فطرت ڈاٹ کام پر جانے کا شکریہ۔ آپ جس براؤزر کا ورژن استعمال کر رہے ہیں اسے محدود CSS سپورٹ حاصل ہے۔ بہترین تجربے کے لیے، ہم تجویز کرتے ہیں کہ براؤزر کا تازہ ترین ورژن استعمال کریں (یا انٹرنیٹ ایکسپلورر میں مطابقت موڈ کو آف کریں)۔ مزید برآں، مسلسل سپورٹ کو یقینی بنانے کے لیے، اس سائٹ میں اسٹائل یا جاوا اسکرپٹ شامل نہیں ہوگا۔
کلاسک آبی ذخائر میں شیل کی توسیع اہم مسائل پیدا کرتی ہے، جس کی وجہ سے کنویں میں عدم استحکام پیدا ہوتا ہے۔ ماحولیاتی وجوہات کی بناء پر، اضافی شیل انحیبیٹرز کے ساتھ پانی پر مبنی ڈرلنگ سیال کے استعمال کو تیل پر مبنی ڈرلنگ سیال پر ترجیح دی جاتی ہے۔ Ionic liquids (ILs) نے اپنی ٹیون ایبل خصوصیات اور مضبوط الیکٹرو سٹیٹک خصوصیات کی وجہ سے شیل انحیبیٹرز کے طور پر بہت زیادہ توجہ مبذول کرائی ہے۔ تاہم، imidazolyl-based ionic liquids (ILs)، جو بڑے پیمانے پر ڈرلنگ سیالوں میں استعمال ہوتے ہیں، زہریلے، غیر بایوڈیگریڈیبل اور مہنگے ثابت ہوئے ہیں۔ گہرے eutectic سالوینٹس (DES) کو آئنک مائعات کا زیادہ سرمایہ کاری مؤثر اور کم زہریلا متبادل سمجھا جاتا ہے، لیکن وہ پھر بھی مطلوبہ ماحولیاتی پائیداری سے کم ہیں۔ اس میدان میں حالیہ پیش رفت نے قدرتی گہرے یوٹیکٹک سالوینٹس (NADES) کو متعارف کرایا ہے، جو ان کی حقیقی ماحولیاتی دوستی کے لیے جانا جاتا ہے۔ اس مطالعہ نے NADESs کی چھان بین کی، جس میں سائٹرک ایسڈ (ایک ہائیڈروجن بانڈ قبول کرنے والے کے طور پر) اور گلیسرول (ہائیڈروجن بانڈ کے عطیہ دہندہ کے طور پر) ڈرلنگ فلو ایڈیٹیو کے طور پر ہوتا ہے۔ NADES پر مبنی ڈرلنگ سیالوں کو API 13B-1 کے مطابق تیار کیا گیا تھا اور ان کی کارکردگی کا موازنہ پوٹاشیم کلورائیڈ پر مبنی ڈرلنگ سیالوں، امیڈازولیم پر مبنی آئنک مائعات، اور کولین کلورائڈ: یوریا-ڈی ای ایس پر مبنی ڈرلنگ سیالوں سے کیا گیا تھا۔ ملکیتی NADES کی فزیکو کیمیکل خصوصیات کو تفصیل سے بیان کیا گیا ہے۔ مطالعہ کے دوران سوراخ کرنے والے سیال کی rheological خصوصیات، سیال کی کمی، اور شیل کی روک تھام کی خصوصیات کا جائزہ لیا گیا، اور یہ دکھایا گیا کہ 3% NADESs کے ارتکاز پر، پیداوار کا تناؤ/پلاسٹک viscosity تناسب (YP/PV) بڑھایا گیا، مٹی کیک کی موٹائی میں 26% کمی اور حجم میں 26% کی کمی ہوئی۔ خاص طور پر، NADES نے 49.14% کی متاثر کن توسیع کی روک تھام کی شرح حاصل کی اور شیل کی پیداوار میں 86.36% اضافہ کیا۔ ان نتائج کو NADES کی سطحی سرگرمی، زیٹا پوٹینشل، اور مٹی کے انٹر لیئر اسپیسنگ میں ترمیم کرنے کی صلاحیت سے منسوب کیا گیا ہے، جن پر بنیادی میکانزم کو سمجھنے کے لیے اس مقالے میں بحث کی گئی ہے۔ یہ پائیدار ڈرلنگ سیال روایتی شیل سنکنرن روکنے والوں کا ایک غیر زہریلا، کم لاگت، اور انتہائی موثر متبادل فراہم کرکے ڈرلنگ کی صنعت میں انقلاب لائے گا، جس سے ماحول دوست ڈرلنگ کے طریقوں کی راہ ہموار ہوگی۔
شیل ایک ورسٹائل چٹان ہے جو ہائیڈرو کاربن کے ماخذ اور ذخائر دونوں کے طور پر کام کرتی ہے، اور اس کا غیر محفوظ ڈھانچہ 1 ان قیمتی وسائل کی پیداوار اور ذخیرہ کرنے کی صلاحیت فراہم کرتا ہے۔ تاہم، شیل مٹی کے معدنیات جیسے کہ مونٹموریلونائٹ، اسمیکٹائٹ، کاولنائٹ اور ایلائٹ سے بھرپور ہے، جو پانی کے سامنے آنے پر اسے سوجن کا شکار بناتا ہے، جس سے سوراخ کرنے والی کارروائیوں کے دوران کنویں میں عدم استحکام پیدا ہوتا ہے۔ یہ مسائل غیر پیداواری وقت (این پی ٹی) اور آپریشنل مسائل کی ایک بڑی تعداد کا باعث بن سکتے ہیں جن میں پھنسے ہوئے پائپ، مٹی کی گردش میں کمی، کنواں کا گرنا اور بٹ فلنگ، بحالی کا وقت اور لاگت میں اضافہ شامل ہیں۔ روایتی طور پر، تیل پر مبنی ڈرلنگ فلوئڈز (OBDF) شیل فارمیشنز کے لیے ترجیحی انتخاب رہے ہیں کیونکہ ان کی شیل کی توسیع کے خلاف مزاحمت کرنے کی صلاحیت4 ہے۔ تاہم، تیل پر مبنی ڈرلنگ سیالوں کے استعمال میں زیادہ لاگت اور ماحولیاتی خطرات شامل ہیں۔ مصنوعی پر مبنی ڈرلنگ سیالوں (SBDF) کو متبادل کے طور پر سمجھا جاتا ہے، لیکن اعلی درجہ حرارت پر ان کی مناسبیت غیر تسلی بخش ہے۔ واٹر بیسڈ ڈرلنگ فلوئڈز (WBDF) ایک پرکشش حل ہیں کیونکہ یہ OBDF5 سے زیادہ محفوظ، زیادہ ماحول دوست اور زیادہ لاگت والے ہیں۔ WBDF کی شیل روکنے کی صلاحیت کو بڑھانے کے لیے مختلف شیل انحیبیٹرز کا استعمال کیا گیا ہے، بشمول روایتی انابیٹرز جیسے پوٹاشیم کلورائیڈ، چونا، سلیکیٹ اور پولیمر۔ تاہم، ان روکنے والوں کی تاثیر اور ماحولیاتی اثرات کے لحاظ سے حدود ہیں، خاص طور پر پوٹاشیم کلورائیڈ انابیٹرز میں K+ کی اعلیٰ ارتکاز اور سلیکیٹس کی pH حساسیت کی وجہ سے۔ 6 محققین نے ڈرلنگ فلوئڈ ریولوجی کو بہتر بنانے اور شیل کی سوجن اور ہائیڈریٹ کی تشکیل کو روکنے کے لیے آئنک مائعات کو ڈرلنگ فلوئڈ ایڈیٹیو کے طور پر استعمال کرنے کے امکان کو تلاش کیا ہے۔ تاہم، یہ آئنک مائعات، خاص طور پر جو امیڈازول کیشنز پر مشتمل ہوتے ہیں، عام طور پر زہریلے، مہنگے، غیر بایوڈیگریڈیبل ہوتے ہیں، اور تیاری کے پیچیدہ عمل کی ضرورت ہوتی ہے۔ ان مسائل کو حل کرنے کے لیے، لوگوں نے زیادہ اقتصادی اور ماحول دوست متبادل کی تلاش شروع کی، جس کی وجہ سے ڈیپ ایوٹیکٹک سالوینٹس (DES) کا ظہور ہوا۔ ڈی ای ایس ایک یوٹیکٹک مرکب ہے جو ہائیڈروجن بانڈ ڈونر (HBD) اور ہائیڈروجن بانڈ قبول کنندہ (HBA) کے ذریعہ مخصوص داڑھ کے تناسب اور درجہ حرارت پر بنایا جاتا ہے۔ یہ eutectic مرکب اپنے انفرادی اجزاء کے مقابلے میں کم پگھلنے والے پوائنٹس رکھتے ہیں، بنیادی طور پر ہائیڈروجن بانڈز کی وجہ سے چارج ڈی لوکلائزیشن کی وجہ سے۔ بہت سے عوامل، بشمول جعلی توانائی، اینٹروپی تبدیلی، اور anions اور HBD کے درمیان تعامل، DES کے پگھلنے کے نقطہ کو کم کرنے میں کلیدی کردار ادا کرتے ہیں۔
