকভাবে ওজন করার জন্য একটি মেটলার ডিজিটাল ব্যালেন্স ব্যবহার করা হয়েছিল এবং নিয়ন্ত্রিত পরিস্থিতিতে 100 rpm-এ HBD এবং HBA-কে গরম এবং নাড়াতে একটি থার্মো ফিশার হট প্লেট ব্যবহার করা হয়েছিল।
আমাদের সংশ্লেষিত গভীর ইউটেকটিক দ্রাবক (DES) এর তাপ-ভৌতিক বৈশিষ্ট্য, যার মধ্যে ঘনত্ব, পৃষ্ঠ টান, প্রতিসরাঙ্ক এবং সান্দ্রতা অন্তর্ভুক্ত, 289.15 থেকে 333.15 K তাপমাত্রার পরিসরে সঠিকভাবে পরিমাপ করা হয়েছে। এটি লক্ষ করা উচিত যে এই তাপমাত্রা পরিসরে মূলত বিদ্যমান সরঞ্জামের সীমাবদ্ধতার কারণে নির্বাচন করা হয়েছিল। বিস্তৃত বিশ্লেষণে এই NADES ফর্মুলেশনের বিভিন্ন তাপ-ভৌতিক বৈশিষ্ট্যের একটি গভীর অধ্যয়ন অন্তর্ভুক্ত ছিল, যা বিভিন্ন তাপমাত্রার পরিসরে তাদের আচরণ প্রকাশ করে। এই নির্দিষ্ট তাপমাত্রা পরিসরের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করা NADES এর বৈশিষ্ট্যগুলির অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে যা বিভিন্ন প্রয়োগের জন্য বিশেষ গুরুত্বপূর্ণ।
প্রস্তুতকৃত NADES-এর পৃষ্ঠতল টান একটি ইন্টারফেসিয়াল টেনশন মিটার (IFT700) ব্যবহার করে 289.15 থেকে 333.15 K পর্যন্ত পরিমাপ করা হয়েছিল। NADES ফোঁটাগুলি নির্দিষ্ট তাপমাত্রা এবং চাপের পরিস্থিতিতে একটি কৈশিক সূঁচ ব্যবহার করে প্রচুর পরিমাণে তরল দিয়ে ভরা একটি চেম্বারে তৈরি হয়। আধুনিক ইমেজিং সিস্টেমগুলি ল্যাপ্লেস সমীকরণ ব্যবহার করে ইন্টারফেসিয়াল টান গণনা করার জন্য উপযুক্ত জ্যামিতিক পরামিতি প্রবর্তন করে।
২৮৯.১৫ থেকে ৩৩৩.১৫ K তাপমাত্রার পরিসরে সদ্য প্রস্তুত NADES-এর প্রতিসরাঙ্ক নির্ধারণের জন্য একটি ATAGO প্রতিসরাঙ্ক ব্যবহার করা হয়েছিল। যন্ত্রটি আলোর প্রতিসরণ ডিগ্রী অনুমান করার জন্য তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করার জন্য একটি তাপীয় মডিউল ব্যবহার করে, যা ধ্রুবক-তাপমাত্রার জল স্নানের প্রয়োজনীয়তা দূর করে। প্রতিসরাঙ্কের প্রিজম পৃষ্ঠ পরিষ্কার করতে হবে এবং নমুনা দ্রবণটি তার উপর সমানভাবে বিতরণ করতে হবে। একটি পরিচিত স্ট্যান্ডার্ড দ্রবণ দিয়ে ক্যালিব্রেট করুন, এবং তারপর স্ক্রিন থেকে প্রতিসরাঙ্ক পড়ুন।
প্রস্তুতকৃত NADES-এর সান্দ্রতা ২৮৯.১৫ থেকে ৩৩৩.১৫ K তাপমাত্রার পরিসরে ব্রুকফিল্ড রোটেশনাল ভিসকোমিটার (ক্রায়োজেনিক টাইপ) ব্যবহার করে ৩০ rpm শিয়ার রেটে এবং ৬ স্পিন্ডেলের আকারে পরিমাপ করা হয়েছিল। ভিসকোমিটার তরল নমুনায় স্থির গতিতে স্পিন্ডেল ঘোরানোর জন্য প্রয়োজনীয় টর্ক নির্ধারণ করে সান্দ্রতা পরিমাপ করে। নমুনাটি স্পিন্ডেলের নীচে স্ক্রিনে স্থাপন করার পরে এবং শক্ত করার পরে, ভিসকোমিটার সেন্টিপয়েস (cP) তে সান্দ্রতা প্রদর্শন করে, যা তরলের রিওলজিক্যাল বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে মূল্যবান তথ্য প্রদান করে।
২৮৯.১৫–৩৩৩.১৫ K তাপমাত্রার পরিসরে সদ্য প্রস্তুত প্রাকৃতিক গভীর ইউটেক্টিক দ্রাবক (NDEES) এর ঘনত্ব নির্ধারণের জন্য একটি পোর্টেবল ঘনত্ব মিটার DMA 35 বেসিক ব্যবহার করা হয়েছিল। যেহেতু ডিভাইসটিতে কোনও অন্তর্নির্মিত হিটার নেই, তাই NADES ঘনত্ব মিটার ব্যবহার করার আগে এটিকে নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় (± 2 °C) প্রিহিট করতে হবে। টিউবের মধ্য দিয়ে কমপক্ষে 2 মিলি নমুনা আঁকুন, এবং ঘনত্ব তাৎক্ষণিকভাবে স্ক্রিনে প্রদর্শিত হবে। এটি লক্ষণীয় যে অন্তর্নির্মিত হিটারের অভাবে, পরিমাপের ফলাফলে ± 2 °C ত্রুটি রয়েছে।
২৮৯.১৫–৩৩৩.১৫ K তাপমাত্রার পরিসরে সদ্য প্রস্তুত NADES-এর pH মূল্যায়ন করার জন্য, আমরা একটি Kenis বেঞ্চটপ pH মিটার ব্যবহার করেছি। যেহেতু কোনও অন্তর্নির্মিত গরম করার যন্ত্র নেই, তাই NADES-কে প্রথমে একটি হটপ্লেট ব্যবহার করে পছন্দসই তাপমাত্রায় (±২ °C) উত্তপ্ত করা হয়েছিল এবং তারপর সরাসরি pH মিটার দিয়ে পরিমাপ করা হয়েছিল। pH মিটার প্রোবটিকে NADES-এ সম্পূর্ণরূপে ডুবিয়ে দিন এবং রিডিং স্থিতিশীল হওয়ার পরে চূড়ান্ত মান রেকর্ড করুন।
প্রাকৃতিক গভীর ইউটেকটিক দ্রাবক (NADES) এর তাপীয় স্থিতিশীলতা মূল্যায়নের জন্য থার্মোগ্রাভিমেট্রিক বিশ্লেষণ (TGA) ব্যবহার করা হয়েছিল। উত্তাপের সময় নমুনাগুলি বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। উচ্চ-নির্ভুলতা ভারসাম্য ব্যবহার করে এবং উত্তাপ প্রক্রিয়াটি সাবধানতার সাথে পর্যবেক্ষণ করে, তাপমাত্রার তুলনায় ভর ক্ষতির একটি প্লট তৈরি করা হয়েছিল। NADES কে প্রতি মিনিটে 1 °C হারে 0 থেকে 500 °C পর্যন্ত উত্তপ্ত করা হয়েছিল।
প্রক্রিয়া শুরু করার জন্য, NADES নমুনাটি পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে মিশ্রিত করতে হবে, একজাত করতে হবে এবং পৃষ্ঠের আর্দ্রতা অপসারণ করতে হবে। তারপর প্রস্তুত নমুনাটি একটি TGA কিউভেটে স্থাপন করা হয়, যা সাধারণত অ্যালুমিনিয়ামের মতো জড় উপাদান দিয়ে তৈরি। সঠিক ফলাফল নিশ্চিত করার জন্য, TGA যন্ত্রগুলি রেফারেন্স উপকরণ ব্যবহার করে ক্যালিব্রেট করা হয়, সাধারণত ওজনের মান। একবার ক্যালিব্রেট করার পরে, TGA পরীক্ষা শুরু হয় এবং নমুনাটি নিয়ন্ত্রিত পদ্ধতিতে উত্তপ্ত করা হয়, সাধারণত একটি ধ্রুবক হারে। নমুনার ওজন এবং তাপমাত্রার মধ্যে সম্পর্কের ক্রমাগত পর্যবেক্ষণ পরীক্ষার একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ। TGA যন্ত্রগুলি তাপমাত্রা, ওজন এবং গ্যাস প্রবাহ বা নমুনার তাপমাত্রার মতো অন্যান্য পরামিতিগুলির তথ্য সংগ্রহ করে। TGA পরীক্ষাটি সম্পন্ন হওয়ার পরে, তাপমাত্রার ফাংশন হিসাবে নমুনার ওজনের পরিবর্তন নির্ধারণের জন্য সংগৃহীত তথ্য বিশ্লেষণ করা হয়। নমুনার ভৌত এবং রাসায়নিক পরিবর্তনের সাথে সম্পর্কিত তাপমাত্রার পরিসর নির্ধারণে এই তথ্য মূল্যবান, যার মধ্যে গলে যাওয়া, বাষ্পীভবন, জারণ বা পচনের মতো প্রক্রিয়াগুলি অন্তর্ভুক্ত।
জল-ভিত্তিক ড্রিলিং তরলটি API 13B-1 মান অনুসারে সাবধানতার সাথে তৈরি করা হয়েছিল এবং এর নির্দিষ্ট রচনাটি রেফারেন্সের জন্য সারণি 2 এ তালিকাভুক্ত করা হয়েছে। প্রাকৃতিক গভীর ইউটেক্টিক দ্রাবক (NADES) প্রস্তুত করার জন্য সাইট্রিক অ্যাসিড এবং গ্লিসারল (99 USP) মালয়েশিয়ার সিগমা অ্যালড্রিচ থেকে কেনা হয়েছিল। এছাড়াও, প্রচলিত শেল ইনহিবিটর পটাসিয়াম ক্লোরাইড (KCl) মালয়েশিয়ার সিগমা অ্যালড্রিচ থেকেও কেনা হয়েছিল। ড্রিলিং তরল এবং শেল ইনহিবিশনের রিওলজি উন্নত করার ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্য প্রভাবের কারণে 98% এর বেশি বিশুদ্ধতা সহ 1-ইথাইল, 3-মিথাইলিমিডাজোলিয়াম ক্লোরাইড ([EMIM]Cl) নির্বাচন করা হয়েছিল, যা পূর্ববর্তী গবেষণায় নিশ্চিত করা হয়েছিল। NADES এর শেল ইনহিবিশন কর্মক্ষমতা মূল্যায়নের জন্য তুলনামূলক বিশ্লেষণে KCl এবং ([EMIM]Cl) উভয়ই ব্যবহার করা হবে।