پچھلے مطالعات میں، شیل کی توسیع کے مسئلے کو حل کرنے کے لیے پانی پر مبنی ڈرلنگ سیال میں مختلف اضافی چیزیں شامل کی گئیں۔ مثال کے طور پر، Ofei et al. 1-butyl-3-methylimidazolium chloride (BMIM-Cl) شامل کیا، جس نے مٹی کیک کی موٹائی (50% تک) کو نمایاں طور پر کم کیا اور مختلف درجہ حرارت پر YP/PV کی قدر میں 11 کی کمی کی۔ ہوانگ وغیرہ۔ ionic مائعات (خاص طور پر، 1-hexyl-3-methylimidazolium bromide اور 1,2-bis(3-hexylimidazol-1-yl) ایتھین برومائڈ) کو Na-Bt ذرات کے ساتھ ملا کر استعمال کیا اور شیل کی سوجن میں نمایاں طور پر 86.43% اور بالترتیب %19.19 فیصد کمی کی۔ اس کے علاوہ، یانگ وغیرہ۔ شیل سوجن کو بالترتیب 16.91% اور 5.81% کم کرنے کے لیے 1-vinyl-3-dodecylimidazolium bromide اور 1-vinyl-3-tetradecylimidazolium bromide کا استعمال کیا۔ 13 یانگ وغیرہ۔ 1-vinyl-3-ethylimidazolium bromide کا بھی استعمال کیا اور شیل کی توسیع کو 31.62% تک کم کیا جبکہ شیل ریکوری کو 40.60% پر برقرار رکھا۔ 14 اس کے علاوہ، Luo et al. شیل کی سوجن کو 80% کم کرنے کے لیے 1-octyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate کا استعمال کیا گیا۔ 15، 16 ڈائی وغیرہ۔ شیل کو روکنے کے لیے ionic liquid copolymers کا استعمال کیا اور amine inhibitors کے مقابلے لکیری ریکوری میں 18% اضافہ حاصل کیا۔ 17
خود آئنک مائعات کے کچھ نقصانات ہیں، جس نے سائنسدانوں کو آئنک مائعات کے زیادہ ماحول دوست متبادل تلاش کرنے پر اکسایا، اور اس طرح ڈی ای ایس کا جنم ہوا۔ ہنجیا پہلا تھا جس نے ڈیپ یوٹیکٹک سالوینٹس (DES) کا استعمال کیا جس میں vinyl chloride propionic acid (1:1)، vinyl chloride 3-phenylpropionic acid (1:2)، اور 3-mercaptopropionic acid + itaconic acid + vinyl chloride (1:1:2) پر مشتمل تھا 68%، 58%، اور 58%، بالترتیب18۔ ایک مفت تجربے میں، MH رسول نے گلیسرول اور پوٹاشیم کاربونیٹ (DES) کا 2:1 تناسب استعمال کیا اور شیل کے نمونوں کی سوجن کو 87%19,20 تک نمایاں طور پر کم کیا۔ Ma نے شیل کے پھیلاؤ کو 67%.21 تک نمایاں طور پر کم کرنے کے لیے یوریا: ونائل کلورائیڈ کا استعمال کیا۔ ڈی ای ایس اور پولیمر کے امتزاج کو ڈوئل ایکشن شیل انحیبیٹر کے طور پر استعمال کیا گیا تھا، جس نے بہترین شیل انحبیشن اثر حاصل کیا۔
اگرچہ گہرے یوٹیکٹک سالوینٹس (DES) کو عام طور پر آئنک مائعات کا سبز متبادل سمجھا جاتا ہے، لیکن ان میں امونیم نمکیات جیسے ممکنہ زہریلے اجزا بھی ہوتے ہیں، جو ان کی ماحول دوستی کو مشکوک بنا دیتے ہیں۔ یہ مسئلہ قدرتی گہرے ایوٹیکٹک سالوینٹس (NADES) کی ترقی کا باعث بنا ہے۔ وہ اب بھی ڈی ای ایس کے طور پر درجہ بندی میں ہیں، لیکن قدرتی مادوں اور نمکیات پر مشتمل ہیں، بشمول پوٹاشیم کلورائیڈ (KCl)، کیلشیم کلورائیڈ (CaCl2)، ایپسوم نمکیات (MgSO4.7H2O)، اور دیگر۔ ڈی ای ایس اور این اے ڈی ای ایس کے متعدد ممکنہ امتزاج اس علاقے میں تحقیق کے لیے ایک وسیع گنجائش کھولتے ہیں اور توقع کی جاتی ہے کہ مختلف شعبوں میں درخواستیں تلاش کی جائیں گی۔ کئی محققین نے کامیابی کے ساتھ نئے DES امتزاج تیار کیے ہیں جو مختلف ایپلی کیشنز میں کارآمد ثابت ہوئے ہیں۔ مثال کے طور پر ناصر وغیرہ۔ 2013 نے پوٹاشیم کاربونیٹ پر مبنی DES کی ترکیب کی اور اس کی تھرمو فزیکل خصوصیات کا مطالعہ کیا، جس نے بعد میں ہائیڈریٹ انحبیشن، ڈرلنگ فلوئڈ ایڈیٹیو، ڈیلینیفیکیشن، اور نانوفائبریلیشن کے شعبوں میں استعمال پایا۔ 23 Jordy Kim اور ساتھی کارکنوں نے ascorbic acid پر مبنی NADES تیار کیا اور مختلف ایپلی کیشنز میں اس کی اینٹی آکسیڈنٹ خصوصیات کا جائزہ لیا۔ 24 Christer et al. سائٹرک ایسڈ پر مبنی NADES تیار کیا اور اس کی صلاحیت کو کولیجن مصنوعات کے لیے ایک معاون کے طور پر شناخت کیا۔ 25 لیو یی اور ساتھی کارکنوں نے ایک جامع جائزے میں NADES کی درخواستوں کو نکالنے اور کرومیٹوگرافی میڈیا کے طور پر خلاصہ کیا، جبکہ Misan et al. زرعی خوراک کے شعبے میں NADES کے کامیاب استعمال پر تبادلہ خیال کیا۔ یہ ضروری ہے کہ سوراخ کرنے والے سیال محققین اپنی درخواستوں میں NADES کی تاثیر پر توجہ دینا شروع کریں۔ حالیہ 2023 میں، رسول وغیرہ۔ ascorbic acid26، calcium chloride27، potassium chloride28 اور Epsom salt29 پر مبنی قدرتی گہرے eutectic سالوینٹس کے مختلف امتزاج کا استعمال کیا اور متاثر کن شیل روکنا اور شیل ریکوری حاصل کی۔ یہ مطالعہ NADES (خاص طور پر سائٹرک ایسڈ اور گلیسرول پر مبنی فارمولیشن) کو پانی پر مبنی سوراخ کرنے والے سیالوں میں ایک ماحول دوست اور موثر شیل انحیبیٹر کے طور پر متعارف کرانے والے اولین مطالعات میں سے ایک ہے، جس میں بہترین ماحولیاتی استحکام، بہتر شیل روکنے کی صلاحیت اور سیال کی کارکردگی کو بہتر کیا گیا ہے۔
اس مطالعہ میں سائٹرک ایسڈ (CA) پر مبنی NADES کی اندرون ملک تیاری شامل ہوگی جس کے بعد تفصیلی فزیکو کیمیکل خصوصیات اور ڈرلنگ سیال کی خصوصیات اور اس کی سوجن کو روکنے کی صلاحیت کا جائزہ لینے کے لیے ڈرلنگ فلوئڈ ایڈیٹیو کے طور پر اس کا استعمال شامل ہوگا۔ اس مطالعہ میں، CA ایک ہائیڈروجن بانڈ قبول کنندہ کے طور پر کام کرے گا جبکہ گلیسرول (Gly) شیل انحبیشن اسٹڈیز30 میں NADES کی تشکیل/انتخاب کے لیے MH اسکریننگ کے معیار کی بنیاد پر منتخب کردہ ہائیڈروجن بانڈ ڈونر کے طور پر کام کرے گا۔ فوئیر ٹرانسفارم انفراریڈ سپیکٹروسکوپی (FTIR)، ایکس رے ڈفریکشن (XRD) اور زیٹا پوٹینشل (ZP) کی پیمائش NADES-مٹی کے تعاملات اور مٹی کے سوجن کو روکنے والے طریقہ کار کو واضح کرے گی۔ مزید برآں، یہ مطالعہ CA NADES پر مبنی ڈرلنگ فلوئڈ کا DES32 کے ساتھ 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride [EMIM]Cl7,12,14,17,31, KCl اور choline chloride:urea (1:2) کا موازنہ کرے گا تاکہ شیل ڈرل کی روک تھام میں ان کی تاثیر کی تحقیقات کی جا سکیں۔
سائٹرک ایسڈ (مونوہائیڈریٹ)، گلیسرول (99 یو ایس پی)، اور یوریا ایوا کیم، کوالالمپور، ملائیشیا سے خریدے گئے تھے۔ Choline کلورائیڈ (>98%)، [EMIM]Cl 98%، اور پوٹاشیم کلورائیڈ سگما ایلڈرچ، ملائیشیا سے خریدے گئے تھے۔ تمام کیمیکلز کے کیمیائی ڈھانچے کو شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔ سبز خاکہ اس تحقیق میں استعمال ہونے والے اہم کیمیکلز کا موازنہ کرتا ہے: امیڈازول آئنک مائع، کولین کلورائیڈ (DES)، سائٹرک ایسڈ، گلیسرول، پوٹاشیم کلورائیڈ، اور NADES (سائٹرک ایسڈ اور گلیسرول)۔ اس مطالعہ میں استعمال ہونے والے کیمیکلز کی ماحول دوستی کا جدول جدول 1 میں پیش کیا گیا ہے۔
اس مطالعے میں استعمال ہونے والے مواد کی کیمیائی ساخت: (a) سائٹرک ایسڈ، (b) [EMIM]Cl، (c) کولین کلورائیڈ، اور (d) گلیسرول۔
ہائیڈروجن بانڈ ڈونر (HBD) اور ہائیڈروجن بانڈ قبول کرنے والے (HBA) امیدواروں کو CA (قدرتی گہرے یوٹیکٹک سالوینٹ) پر مبنی NADES کی ترقی کے لیے احتیاط سے MH 30 کے انتخاب کے معیار کے مطابق منتخب کیا گیا تھا، جن کا مقصد NADES کو موثر شیل انحیبیٹرز کے طور پر ترقی دینا ہے۔ اس معیار کے مطابق، بڑی تعداد میں ہائیڈروجن بانڈ کے عطیہ دہندگان اور قبول کنندگان کے ساتھ ساتھ قطبی فنکشنل گروپس کو NADES کی ترقی کے لیے موزوں سمجھا جاتا ہے۔
اس کے علاوہ، ionic liquid [EMIM]Cl اور choline chloride:urea deep eutectic solvent (DES) کو اس مطالعہ میں موازنہ کے لیے منتخب کیا گیا تھا کیونکہ وہ بڑے پیمانے پر ڈرلنگ فلوئڈ ایڈیٹوز33,34,35,36 کے طور پر استعمال ہوتے ہیں۔ اس کے علاوہ، پوٹاشیم کلورائیڈ (KCl) کا موازنہ کیا گیا کیونکہ یہ ایک عام روک تھام کرنے والا ہے۔
Eutectic مرکب حاصل کرنے کے لیے سائٹرک ایسڈ اور گلیسرول کو مختلف داڑھ کے تناسب میں ملایا گیا تھا۔ بصری معائنے سے پتہ چلتا ہے کہ eutectic مرکب ایک یکساں، شفاف مائع تھا جس میں ٹربائیڈیٹی نہیں تھی، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ ہائیڈروجن بانڈ ڈونر (HBD) اور ہائیڈروجن بانڈ قبول کرنے والے (HBA) کو اس eutectic مرکب میں کامیابی کے ساتھ ملایا گیا تھا۔ HBD اور HBA کے اختلاط کے عمل کے درجہ حرارت پر منحصر رویے کا مشاہدہ کرنے کے لیے ابتدائی تجربات کیے گئے۔ دستیاب لٹریچر کے مطابق، eutectic مرکب کے تناسب کا اندازہ 50 °C، 70 °C اور 100 °C سے اوپر کے تین مخصوص درجہ حرارت پر کیا گیا، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ eutectic درجہ حرارت عام طور پر 50-80 °C کی حد میں ہوتا ہے۔ HBD اور HBA اجزاء کو درست طریقے سے وزن کرنے کے لیے ایک Mettler ڈیجیٹل بیلنس استعمال کیا گیا تھا، اور ایک تھرمو فشر ہاٹ پلیٹ کو HBD اور HBA کو 100 rpm پر کنٹرول شدہ حالات میں گرم کرنے اور ہلانے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔
ہمارے ترکیب شدہ ڈیپ یوٹیکٹک سالوینٹس (DES) کی تھرمو فزیکل خصوصیات، بشمول کثافت، سطح کا تناؤ، ریفریکٹیو انڈیکس، اور viscosity، کو 289.15 سے 333.15 K کے درجہ حرارت کی حد میں درست طریقے سے ناپا گیا۔ یہ واضح رہے کہ درجہ حرارت کی یہ حد بنیادی طور پر موجودہ آلات کی حدود کی وجہ سے منتخب کی گئی تھی۔ جامع تجزیے میں اس NADES فارمولیشن کی مختلف تھرمو فزیکل خصوصیات کا گہرائی سے مطالعہ شامل ہے، جس سے درجہ حرارت کی ایک حد پر ان کے رویے کا پتہ چلتا ہے۔ درجہ حرارت کی اس مخصوص حد پر توجہ مرکوز کرنا NADES کی خصوصیات کے بارے میں بصیرت فراہم کرتا ہے جو متعدد ایپلی کیشنز کے لیے خاص اہمیت کی حامل ہیں۔