অনেক গবেষক শেল ফোলা অধ্যয়নের জন্য বেন্টোনাইট ফ্লেক্স ব্যবহার করতে পছন্দ করেন কারণ বেন্টোনাইটে একই "মন্টমোরিলোনাইট" গ্রুপ থাকে যা শেল ফোলা সৃষ্টি করে। প্রকৃত শেল কোর নমুনা পাওয়া চ্যালেঞ্জিং কারণ কোরিং প্রক্রিয়া শেলকে অস্থিতিশীল করে তোলে, যার ফলে এমন নমুনা তৈরি হয় যা সম্পূর্ণরূপে শেল নয় বরং সাধারণত বেলেপাথর এবং চুনাপাথরের স্তরের মিশ্রণ থাকে। এছাড়াও, শেল নমুনাগুলিতে সাধারণত মন্টমোরিলোনাইট গ্রুপের অভাব থাকে যা শেল ফোলা সৃষ্টি করে এবং তাই ফোলা প্রতিরোধ পরীক্ষার জন্য অনুপযুক্ত।
এই গবেষণায়, আমরা প্রায় ২.৫৪ সেমি ব্যাসের পুনর্গঠিত বেন্টোনাইট কণা ব্যবহার করেছি। গ্রানুলগুলি তৈরি করা হয়েছিল ১১.৫ গ্রাম সোডিয়াম বেন্টোনাইট পাউডার একটি হাইড্রোলিক প্রেসে ১৬০০ পিএসআই-তে চাপ দিয়ে। একটি রৈখিক ডাইলাটোমিটারে (এলডি) স্থাপন করার আগে গ্রানুলগুলির পুরুত্ব সঠিকভাবে পরিমাপ করা হয়েছিল। এরপর কণাগুলিকে ড্রিলিং তরল নমুনায় ডুবিয়ে দেওয়া হয়েছিল, যার মধ্যে বেস নমুনা এবং শেল ফোলা প্রতিরোধ করার জন্য ব্যবহৃত ইনহিবিটর দিয়ে ইনজেকশন করা নমুনা অন্তর্ভুক্ত ছিল। এরপর গ্রানুলের পুরুত্বের পরিবর্তনটি LD ব্যবহার করে সাবধানতার সাথে পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল, পরিমাপ ৬০-সেকেন্ড ব্যবধানে ২৪ ঘন্টা রেকর্ড করা হয়েছিল।
এক্স-রে ডিফ্রাকশন দেখিয়েছে যে বেন্টোনাইটের গঠন, বিশেষ করে এর ৪৭% মন্টমোরিলোনাইট উপাদান, এর ভূতাত্ত্বিক বৈশিষ্ট্যগুলি বোঝার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। বেন্টোনাইটের মন্টমোরিলোনাইট উপাদানগুলির মধ্যে, মন্টমোরিলোনাইট হল প্রধান উপাদান, যা মোট উপাদানের ৮৮.৬%। এদিকে, কোয়ার্টজ ২৯%, ইলাইট ৭% এবং কার্বনেট ৯%। একটি ছোট অংশ (প্রায় ৩.২%) হল ইলাইট এবং মন্টমোরিলোনাইটের মিশ্রণ। এছাড়াও, এতে Fe2O3 (৪.৭%), সিলভার অ্যালুমিনোসিলিকেট (১.২%), মাসকোভাইট (৪%) এবং ফসফেট (২.৩%) এর মতো ট্রেস উপাদান রয়েছে। এছাড়াও, অল্প পরিমাণে Na2O (১.৮৩%) এবং আয়রন সিলিকেট (২.১৭%) উপস্থিত রয়েছে, যা বেন্টোনাইটের উপাদান উপাদান এবং তাদের সংশ্লিষ্ট অনুপাতকে সম্পূর্ণরূপে উপলব্ধি করা সম্ভব করে তোলে।
এই বিস্তৃত অধ্যয়ন বিভাগে প্রাকৃতিক গভীর ইউটেকটিক দ্রাবক (NADES) ব্যবহার করে তৈরি এবং বিভিন্ন ঘনত্বে (1%, 3% এবং 5%) ড্রিলিং তরল সংযোজন হিসাবে ব্যবহৃত ড্রিলিং তরল নমুনার রিওলজিক্যাল এবং পরিস্রাবণ বৈশিষ্ট্যের বিশদ বিবরণ দেওয়া হয়েছে। এরপর NADES ভিত্তিক স্লারি নমুনাগুলিকে পটাসিয়াম ক্লোরাইড (KCl), CC:ইউরিয়া DES (কোলিন ক্লোরাইড গভীর ইউটেকটিক দ্রাবক:ইউরিয়া) এবং আয়নিক তরল সমন্বিত স্লারি নমুনার সাথে তুলনা এবং বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। এই গবেষণায় বেশ কয়েকটি মূল পরামিতি অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছিল যার মধ্যে 100°C এবং 150°C তাপমাত্রায় বার্ধক্যজনিত অবস্থার সংস্পর্শের আগে এবং পরে FANN ভিসকোমিটার ব্যবহার করে প্রাপ্ত সান্দ্রতা রিডিং অন্তর্ভুক্ত ছিল। বিভিন্ন ঘূর্ণন গতিতে (3 rpm, 6 rpm, 300 rpm এবং 600 rpm) পরিমাপ নেওয়া হয়েছিল যা ড্রিলিং তরল আচরণের একটি বিস্তৃত বিশ্লেষণের অনুমতি দেয়। প্রাপ্ত তথ্যগুলি তখন ফলন বিন্দু (YP) এবং প্লাস্টিক সান্দ্রতা (PV) এর মতো মূল বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, যা বিভিন্ন পরিস্থিতিতে তরল কর্মক্ষমতা সম্পর্কে অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে। ৪০০ পিএসআই এবং ১৫০ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় (উচ্চ তাপমাত্রার কূপের সাধারণ তাপমাত্রা) উচ্চ চাপের উচ্চ তাপমাত্রা (এইচপিএইচটি) পরিস্রাবণ পরীক্ষা পরিস্রাবণ কর্মক্ষমতা (কেকের পুরুত্ব এবং পরিস্রাবণের পরিমাণ) নির্ধারণ করে।