جیسا کہ تیار کردہ NADES کی سطح کا تناؤ انٹرفیشل ٹینشن میٹر (IFT700) کا استعمال کرتے ہوئے 289.15 سے 333.15 K کے درمیان ناپا گیا۔ NADES کی بوندیں مخصوص درجہ حرارت اور دباؤ کے حالات میں کیپلیری سوئی کا استعمال کرتے ہوئے مائع کی ایک بڑی مقدار سے بھرے ہوئے چیمبر میں بنتی ہیں۔ جدید امیجنگ سسٹم لیپلس مساوات کا استعمال کرتے ہوئے انٹرفیشل تناؤ کا حساب لگانے کے لیے مناسب جیومیٹرک پیرامیٹرز متعارف کراتے ہیں۔
289.15 سے 333.15 K کے درجہ حرارت کی حد میں تازہ تیار کردہ NADES کے ریفریکٹیو انڈیکس کا تعین کرنے کے لیے ایک ATAGO ریفریکٹومیٹر استعمال کیا گیا تھا۔ یہ آلہ حرارت کو ریگولیٹ کرنے کے لیے ایک تھرمل ماڈیول کا استعمال کرتا ہے تاکہ روشنی کے اضطراب کی ڈگری کا اندازہ لگایا جا سکے، مسلسل درجہ حرارت کے پانی کے غسل کی ضرورت کو ختم کر دیا جائے۔ ریفریکٹومیٹر کی پرزم کی سطح کو صاف کیا جانا چاہئے اور نمونے کے محلول کو اس پر یکساں طور پر تقسیم کیا جانا چاہئے۔ معلوم معیاری حل کے ساتھ کیلیبریٹ کریں، اور پھر اسکرین سے ریفریکٹیو انڈیکس پڑھیں۔
جیسا کہ تیار کردہ NADES کی viscosity کو 289.15 سے 333.15 K کے درجہ حرارت کی حد میں بروک فیلڈ روٹیشنل ویزکومیٹر (کریوجینک قسم) کا استعمال کرتے ہوئے 30 rpm اور اسپنڈل سائز 6 کا استعمال کرتے ہوئے ماپا گیا۔ مائع نمونے میں رفتار نمونے کو تکلی کے نیچے اسکرین پر رکھنے اور سخت کرنے کے بعد، ویزکومیٹر viscosity کو سینٹیپوائز (cP) میں دکھاتا ہے، جو مائع کی rheological خصوصیات کے بارے میں قیمتی معلومات فراہم کرتا ہے۔
289.15–333.15 K کے درجہ حرارت کی حد میں تازہ تیار شدہ قدرتی ڈیپ یوٹیکٹک سالوینٹ (NDEES) کی کثافت کا تعین کرنے کے لیے ایک پورٹیبل ڈینسٹی میٹر DMA 35 Basic استعمال کیا گیا تھا۔ چونکہ ڈیوائس میں بلٹ ان ہیٹر نہیں ہے، اس لیے اسے مخصوص درجہ حرارت پر پہلے سے گرم کیا جانا چاہیے (± 2 °C denity AD. ٹیوب کے ذریعے کم از کم 2 ملی لیٹر نمونہ کھینچیں، اور کثافت فوری طور پر سکرین پر ظاہر ہو جائے گی۔ یہ بات قابل غور ہے کہ بلٹ ان ہیٹر کی کمی کی وجہ سے، پیمائش کے نتائج میں ± 2 °C کی خرابی ہے۔
289.15–333.15 K کے درجہ حرارت کی حد میں تازہ تیار NADES کے pH کا اندازہ کرنے کے لیے، ہم نے Kenis benchtop pH میٹر استعمال کیا۔ چونکہ کوئی بلٹ ان ہیٹنگ ڈیوائس نہیں ہے، NADES کو پہلے مطلوبہ درجہ حرارت (±2 °C) پر ہاٹ پلیٹ کا استعمال کرتے ہوئے گرم کیا گیا اور پھر براہ راست pH میٹر سے ناپا گیا۔ پی ایچ میٹر کی جانچ کو مکمل طور پر NADES میں ڈوبیں اور ریڈنگ کے مستحکم ہونے کے بعد حتمی قیمت ریکارڈ کریں۔
تھرموگراومیٹریک تجزیہ (TGA) قدرتی گہرے eutectic سالوینٹس (NADES) کے تھرمل استحکام کا اندازہ کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ حرارت کے دوران نمونوں کا تجزیہ کیا گیا۔ اعلی درستگی کے توازن کا استعمال کرتے ہوئے اور حرارتی عمل کی احتیاط سے نگرانی کرتے ہوئے، درجہ حرارت کے مقابلے میں بڑے پیمانے پر نقصان کا پلاٹ تیار کیا گیا۔ NADES کو 0 سے 500 ° C تک 1 ° C فی منٹ کی شرح سے گرم کیا گیا تھا۔
عمل شروع کرنے کے لیے، NADES نمونے کو اچھی طرح سے ملایا جانا چاہیے، ہم آہنگ ہونا چاہیے، اور سطح کی نمی کو ہٹانا چاہیے۔ اس کے بعد تیار کردہ نمونے کو TGA کیویٹ میں رکھا جاتا ہے، جو عام طور پر ایک غیر فعال مواد جیسے ایلومینیم سے بنا ہوتا ہے۔ درست نتائج کو یقینی بنانے کے لیے، TGA آلات کو حوالہ جاتی مواد، عام طور پر وزن کے معیارات کا استعمال کرتے ہوئے کیلیبریٹ کیا جاتا ہے۔ ایک بار کیلیبریٹ ہونے کے بعد، TGA تجربہ شروع ہوتا ہے اور نمونے کو ایک کنٹرول شدہ انداز میں گرم کیا جاتا ہے، عام طور پر ایک مستقل شرح پر۔ نمونے کے وزن اور درجہ حرارت کے درمیان تعلق کی مسلسل نگرانی تجربے کا ایک اہم حصہ ہے۔ TGA آلات درجہ حرارت، وزن، اور دیگر پیرامیٹرز جیسے گیس کے بہاؤ یا نمونے کے درجہ حرارت پر ڈیٹا اکٹھا کرتے ہیں۔ TGA تجربہ مکمل ہونے کے بعد، جمع کردہ ڈیٹا کا تجزیہ کیا جاتا ہے تاکہ درجہ حرارت کے کام کے طور پر نمونے کے وزن میں تبدیلی کا تعین کیا جا سکے۔ یہ معلومات نمونے میں جسمانی اور کیمیائی تبدیلیوں سے وابستہ درجہ حرارت کی حدود کا تعین کرنے میں قیمتی ہے، بشمول پگھلنے، بخارات، آکسیکرن، یا سڑن جیسے عمل۔
پانی پر مبنی ڈرلنگ سیال کو API 13B-1 معیار کے مطابق احتیاط سے تیار کیا گیا تھا، اور اس کی مخصوص ساخت کو حوالہ کے لیے جدول 2 میں درج کیا گیا ہے۔ سائٹرک ایسڈ اور گلیسرول (99 یو ایس پی) سگما ایلڈرچ، ملائیشیا سے قدرتی ڈیپ یوٹیکٹک سالوینٹ (NADES) تیار کرنے کے لیے خریدے گئے تھے۔ اس کے علاوہ، روایتی شیل انحیبیٹر پوٹاشیم کلورائڈ (KCl) بھی سگما ایلڈرچ، ملائیشیا سے خریدا گیا تھا۔ 1-ایتھائل، 3-میتھیلیمیڈازولیئم کلورائیڈ ([EMIM]Cl) 98% سے زیادہ کی پاکیزگی کے ساتھ منتخب کیا گیا تھا کیونکہ اس کے ڈرلنگ فلوئڈ اور شیل انحبیشن کی ریالوجی کو بہتر بنانے میں اس کے اہم اثر کی وجہ سے، جس کی تصدیق پچھلے مطالعات میں ہوئی تھی۔ KCl اور ([EMIM]Cl) دونوں کا استعمال NADES کی شیل انحبیشن کارکردگی کا جائزہ لینے کے لیے تقابلی تجزیہ میں کیا جائے گا۔
بہت سے محققین شیل سوجن کا مطالعہ کرنے کے لیے بینٹونائٹ فلیکس استعمال کرنے کو ترجیح دیتے ہیں کیونکہ بینٹونائٹ میں وہی "مونٹموریلونائٹ" گروپ ہوتا ہے جو شیل سوجن کا سبب بنتا ہے۔ اصلی شیل کور کے نمونے حاصل کرنا مشکل ہے کیونکہ کورنگ کا عمل شیل کو غیر مستحکم کرتا ہے، جس کے نتیجے میں ایسے نمونے ہوتے ہیں جو مکمل طور پر شیل نہیں ہوتے لیکن عام طور پر ریت کے پتھر اور چونے کے پتھر کی تہوں کا مرکب ہوتے ہیں۔ اس کے علاوہ، شیل کے نمونوں میں عام طور پر مونٹموریلونائٹ گروپس کی کمی ہوتی ہے جو شیل سوجن کا سبب بنتے ہیں اور اس لیے سوجن کو روکنے کے تجربات کے لیے موزوں نہیں ہیں۔
اس مطالعے میں، ہم نے تقریباً 2.54 سینٹی میٹر قطر کے ساتھ دوبارہ تشکیل شدہ بینٹونائٹ ذرات کا استعمال کیا۔ دانے دار 11.5 گرام سوڈیم بینٹونائٹ پاؤڈر کو ہائیڈرولک پریس میں 1600 psi پر دبا کر بنائے گئے تھے۔ دانے داروں کی موٹائی کو لکیری ڈائیلاٹو میٹر (LD) میں رکھنے سے پہلے درست طریقے سے ماپا گیا تھا۔ اس کے بعد ذرات کو سوراخ کرنے والے سیال کے نمونوں میں ڈبو دیا گیا، بشمول بیس نمونے اور شیل سوجن کو روکنے کے لیے استعمال ہونے والے انحیبیٹرز کے ساتھ انجکشن لگائے گئے نمونے۔ پھر گرینول کی موٹائی میں تبدیلی کو ایل ڈی کا استعمال کرتے ہوئے احتیاط سے مانیٹر کیا گیا، جس کی پیمائش 24 گھنٹے کے لیے 60 سیکنڈ کے وقفوں پر ریکارڈ کی گئی۔
ایکس رے کے پھیلاؤ سے پتہ چلتا ہے کہ بینٹونائٹ کی ساخت، خاص طور پر اس کا 47٪ مونٹموریلونائٹ جزو، اس کی ارضیاتی خصوصیات کو سمجھنے میں ایک اہم عنصر ہے۔ bentonite کے montmorillonite اجزاء میں، montmorillonite اہم جزو ہے، جو کل اجزاء کا 88.6% ہے۔ دریں اثنا، کوارٹز 29٪، 7٪ کے لئے illite، اور 9٪ کے لئے کاربونیٹ اکاؤنٹس ہیں. ایک چھوٹا سا حصہ (تقریباً 3.2%) illite اور montmorillonite کا مرکب ہے۔ اس کے علاوہ، اس میں ٹریس عناصر جیسے Fe2O3 (4.7%)، سلور ایلومینوسیلیکیٹ (1.2%)، مسکووائٹ (4%)، اور فاسفیٹ (2.3%) شامل ہیں۔ اس کے علاوہ، تھوڑی مقدار میں Na2O (1.83%) اور آئرن سلیکیٹ (2.17%) موجود ہیں، جو بینٹونائٹ کے اجزاء اور ان کے متعلقہ تناسب کی مکمل تعریف کرنا ممکن بناتا ہے۔
مطالعہ کا یہ جامع حصہ قدرتی ڈیپ یوٹیکٹک سالوینٹ (NADES) کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیے گئے ڈرلنگ سیال نمونوں کی rheological اور فلٹریشن خصوصیات کی تفصیلات دیتا ہے اور مختلف ارتکاز (1%, 3% اور 5%) میں ڈرلنگ فلوئڈ ایڈیٹیو کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔ اس کے بعد NADES پر مبنی سلوری کے نمونوں کا موازنہ اور تجزیہ کیا گیا جس میں پوٹاشیم کلورائڈ (KCl)، CC: urea DES (choline chloride deep eutectic solvent: urea) اور آئنک مائعات شامل ہیں۔ اس مطالعے میں متعدد کلیدی پیرامیٹرز کا احاطہ کیا گیا تھا جس میں 100 ° C اور 150 ° C پر عمر رسیدہ حالات سے پہلے اور بعد میں FANN ویزکومیٹر کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کردہ viscosity ریڈنگز شامل ہیں۔ پیمائش مختلف گردش کی رفتار (3 rpm، 6 rpm، 300 rpm اور 600 rpm) پر کی گئی تھی جس سے ڈرلنگ سیال کے رویے کا جامع تجزیہ کیا جا سکتا ہے۔ اس کے بعد حاصل کردہ ڈیٹا کو کلیدی خصوصیات کا تعین کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے جیسے کہ پیداوار پوائنٹ (YP) اور پلاسٹک viscosity (PV)، جو مختلف حالات میں سیال کی کارکردگی میں بصیرت فراہم کرتے ہیں۔ ہائی پریشر ہائی ٹمپریچر (HPHT) فلٹریشن ٹیسٹ 400 psi اور 150 ° C (اعلی درجہ حرارت والے کنویں میں عام درجہ حرارت) فلٹریشن کی کارکردگی (کیک کی موٹائی اور فلٹریٹ والیوم) کا تعین کرتے ہیں۔
یہ سیکشن ہمارے پانی پر مبنی ڈرلنگ سیالوں کی شیل سوجن کو روکنے والی خصوصیات کا اچھی طرح سے جائزہ لینے کے لیے جدید ترین آلات، گریس ایچ پی ایچ ٹی لائنر ڈائیلاٹومیٹر (M4600) کا استعمال کرتا ہے۔ LSM ایک جدید ترین مشین ہے جو دو اجزاء پر مشتمل ہے: ایک پلیٹ کمپیکٹر اور ایک لکیری ڈائیلاٹو میٹر (ماڈل: M4600)۔ بینٹونائٹ پلیٹیں گریس کور/پلیٹ کمپیکٹر کا استعمال کرتے ہوئے تجزیہ کے لیے تیار کی گئیں۔ LSM پھر ان پلیٹوں پر سوجن کا فوری ڈیٹا فراہم کرتا ہے، جس سے شیل کی سوجن روکنے والی خصوصیات کا جامع جائزہ لیا جا سکتا ہے۔ شیل ایکسپینشن ٹیسٹ محیطی حالات کے تحت کیے گئے تھے، یعنی 25°C اور 1 psia۔
شیل اسٹیبلٹی ٹیسٹنگ میں ایک کلیدی ٹیسٹ شامل ہوتا ہے جسے اکثر شیل ریکوری ٹیسٹ، شیل ڈپ ٹیسٹ یا شیل ڈسپریشن ٹیسٹ کہا جاتا ہے۔ اس تشخیص کو شروع کرنے کے لیے، شیل کٹنگس کو #6 BSS اسکرین پر الگ کیا جاتا ہے اور پھر #10 اسکرین پر رکھا جاتا ہے۔ اس کے بعد کٹنگوں کو ایک ہولڈنگ ٹینک میں کھلایا جاتا ہے جہاں انہیں ایک بنیادی سیال اور ڈرلنگ مٹی کے ساتھ ملایا جاتا ہے جس میں NADES (قدرتی ڈیپ یوٹیکٹک سالوینٹ) ہوتا ہے۔ اگلا مرحلہ یہ ہے کہ مکسچر کو تندور میں ایک شدید گرم رولنگ کے عمل کے لیے رکھیں، اس بات کو یقینی بناتے ہوئے کہ کٹنگ اور کیچڑ اچھی طرح سے مکس ہو جائیں۔ 16 گھنٹے کے بعد، شیل کو گلنے کی اجازت دے کر گودے سے کٹنگیں ہٹا دی جاتی ہیں، جس کے نتیجے میں کٹنگ کے وزن میں کمی واقع ہوتی ہے۔ شیل ریکوری ٹیسٹ 150 ° C اور 1000 psi پر ڈرلنگ مٹی میں شیل کٹنگ کے انعقاد کے بعد کیا گیا تھا۔ 24 گھنٹے کے اندر اندر انچ.