এই অংশে অত্যাধুনিক যন্ত্রপাতি, গ্রেস এইচপিএইচটি লিনিয়ার ডাইলাটোমিটার (M4600) ব্যবহার করা হয়েছে, যা আমাদের জল-ভিত্তিক ড্রিলিং তরলের শেল ফোলা প্রতিরোধের বৈশিষ্ট্যগুলি পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে মূল্যায়ন করে। এলএসএম হল একটি অত্যাধুনিক মেশিন যা দুটি উপাদান নিয়ে গঠিত: একটি প্লেট কম্প্যাক্টর এবং একটি লিনিয়ার ডাইলাটোমিটার (মডেল: M4600)। গ্রেস কোর/প্লেট কম্প্যাক্টর ব্যবহার করে বিশ্লেষণের জন্য বেন্টোনাইট প্লেটগুলি প্রস্তুত করা হয়েছিল। এরপর এলএসএম এই প্লেটগুলিতে তাৎক্ষণিক ফোলা তথ্য সরবরাহ করে, যা শেলের ফোলা প্রতিরোধের বৈশিষ্ট্যগুলির একটি বিস্তৃত মূল্যায়নের অনুমতি দেয়। শেল সম্প্রসারণ পরীক্ষাগুলি পরিবেশগত পরিস্থিতিতে, অর্থাৎ 25°C এবং 1 psia-তে পরিচালিত হয়েছিল।
শেল স্থিতিশীলতা পরীক্ষায় একটি গুরুত্বপূর্ণ পরীক্ষা জড়িত যা প্রায়শই শেল পুনরুদ্ধার পরীক্ষা, শেল ডিপ পরীক্ষা বা শেল বিচ্ছুরণ পরীক্ষা নামে পরিচিত। এই মূল্যায়ন শুরু করার জন্য, শেল কাটাগুলিকে একটি #6 BSS স্ক্রিনে আলাদা করা হয় এবং তারপর একটি #10 স্ক্রিনে স্থাপন করা হয়। তারপর কাটাগুলিকে একটি হোল্ডিং ট্যাঙ্কে খাওয়ানো হয় যেখানে সেগুলিকে একটি বেস ফ্লুইড এবং NADES (ন্যাচারাল ডিপ ইউটেক্টিক সলভেন্ট) ধারণকারী ড্রিলিং কাদার সাথে মিশ্রিত করা হয়। পরবর্তী ধাপ হল মিশ্রণটিকে একটি তীব্র গরম ঘূর্ণায়মান প্রক্রিয়ার জন্য একটি চুলায় রাখা, যাতে কাটা এবং কাদা পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে মিশ্রিত হয়। 16 ঘন্টা পরে, শেলকে পচতে দিয়ে কাটাগুলিকে পাল্প থেকে সরিয়ে ফেলা হয়, যার ফলে কাটার ওজন হ্রাস পায়। শেল কাটাগুলিকে 150°C এবং 1000 psi. ইঞ্চি তাপমাত্রায় 24 ঘন্টার মধ্যে ড্রিলিং কাদায় রাখার পরে শেল পুনরুদ্ধার পরীক্ষা করা হয়েছিল।
শেল কাদার পুনরুদ্ধার পরিমাপ করার জন্য, আমরা এটিকে একটি সূক্ষ্ম পর্দা (40 জাল) দিয়ে ফিল্টার করেছি, তারপর এটিকে জল দিয়ে পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে ধুয়েছি এবং অবশেষে একটি চুলায় শুকিয়েছি। এই শ্রমসাধ্য পদ্ধতিটি আমাদের মূল ওজনের তুলনায় উদ্ধার করা কাদা অনুমান করতে দেয়, অবশেষে সফলভাবে উদ্ধার করা শেল কাদার শতাংশ গণনা করে। শেল নমুনার উৎস হল মালয়েশিয়ার সারাওয়াকের মিরি জেলার নিয়া জেলা থেকে। বিচ্ছুরণ এবং পুনরুদ্ধার পরীক্ষার আগে, শেল নমুনাগুলির মাটির গঠন পরিমাপ করার জন্য এবং পরীক্ষার জন্য তাদের উপযুক্ততা নিশ্চিত করার জন্য একটি পুঙ্খানুপুঙ্খ এক্স-রে বিচ্ছুরণ (XRD) বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। নমুনার মাটির খনিজ গঠন নিম্নরূপ: ইলাইট 18%, কাওলিনাইট 31%, ক্লোরাইট 22%, ভার্মিকুলাইট 10% এবং মাইকা 19%।
পৃষ্ঠ উত্তেজনা হল কৈশিক ক্রিয়ার মাধ্যমে শেল মাইক্রোপোরে জলীয় ক্যাটানগুলির অনুপ্রবেশ নিয়ন্ত্রণকারী একটি মূল কারণ, যা এই বিভাগে বিস্তারিতভাবে অধ্যয়ন করা হবে। এই গবেষণাপত্রটি ড্রিলিং তরলের সমন্বিত বৈশিষ্ট্যে পৃষ্ঠ উত্তেজনার ভূমিকা পরীক্ষা করে, ড্রিলিং প্রক্রিয়ার উপর এর গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব তুলে ধরে, বিশেষ করে শেল প্রতিরোধ। আমরা ড্রিলিং তরল নমুনার পৃষ্ঠ উত্তেজনা সঠিকভাবে পরিমাপ করার জন্য একটি ইন্টারফেসিয়াল টেনসিওমিটার (IFT700) ব্যবহার করেছি, যা শেল প্রতিরোধের প্রেক্ষাপটে তরল আচরণের একটি গুরুত্বপূর্ণ দিক প্রকাশ করে।
এই অংশে d-স্তর ব্যবধান সম্পর্কে বিস্তারিত আলোচনা করা হয়েছে, যা মাটির অ্যালুমিনোসিলিকেট স্তর এবং একটি অ্যালুমিনোসিলিকেট স্তরের মধ্যে আন্তঃস্তর দূরত্ব। বিশ্লেষণে তুলনার জন্য 1%, 3% এবং 5% CA NADES ধারণকারী ভেজা কাদার নমুনা, সেইসাথে 3% KCl, 3% [EMIM]Cl এবং 3% CC: ইউরিয়া ভিত্তিক DES অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছে। Cu-Kα বিকিরণ (λ = 1.54059 Å) সহ 40 mA এবং 45 kV এ পরিচালিত একটি অত্যাধুনিক বেঞ্চটপ এক্স-রে ডিফ্র্যাক্টোমিটার (D2 ফেজার) ভেজা এবং শুষ্ক Na-Bt উভয় নমুনার এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন শিখর রেকর্ড করার ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছে। ব্র্যাগ সমীকরণের প্রয়োগ d-স্তর ব্যবধানের সঠিক নির্ণয় সক্ষম করে, যার ফলে মাটির আচরণ সম্পর্কে মূল্যবান তথ্য প্রদান করা হয়।
এই বিভাগটি উন্নত ম্যালভার্ন জেটাসাইজার ন্যানো জেডএসপি যন্ত্র ব্যবহার করে জিটা বিভব সঠিকভাবে পরিমাপ করে। এই মূল্যায়ন তুলনামূলক বিশ্লেষণের জন্য ১%, ৩%, এবং ৫% CA NADES ধারণকারী পাতলা কাদা নমুনার চার্জ বৈশিষ্ট্য, সেইসাথে ৩% KCl, ৩% [EMIM]Cl, এবং ৩% CC: ইউরিয়া-ভিত্তিক DES সম্পর্কে মূল্যবান তথ্য প্রদান করে। এই ফলাফলগুলি কলয়েডাল যৌগের স্থিতিশীলতা এবং তরল পদার্থে তাদের মিথস্ক্রিয়া সম্পর্কে আমাদের বোঝার ক্ষেত্রে অবদান রাখে।
প্রাকৃতিক গভীর ইউটেকটিক দ্রাবক (NADES) এর সংস্পর্শে আসার আগে এবং পরে মাটির নমুনাগুলি পরীক্ষা করা হয়েছিল Zeiss Supra 55 VP ফিল্ড এমিশন স্ক্যানিং ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপ (FESEM) ব্যবহার করে যা শক্তি বিচ্ছুরণকারী এক্স-রে (EDX) দিয়ে সজ্জিত। ইমেজিং রেজোলিউশন ছিল 500 nm এবং ইলেকট্রন বিম শক্তি ছিল 30 kV এবং 50 kV। FESEM মাটির নমুনাগুলির পৃষ্ঠের রূপবিদ্যা এবং কাঠামোগত বৈশিষ্ট্যগুলির উচ্চ-রেজোলিউশন ভিজ্যুয়ালাইজেশন প্রদান করে। এই গবেষণার উদ্দেশ্য ছিল এক্সপোজারের আগে এবং পরে প্রাপ্ত চিত্রগুলির তুলনা করে মাটির নমুনাগুলির উপর NADES এর প্রভাব সম্পর্কে তথ্য সংগ্রহ করা।
এই গবেষণায়, ফিল্ড এমিশন স্ক্যানিং ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপি (FESEM) প্রযুক্তি ব্যবহার করে মাটির নমুনার উপর NADES এর প্রভাব অণুবীক্ষণিক স্তরে তদন্ত করা হয়েছিল। এই গবেষণার লক্ষ্য হল NADES এর সম্ভাব্য প্রয়োগ এবং মাটির রূপবিদ্যা এবং গড় কণার আকারের উপর এর প্রভাব ব্যাখ্যা করা, যা এই ক্ষেত্রে গবেষণার জন্য মূল্যবান তথ্য প্রদান করবে।
এই গবেষণায়, পরীক্ষামূলক অবস্থার মধ্যে গড় শতাংশ ত্রুটি (AMPE) এর পরিবর্তনশীলতা এবং অনিশ্চয়তা দৃশ্যত বর্ণনা করার জন্য ত্রুটি বার ব্যবহার করা হয়েছিল। পৃথক AMPE মান প্লট করার পরিবর্তে (যেহেতু AMPE মান প্লট করা প্রবণতাগুলিকে অস্পষ্ট করতে পারে এবং ছোট পরিবর্তনগুলিকে অতিরঞ্জিত করতে পারে), আমরা 5% নিয়ম ব্যবহার করে ত্রুটি বার গণনা করি। এই পদ্ধতিটি নিশ্চিত করে যে প্রতিটি ত্রুটি বার সেই ব্যবধানকে প্রতিনিধিত্ব করে যার মধ্যে 95% আত্মবিশ্বাস ব্যবধান এবং 100% AMPE মান হ্রাস পাওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে, যার ফলে প্রতিটি পরীক্ষামূলক অবস্থার জন্য ডেটা বিতরণের একটি স্পষ্ট এবং আরও সংক্ষিপ্ত সারাংশ প্রদান করা হয়। 5% নিয়মের উপর ভিত্তি করে ত্রুটি বার ব্যবহার করলে গ্রাফিকাল উপস্থাপনার ব্যাখ্যাযোগ্যতা এবং নির্ভরযোগ্যতা উন্নত হয় এবং ফলাফল এবং তাদের প্রভাব সম্পর্কে আরও বিশদ ধারণা প্রদান করতে সহায়তা করে।