شیل مٹی کی بازیافت کی پیمائش کرنے کے لیے، ہم نے اسے ایک باریک اسکرین (40 میش) کے ذریعے فلٹر کیا، پھر اسے پانی سے اچھی طرح دھویا، اور آخر میں اسے تندور میں خشک کیا۔ یہ محنتی طریقہ کار ہمیں اصل وزن کے مقابلے میں بازیافت کیچڑ کا اندازہ لگانے کی اجازت دیتا ہے، بالآخر کامیابی کے ساتھ برآمد ہونے والی شیل مٹی کے فیصد کا حساب لگاتا ہے۔ شیل کے نمونوں کا ماخذ ضلع نیاہ، میری ضلع، سراواک، ملائیشیا سے ہے۔ بازی اور بازیابی کے ٹیسٹ سے پہلے، شیل کے نمونوں کو ان کی مٹی کی ساخت کی مقدار کا تعین کرنے اور جانچ کے لیے ان کے موزوں ہونے کی تصدیق کے لیے مکمل ایکس رے ڈفریکشن (XRD) تجزیہ کیا گیا تھا۔ نمونے کی مٹی کی معدنی ساخت اس طرح ہے: illite 18%، kaolinite 31%، chlorite 22%، vermiculite 10%، اور mica 19%.
سطح کا تناؤ ایک کلیدی عنصر ہے جو کیپلیری ایکشن کے ذریعے شیل مائکروپورس میں پانی کی کیشنز کے داخلے کو کنٹرول کرتا ہے، جس کا اس حصے میں تفصیل سے مطالعہ کیا جائے گا۔ یہ مقالہ سوراخ کرنے والے سیالوں کی مربوط خاصیت میں سطحی تناؤ کے کردار کا جائزہ لیتا ہے، ڈرلنگ کے عمل پر اس کے اہم اثر کو نمایاں کرتا ہے، خاص طور پر شیل کی روک تھام۔ ہم نے ایک انٹرفیشل ٹینسیومیٹر (IFT700) کا استعمال کیا تاکہ ڈرلنگ سیال کے نمونوں کی سطح کے تناؤ کو درست طریقے سے ناپنے کے لیے، شیل کی روک تھام کے تناظر میں سیال رویے کے ایک اہم پہلو کو ظاہر کرتا ہے۔
یہ سیکشن ڈی لیئر اسپیسنگ پر تفصیل سے بحث کرتا ہے، جو کہ ایلومینوسیلیکیٹ پرتوں اور مٹی میں ایک ایلومینوسیلیٹ پرت کے درمیان انٹر لیئر فاصلہ ہے۔ تجزیہ میں 1%، 3% اور 5% CA NADES، نیز 3% KCl، 3% [EMIM]Cl اور 3% CC: یوریا پر مبنی DES پر مشتمل گیلی مٹی کے نمونوں کا احاطہ کیا گیا۔ Cu-Kα تابکاری (λ = 1.54059 Å) کے ساتھ 40 mA اور 45 kV پر کام کرنے والے ایک جدید ترین بینچ ٹاپ ایکس رے ڈفریکٹومیٹر (D2 Phaser) نے گیلے اور خشک Na-Bt دونوں نمونوں کی ایکس رے ڈفریکشن چوٹیوں کو ریکارڈ کرنے میں اہم کردار ادا کیا۔ بریگ مساوات کا اطلاق ڈی لیئر اسپیسنگ کے درست تعین کو قابل بناتا ہے، اس طرح مٹی کے رویے پر قیمتی معلومات فراہم کرتا ہے۔
یہ سیکشن زیٹا پوٹینشل کو درست طریقے سے ماپنے کے لیے جدید مالورن Zetasizer Nano ZSP انسٹرومنٹ کا استعمال کرتا ہے۔ اس تشخیص نے 1%، 3%، اور 5% CA NADES، نیز 3% KCl، 3% [EMIM]Cl، اور 3% CC: یوریا پر مبنی ڈی ای ایس پر مشتمل پتلی مٹی کے نمونوں کی چارج خصوصیات کے بارے میں قیمتی معلومات فراہم کی ہیں۔ یہ نتائج کولائیڈیل مرکبات کے استحکام اور سیالوں میں ان کے تعامل کے بارے میں ہماری سمجھ میں معاون ہیں۔
مٹی کے نمونوں کی جانچ قدرتی ڈیپ یوٹیکٹک سالوینٹ (NADES) سے پہلے اور بعد میں Zeiss Supra 55 VP فیلڈ ایمیشن اسکیننگ الیکٹران مائکروسکوپ (FESEM) کے ذریعے کی گئی تھی جو توانائی کے منتشر ایکسرے (EDX) سے لیس تھی۔ امیجنگ ریزولوشن 500 nm تھی اور الیکٹران بیم کی توانائی 30 kV اور 50 kV تھی۔ FESEM مٹی کے نمونوں کی سطحی شکل اور ساختی خصوصیات کا اعلیٰ ریزولوشن تصور فراہم کرتا ہے۔ اس مطالعے کا مقصد نمائش سے پہلے اور بعد میں حاصل کی گئی تصاویر کا موازنہ کرکے مٹی کے نمونوں پر NADES کے اثر کے بارے میں معلومات حاصل کرنا تھا۔
اس مطالعہ میں، فیلڈ ایمیشن سکیننگ الیکٹران مائکروسکوپی (FESEM) ٹیکنالوجی کا استعمال مائکروسکوپک سطح پر مٹی کے نمونوں پر NADES کے اثر کی تحقیقات کے لیے کیا گیا تھا۔ اس مطالعے کا مقصد NADES کے ممکنہ استعمال اور مٹی کی شکل اور اوسط ذرہ سائز پر اس کے اثرات کو واضح کرنا ہے، جو اس شعبے میں تحقیق کے لیے قیمتی معلومات فراہم کرے گا۔
اس مطالعے میں، ایرر بارز کا استعمال تجرباتی حالات میں اوسط فیصد کی خرابی (AMPE) کی تغیر اور غیر یقینی صورتحال کو بصری طور پر بیان کرنے کے لیے کیا گیا تھا۔ انفرادی AMPE اقدار کی منصوبہ بندی کرنے کے بجائے (چونکہ AMPE اقدار کی منصوبہ بندی رجحانات کو غیر واضح کر سکتی ہے اور چھوٹے تغیرات کو بڑھا چڑھا کر پیش کر سکتی ہے)، ہم 5% اصول کا استعمال کرتے ہوئے ایرر بارز کا حساب لگاتے ہیں۔ یہ نقطہ نظر اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ ہر ایرر بار اس وقفہ کی نمائندگی کرتا ہے جس کے اندر 95% اعتماد کا وقفہ اور 100% AMPE اقدار کے گرنے کی توقع ہے، اس طرح ہر تجرباتی حالت کے لیے ڈیٹا کی تقسیم کا ایک واضح اور زیادہ جامع خلاصہ فراہم کرتا ہے۔ 5% اصول پر مبنی ایرر بارز کا استعمال اس طرح گرافیکل نمائندگیوں کی تشریح اور اعتبار کو بہتر بناتا ہے اور نتائج اور ان کے مضمرات کی مزید تفصیلی تفہیم فراہم کرنے میں مدد کرتا ہے۔