প্রাকৃতিক গভীর ইউটেকটিক দ্রাবক (NADES) এর সংশ্লেষণে, অভ্যন্তরীণ প্রস্তুতি প্রক্রিয়ার সময় বেশ কয়েকটি মূল পরামিতি সাবধানতার সাথে অধ্যয়ন করা হয়েছিল। এই গুরুত্বপূর্ণ কারণগুলির মধ্যে রয়েছে তাপমাত্রা, মোলার অনুপাত এবং মিশ্রণের গতি। আমাদের পরীক্ষাগুলি দেখায় যে যখন HBA (সাইট্রিক অ্যাসিড) এবং HBD (গ্লিসারল) 50°C তাপমাত্রায় 1:4 এর মোলার অনুপাতে মিশ্রিত করা হয়, তখন একটি ইউটেকটিক মিশ্রণ তৈরি হয়। ইউটেকটিক মিশ্রণের স্বতন্ত্র বৈশিষ্ট্য হল এর স্বচ্ছ, একজাতীয় চেহারা এবং পলির অনুপস্থিতি। সুতরাং, এই গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপটি মোলার অনুপাত, তাপমাত্রা এবং মিশ্রণের গতির গুরুত্ব তুলে ধরে, যার মধ্যে মোলার অনুপাত ছিল DES এবং NADES তৈরিতে সবচেয়ে প্রভাবশালী উপাদান, যেমন চিত্র 2-এ দেখানো হয়েছে।
প্রতিসরাঙ্ক (n) শূন্যস্থানে আলোর গতির সাথে এক সেকেন্ড, ঘন মাধ্যমের আলোর গতির অনুপাত প্রকাশ করে। জৈব সেন্সরের মতো আলোক সংবেদনশীল অ্যাপ্লিকেশন বিবেচনা করার সময় প্রাকৃতিক গভীর ইউটেক্টিক দ্রাবক (NADES) এর জন্য প্রতিসরাঙ্ক বিশেষভাবে আকর্ষণীয়। 25 °C তাপমাত্রায় অধ্যয়ন করা NADES এর প্রতিসরাঙ্ক ছিল 1.452, যা আকর্ষণীয়ভাবে গ্লিসারলের তুলনায় কম।
এটি লক্ষণীয় যে তাপমাত্রার সাথে সাথে NADES-এর প্রতিসরাঙ্ক হ্রাস পায় এবং এই প্রবণতাটি সূত্র (1) এবং চিত্র 3 দ্বারা সঠিকভাবে বর্ণনা করা যেতে পারে, যেখানে পরম গড় শতাংশ ত্রুটি (AMPE) 0% এ পৌঁছেছে। এই তাপমাত্রা-নির্ভর আচরণটি উচ্চ তাপমাত্রায় সান্দ্রতা এবং ঘনত্ব হ্রাস দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়েছে, যার ফলে আলো উচ্চ গতিতে মাধ্যমের মধ্য দিয়ে ভ্রমণ করে, যার ফলে প্রতিসরাঙ্ক (n) মান কম হয়। এই ফলাফলগুলি অপটিক্যাল সেন্সিংয়ে NADES-এর কৌশলগত ব্যবহারের মূল্যবান অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে, যা বায়োসেন্সর প্রয়োগের জন্য তাদের সম্ভাবনা তুলে ধরে।
তরল পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল হ্রাস করার প্রবণতা প্রতিফলিত করে পৃষ্ঠ উত্তেজনা, যা কৈশিক চাপ-ভিত্তিক প্রয়োগের জন্য প্রাকৃতিক গভীর ইউটেকটিক দ্রাবক (NADES) এর উপযুক্ততা মূল্যায়নের ক্ষেত্রে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। 25-60 °C তাপমাত্রা পরিসরে পৃষ্ঠ উত্তেজনার একটি গবেষণা মূল্যবান তথ্য প্রদান করে। 25 °C তাপমাত্রায়, সাইট্রিক অ্যাসিড-ভিত্তিক NADES এর পৃষ্ঠ উত্তেজনা ছিল 55.42 mN/m, যা জল এবং গ্লিসারলের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে কম। চিত্র 4 দেখায় যে তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে পৃষ্ঠ উত্তেজনা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়। এই ঘটনাটি আণবিক গতিশক্তি বৃদ্ধি এবং আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বলগুলির পরবর্তী হ্রাস দ্বারা ব্যাখ্যা করা যেতে পারে।
অধ্যয়নকৃত NADES-এ পৃষ্ঠ উত্তেজনার রৈখিক হ্রাসের প্রবণতা সমীকরণ (2) দ্বারা ভালভাবে প্রকাশ করা যেতে পারে, যা 25-60 °C তাপমাত্রা পরিসরে মৌলিক গাণিতিক সম্পর্ককে চিত্রিত করে। চিত্র 4-এর গ্রাফটি স্পষ্টভাবে তাপমাত্রার সাথে পৃষ্ঠ উত্তেজনার প্রবণতা চিত্রিত করে যার পরম গড় শতাংশ ত্রুটি (AMPE) 1.4%, যা রিপোর্ট করা পৃষ্ঠ উত্তেজনা মানের নির্ভুলতা পরিমাপ করে। NADES-এর আচরণ এবং এর সম্ভাব্য প্রয়োগগুলি বোঝার জন্য এই ফলাফলগুলির গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব রয়েছে।
অসংখ্য বৈজ্ঞানিক গবেষণায় প্রাকৃতিক গভীর ইউটেকটিক দ্রাবক (NADES) এর ঘনত্বের গতিবিদ্যা বোঝা তাদের প্রয়োগকে সহজতর করার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। 25°C তাপমাত্রায় সাইট্রিক অ্যাসিড-ভিত্তিক NADES এর ঘনত্ব 1.361 g/cm3, যা মূল গ্লিসারলের ঘনত্বের চেয়ে বেশি। গ্লিসারলে একটি হাইড্রোজেন বন্ড গ্রহণকারী (সাইট্রিক অ্যাসিড) যোগ করে এই পার্থক্য ব্যাখ্যা করা যেতে পারে।
সাইট্রেট-ভিত্তিক NADES-কে উদাহরণ হিসেবে নিলে, ৬০°C তাপমাত্রায় এর ঘনত্ব ১.১৯ গ্রাম/সেমি৩-এ নেমে আসে। উত্তাপের সময় গতিশক্তি বৃদ্ধির ফলে NADES অণুগুলি ছড়িয়ে পড়ে, যার ফলে তারা একটি বৃহত্তর আয়তন দখল করে, যার ফলে ঘনত্ব হ্রাস পায়। ঘনত্বের পর্যবেক্ষণকৃত হ্রাস তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে একটি নির্দিষ্ট রৈখিক সম্পর্ক দেখায়, যা সূত্র (৩) দ্বারা সঠিকভাবে প্রকাশ করা যেতে পারে। চিত্র ৫ NADES ঘনত্ব পরিবর্তনের এই বৈশিষ্ট্যগুলিকে গ্রাফিক্যালি উপস্থাপন করে যার পরম গড় শতাংশ ত্রুটি (AMPE) ১.১২%, যা রিপোর্ট করা ঘনত্বের মানগুলির নির্ভুলতার একটি পরিমাণগত পরিমাপ প্রদান করে।
সান্দ্রতা হল গতিশীল তরলের বিভিন্ন স্তরের মধ্যে আকর্ষণ বল এবং বিভিন্ন প্রয়োগে প্রাকৃতিক গভীর ইউটেকটিক দ্রাবক (NADES) এর প্রযোজ্যতা বোঝার ক্ষেত্রে এটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। 25 °C তাপমাত্রায়, NADES এর সান্দ্রতা ছিল 951 cP, যা গ্লিসারলের চেয়ে বেশি।
ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে সান্দ্রতা হ্রাসের লক্ষণীয় কারণ মূলত আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বলের দুর্বলতা। এই ঘটনার ফলে তরল পদার্থের সান্দ্রতা হ্রাস পায়, যা চিত্র 6-এ স্পষ্টভাবে দেখানো হয়েছে এবং সমীকরণ (4) দ্বারা পরিমাপ করা হয়েছে। উল্লেখযোগ্যভাবে, 60°C তাপমাত্রায়, সান্দ্রতা 898 cP-তে নেমে আসে এবং সামগ্রিক গড় শতাংশ ত্রুটি (AMPE) 1.4%। NADES-এ সান্দ্রতা বনাম তাপমাত্রা নির্ভরতা সম্পর্কে বিস্তারিত ধারণা এর ব্যবহারিক প্রয়োগের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
হাইড্রোজেন আয়ন ঘনত্বের ঋণাত্মক লগারিদম দ্বারা নির্ধারিত দ্রবণের pH অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, বিশেষ করে pH-সংবেদনশীল প্রয়োগ যেমন DNA সংশ্লেষণে, তাই ব্যবহারের আগে NADES-এর pH সাবধানে অধ্যয়ন করা উচিত। সাইট্রিক অ্যাসিড-ভিত্তিক NADES-কে উদাহরণ হিসেবে নিলে, 1.91 এর একটি স্পষ্টভাবে অ্যাসিডিক pH লক্ষ্য করা যায়, যা গ্লিসারলের তুলনামূলকভাবে নিরপেক্ষ pH-এর সম্পূর্ণ বিপরীত।
মজার বিষয় হল, প্রাকৃতিক সাইট্রিক অ্যাসিড ডিহাইড্রোজেনেস দ্রবণীয় দ্রাবক (NADES) এর pH তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে একটি অ-রৈখিক হ্রাসের প্রবণতা দেখিয়েছে। এই ঘটনাটি দ্রবণে H+ ভারসাম্য ব্যাহতকারী বর্ধিত আণবিক কম্পনের কারণে ঘটে, যার ফলে [H]+ আয়ন তৈরি হয় এবং ফলস্বরূপ, pH মানের পরিবর্তন হয়। সাইট্রিক অ্যাসিডের প্রাকৃতিক pH 3 থেকে 5 এর মধ্যে থাকলেও, গ্লিসারলে অ্যাসিডিক হাইড্রোজেনের উপস্থিতি pH কে আরও 1.91 এ কমিয়ে দেয়।