قدرتی ڈیپ یوٹیکٹک سالوینٹس (NADES) کی ترکیب میں، اندرون ملک تیاری کے عمل کے دوران کئی کلیدی پیرامیٹرز کا بغور مطالعہ کیا گیا۔ ان اہم عوامل میں درجہ حرارت، داڑھ کا تناسب، اور اختلاط کی رفتار شامل ہیں۔ ہمارے تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ جب HBA (سائٹرک ایسڈ) اور HBD (گلیسرول) کو 1:4 کے داڑھ کے تناسب سے 50 ° C پر ملایا جاتا ہے تو ایک eutectic مرکب بنتا ہے۔ eutectic مرکب کی امتیازی خصوصیت اس کی شفاف، یکساں شکل، اور تلچھٹ کی عدم موجودگی ہے۔ اس طرح، یہ کلیدی مرحلہ داڑھ کے تناسب، درجہ حرارت، اور اختلاط کی رفتار کی اہمیت کو اجاگر کرتا ہے، جن میں سے داڑھ کا تناسب DES اور NADES کی تیاری میں سب سے زیادہ اثر انگیز عنصر تھا، جیسا کہ شکل 2 میں دکھایا گیا ہے۔
اضطراری انڈیکس (n) خلا میں روشنی کی رفتار کے تناسب کو ایک سیکنڈ میں روشنی کی رفتار سے ظاہر کرتا ہے۔ اضطراری انڈیکس قدرتی ڈیپ یوٹیکٹک سالوینٹس (NADES) کے لیے خاص دلچسپی کا حامل ہے جب آپٹیکلی طور پر حساس ایپلی کیشنز جیسے کہ بائیو سینسرز پر غور کیا جائے۔ 25 ° C پر مطالعہ شدہ NADES کا اضطراری انڈیکس 1.452 تھا، جو گلیسرول سے دلچسپ طور پر کم ہے۔
یہ بات قابل غور ہے کہ NADES کا ریفریکٹیو انڈیکس درجہ حرارت کے ساتھ کم ہوتا ہے، اور اس رجحان کو فارمولہ (1) اور شکل 3 کے ذریعے درست طریقے سے بیان کیا جا سکتا ہے، جس میں مطلق اوسط فیصد غلطی (AMPE) 0% تک پہنچ جاتی ہے۔ اس درجہ حرارت پر منحصر رویے کی وضاحت اعلی درجہ حرارت پر viscosity اور کثافت میں کمی سے ہوتی ہے، جس کی وجہ سے روشنی درمیانے درجے سے زیادہ رفتار سے سفر کرتی ہے، جس کے نتیجے میں اضطراری انڈیکس (n) کی قدر کم ہوتی ہے۔ یہ نتائج آپٹیکل سینسنگ میں NADES کے اسٹریٹجک استعمال کے بارے میں قیمتی بصیرت فراہم کرتے ہیں، جو بائیو سینسر ایپلی کیشنز کے لیے ان کی صلاحیت کو اجاگر کرتے ہیں۔
سطح کا تناؤ، جو مائع سطح کے اس کے رقبے کو کم سے کم کرنے کے رجحان کی عکاسی کرتا ہے، کیپلیری پریشر پر مبنی ایپلی کیشنز کے لیے قدرتی گہرے یوٹیکٹک سالوینٹس (NADES) کی مناسبیت کا اندازہ لگانے میں بہت اہمیت رکھتا ہے۔ 25-60 ° C کے درجہ حرارت کی حد میں سطح کے تناؤ کا مطالعہ قیمتی معلومات فراہم کرتا ہے۔ 25 ° C پر، سائٹرک ایسڈ پر مبنی NADES کی سطح کا تناؤ 55.42 mN/m تھا، جو پانی اور گلیسرول کے مقابلے میں نمایاں طور پر کم ہے۔ شکل 4 سے پتہ چلتا ہے کہ بڑھتے ہوئے درجہ حرارت کے ساتھ سطح کا تناؤ نمایاں طور پر کم ہو جاتا ہے۔ اس رجحان کی وضاحت سالماتی حرکی توانائی میں اضافے اور اس کے نتیجے میں بین سالماتی کشش قوتوں میں کمی سے کی جا سکتی ہے۔
زیر مطالعہ NADES میں سطحی تناؤ کے لکیری گھٹتے ہوئے رجحان کو مساوات (2) کے ذریعے اچھی طرح ظاہر کیا جا سکتا ہے، جو 25–60 °C درجہ حرارت کی حد میں بنیادی ریاضیاتی تعلق کو واضح کرتا ہے۔ شکل 4 کا گراف واضح طور پر درجہ حرارت کے ساتھ سطحی تناؤ کے رجحان کو ظاہر کرتا ہے جس میں 1.4٪ کی مطلق اوسط فیصد غلطی (AMPE) ہے، جو رپورٹ کردہ سطحی تناؤ کی قدروں کی درستگی کا اندازہ لگاتا ہے۔ ان نتائج کے NADES کے رویے اور اس کے ممکنہ استعمال کو سمجھنے کے لیے اہم مضمرات ہیں۔
متعدد سائنسی مطالعات میں ان کے استعمال کو آسان بنانے کے لیے قدرتی ڈیپ یوٹیکٹک سالوینٹس (NADES) کی کثافت کی حرکیات کو سمجھنا بہت ضروری ہے۔ 25°C پر سائٹرک ایسڈ پر مبنی NADES کی کثافت 1.361 g/cm3 ہے، جو پیرنٹ گلیسرول کی کثافت سے زیادہ ہے۔ اس فرق کو گلیسرول میں ہائیڈروجن بانڈ قبول کرنے والے (سائٹرک ایسڈ) کے اضافے سے سمجھا جا سکتا ہے۔
مثال کے طور پر سائٹریٹ پر مبنی NADES کو لے کر، اس کی کثافت 60 ° C پر 1.19 g/cm3 تک گر جاتی ہے۔ گرم ہونے پر حرکی توانائی میں اضافہ NADES مالیکیولز کو منتشر کرنے کا سبب بنتا ہے، جس کی وجہ سے وہ بڑے حجم پر قابض ہو جاتے ہیں، جس کے نتیجے میں کثافت میں کمی واقع ہوتی ہے۔ کثافت میں مشاہدہ شدہ کمی درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ ایک مخصوص لکیری تعلق کو ظاہر کرتی ہے، جسے فارمولہ (3) کے ذریعے درست طریقے سے ظاہر کیا جا سکتا ہے۔ شکل 5 NADES کثافت کی تبدیلی کی ان خصوصیات کو 1.12٪ کی مطلق اوسط فیصد غلطی (AMPE) کے ساتھ گرافک طور پر پیش کرتا ہے، جو رپورٹ کردہ کثافت کی قدروں کی درستگی کا ایک مقداری پیمانہ فراہم کرتا ہے۔
Viscosity حرکت میں مائع کی مختلف تہوں کے درمیان پرکشش قوت ہے اور مختلف ایپلی کیشنز میں قدرتی گہرے eutectic سالوینٹس (NADES) کے قابل اطلاق کو سمجھنے میں کلیدی کردار ادا کرتی ہے۔ 25 ° C پر، NADES کی viscosity 951 cP تھی، جو گلیسرول سے زیادہ ہے۔