২৫-৬০ °C তাপমাত্রার পরিসরে সাইট্রেট-ভিত্তিক NADES-এর pH আচরণকে সমীকরণ (5) দ্বারা যথাযথভাবে উপস্থাপন করা যেতে পারে, যা পর্যবেক্ষণ করা pH প্রবণতার জন্য একটি গাণিতিক প্রকাশ প্রদান করে। চিত্র ৭ গ্রাফিক্যালি এই আকর্ষণীয় সম্পর্কটিকে চিত্রিত করে, NADES-এর pH-এর উপর তাপমাত্রার প্রভাব তুলে ধরে, যা AMPE-এর জন্য ১.৪% বলে জানা গেছে।
প্রাকৃতিক সাইট্রিক অ্যাসিড ডিপ ইউটেকটিক দ্রাবক (NADES) এর থার্মোগ্রাভিমেট্রিক বিশ্লেষণ (TGA) ঘরের তাপমাত্রা থেকে 500 °C তাপমাত্রার পরিসরে পদ্ধতিগতভাবে পরিচালিত হয়েছিল। চিত্র 8a এবং b থেকে দেখা যাচ্ছে, 100 °C পর্যন্ত প্রাথমিক ভর হ্রাস মূলত শোষিত জল এবং সাইট্রিক অ্যাসিড এবং বিশুদ্ধ গ্লিসারলের সাথে যুক্ত হাইড্রেশন জলের কারণে হয়েছিল। 180 °C পর্যন্ত প্রায় 88% এর একটি উল্লেখযোগ্য ভর ধারণ লক্ষ্য করা গেছে, যা মূলত সাইট্রিক অ্যাসিডের অ্যাকোনিটিক অ্যাসিডে পচন এবং পরবর্তীকালে আরও উত্তাপের পরে মিথাইলম্যালিক অ্যানহাইড্রাইড (III) গঠনের কারণে হয়েছিল (চিত্র 8 b)। 180 °C এর উপরে, গ্লিসারলে অ্যাক্রোলিন (অ্যাক্রিলালডিহাইড) এর একটি স্পষ্ট উপস্থিতিও লক্ষ্য করা যেতে পারে, যেমন চিত্র 8b37 এ দেখানো হয়েছে।
গ্লিসারলের থার্মোগ্রাভিমেট্রিক বিশ্লেষণ (TGA) দুই-পর্যায়ের ভর ক্ষয় প্রক্রিয়া প্রকাশ করে। প্রাথমিক পর্যায়ে (180 থেকে 220 °C) অ্যাক্রোলিন গঠন জড়িত, তারপরে 230 থেকে 300 °C উচ্চ তাপমাত্রায় উল্লেখযোগ্য ভর ক্ষয় ঘটে (চিত্র 8a)। তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে, অ্যাসিটালডিহাইড, কার্বন ডাই অক্সাইড, মিথেন এবং হাইড্রোজেন ক্রমানুসারে গঠিত হয়। উল্লেখযোগ্যভাবে, ভরের মাত্র 28% 300 °C তাপমাত্রায় ধরে রাখা হয়েছিল, যা ইঙ্গিত দেয় যে NADES 8(a)38,39 এর অভ্যন্তরীণ বৈশিষ্ট্যগুলি ত্রুটিপূর্ণ হতে পারে।
নতুন রাসায়নিক বন্ধন গঠন সম্পর্কে তথ্য পেতে, ফুরিয়ার ট্রান্সফর্ম ইনফ্রারেড স্পেকট্রোস্কোপি (FTIR) দ্বারা প্রাকৃতিক গভীর ইউটেক্টিক দ্রাবক (NADES) এর সদ্য প্রস্তুত সাসপেনশন বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। NADES সাসপেনশনের বর্ণালীকে বিশুদ্ধ সাইট্রিক অ্যাসিড (CA) এবং গ্লিসারল (Gly) এর বর্ণালীর সাথে তুলনা করে বিশ্লেষণটি করা হয়েছিল। CA বর্ণালীতে 1752 1/cm এবং 1673 1/cm স্পষ্ট শিখর দেখানো হয়েছিল, যা C=O বন্ধনের প্রসারিত কম্পনকে প্রতিনিধিত্ব করে এবং CA এর বৈশিষ্ট্যও। এছাড়াও, চিত্র 9-এ দেখানো হিসাবে, আঙুলের ছাপ অঞ্চলে 1360 1/cm OH নমন কম্পনের একটি উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন লক্ষ্য করা গেছে।
একইভাবে, গ্লিসারলের ক্ষেত্রে, যথাক্রমে 3291 1/cm এবং 1414 1/cm তরঙ্গ সংখ্যায় OH স্ট্রেচিং এবং বাঁকানো কম্পনের পরিবর্তন পাওয়া গেছে। এখন, প্রস্তুতকৃত NADES-এর বর্ণালী বিশ্লেষণ করে, বর্ণালীতে একটি উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন পাওয়া গেছে। চিত্র 7-এ দেখানো হয়েছে, C=O বন্ধনের স্ট্রেচিং কম্পন 1752 1/cm থেকে 1720 1/cm-এ স্থানান্তরিত হয়েছে এবং গ্লিসারলের -OH বন্ধনের নমন কম্পন 1414 1/cm থেকে 1359 1/cm-এ স্থানান্তরিত হয়েছে। তরঙ্গ সংখ্যার এই পরিবর্তনগুলি তড়িৎ ঋণাত্মকতার পরিবর্তন নির্দেশ করে, যা NADES-এর কাঠামোতে নতুন রাসায়নিক বন্ধন গঠনের ইঙ্গিত দেয়।