بڑھتے ہوئے درجہ حرارت کے ساتھ viscosity میں مشاہدہ شدہ کمی بنیادی طور پر بین سالماتی کشش قوتوں کے کمزور ہونے سے بیان کی گئی ہے۔ اس رجحان کے نتیجے میں سیال کی واسکاسیٹی میں کمی واقع ہوتی ہے، یہ رجحان تصویر 6 میں واضح طور پر ظاہر کیا گیا ہے اور مساوات (4) کے ذریعے اس کی مقدار درست ہے۔ خاص طور پر، 60 ° C پر، viscosity 1.4% کی مجموعی اوسط فیصد غلطی (AMPE) کے ساتھ 898 cP تک گر جاتی ہے۔ NADES میں viscosity بمقابلہ درجہ حرارت پر انحصار کی تفصیلی تفہیم اس کے عملی اطلاق کے لیے بہت اہمیت کی حامل ہے۔
حل کا pH، جو ہائیڈروجن آئن ارتکاز کے منفی لوگارتھم سے طے ہوتا ہے، خاص طور پر پی ایچ حساس ایپلی کیشنز جیسے ڈی این اے کی ترکیب میں اہم ہے، لہذا استعمال سے پہلے NADES کے pH کا بغور مطالعہ کرنا چاہیے۔ مثال کے طور پر سائٹرک ایسڈ پر مبنی NADES کو لے کر، 1.91 کا ایک واضح طور پر تیزابیت والا pH دیکھا جا سکتا ہے، جو گلیسرول کے نسبتاً غیر جانبدار pH کے بالکل برعکس ہے۔
دلچسپ بات یہ ہے کہ قدرتی سائٹرک ایسڈ ڈیہائیڈروجنیز سولوبل سالوینٹ (NADES) کے پی ایچ نے بڑھتے ہوئے درجہ حرارت کے ساتھ غیر لکیری کمی کا رجحان ظاہر کیا۔ یہ رجحان بڑھتے ہوئے مالیکیولر کمپن سے منسوب ہے جو محلول میں H+ توازن میں خلل ڈالتے ہیں، جس کے نتیجے میں [H]+ آئنوں کی تشکیل ہوتی ہے اور اس کے نتیجے میں، pH قدر میں تبدیلی آتی ہے۔ جبکہ سائٹرک ایسڈ کی قدرتی پی ایچ 3 سے 5 تک ہوتی ہے، گلیسرول میں تیزابی ہائیڈروجن کی موجودگی پی ایچ کو مزید 1.91 تک کم کرتی ہے۔
25–60 °C درجہ حرارت کی حد میں سائٹریٹ پر مبنی NADES کے pH رویے کو مساوات (5) کے ذریعے مناسب طور پر پیش کیا جا سکتا ہے، جو مشاہدہ شدہ pH رجحان کے لیے ایک ریاضیاتی اظہار فراہم کرتا ہے۔ شکل 7 اس دلچسپ تعلق کو گرافی طور پر ظاہر کرتا ہے، NADES کے pH پر درجہ حرارت کے اثر کو نمایاں کرتا ہے، جو کہ AMPE کے لیے 1.4% بتایا جاتا ہے۔
قدرتی سائٹرک ایسڈ ڈیپ یوٹیکٹک سالوینٹ (NADES) کا تھرموگراومیٹریک تجزیہ (TGA) کمرے کے درجہ حرارت سے لے کر 500 °C تک درجہ حرارت کی حد میں منظم طریقے سے کیا گیا۔ جیسا کہ اعداد و شمار 8a اور b سے دیکھا جا سکتا ہے، 100 °C تک ابتدائی بڑے پیمانے پر نقصان بنیادی طور پر جذب شدہ پانی اور سائٹرک ایسڈ اور خالص گلیسرول سے وابستہ ہائیڈریشن پانی کی وجہ سے تھا۔ 180 °C تک تقریباً 88 فیصد کی ایک اہم بڑے پیمانے پر برقراری دیکھی گئی، جس کی بنیادی وجہ سائٹرک ایسڈ کا اکونٹک ایسڈ میں گل جانا اور مزید گرم ہونے پر میتھیلمالک اینہائیڈرائڈ (III) کی تشکیل (شکل 8 b) تھا۔ 180 ° C سے اوپر، گلیسرول میں ایکرولین (acrylaldehyde) کی واضح ظاہری شکل بھی دیکھی جا سکتی ہے، جیسا کہ شکل 8b37 میں دکھایا گیا ہے۔
گلیسرول کے تھرموگراومیٹرک تجزیہ (TGA) نے دو مراحل کے بڑے پیمانے پر نقصان کے عمل کا انکشاف کیا۔ ابتدائی مرحلے (180 سے 220 ° C) میں ایکرولین کی تشکیل شامل ہوتی ہے، جس کے بعد 230 سے ​​300 ° C (شکل 8a) کے اعلی درجہ حرارت پر بڑے پیمانے پر نقصان ہوتا ہے۔ جیسے جیسے درجہ حرارت بڑھتا ہے، acetaldehyde، کاربن ڈائی آکسائیڈ، میتھین اور ہائیڈروجن ترتیب وار بنتے ہیں۔ خاص طور پر، ماس کا صرف 28% 300 ° C پر برقرار رکھا گیا تھا، جو تجویز کرتا ہے کہ NADES 8 (a) 38,39 کی اندرونی خصوصیات عیب دار ہو سکتی ہیں۔
نئے کیمیائی بانڈز کی تشکیل کے بارے میں معلومات حاصل کرنے کے لیے، قدرتی ڈیپ یوٹیکٹک سالوینٹس (NADES) کے تازہ تیار کردہ معطلی کا تجزیہ فوئیر ٹرانسفارم انفراریڈ سپیکٹروسکوپی (FTIR) کے ذریعے کیا گیا۔ تجزیہ NADES معطلی کے سپیکٹرم کا خالص سائٹرک ایسڈ (CA) اور گلیسرول (Gly) کے سپیکٹرم سے موازنہ کرکے کیا گیا۔ CA سپیکٹرم نے 1752 1/cm اور 1673 1/cm پر واضح چوٹیاں دکھائیں، جو C=O بانڈ کی کھینچنے والی کمپن کی نمائندگی کرتی ہیں اور CA کی خصوصیت بھی ہیں۔ اس کے علاوہ، فنگر پرنٹ کے علاقے میں 1360 1/cm پر OH موڑنے والی وائبریشن میں نمایاں تبدیلی دیکھی گئی، جیسا کہ شکل 9 میں دکھایا گیا ہے۔
اسی طرح، گلیسرول کے معاملے میں، OH اسٹریچنگ اور موڑنے والی کمپن کی تبدیلیاں بالترتیب 3291 1/سینٹی میٹر اور 1414 1/سینٹی میٹر لہروں کے نمبروں پر پائی گئیں۔ اب، جیسا کہ تیار کردہ NADES کے سپیکٹرم کا تجزیہ کرتے ہوئے، سپیکٹرم میں ایک اہم تبدیلی پائی گئی۔ جیسا کہ شکل 7 میں دکھایا گیا ہے، C=O بانڈ کی اسٹریچنگ وائبریشن 1752 1/cm سے 1720 1/cm پر اور گلیسرول کے -OH بانڈ کی موڑنے والی کمپن 1414 1/cm سے 1359 1/cm پر منتقل ہو گئی۔ لہروں کی تعداد میں یہ تبدیلیاں برقی منفیت میں تبدیلی کی نشاندہی کرتی ہیں، جو NADES کی ساخت میں نئے کیمیائی بانڈز کی تشکیل کی نشاندہی کرتی ہے۔