Nanocomposite of clay loads prefuncionalized carbon nanotubes for absorption of hydrogen sulfide inside oil field

Abstract

La investigación se centra en la absorción de sulfuro de hidrógeno utilizando materiales formados por arcillas ecuatorianas con y sin nanotubos de carbono, los cuales pueden ser modificados dependiendo de su aplicación dentro de la industria. La parte experimental consistió en la separación de las arcillas CZY-304 y CZY 305 y cargarlas con diferentes concentraciones de nanotubos de carbono (CNTs) funcionalizados y sin funcionalizar. Medir sus propiedades mecánicas y observar su comportamiento en la absorción de H2S(g). Por tal motivo, la parte experimental se divide en varias etapas, tales como la purificación de arcillas crudas, funcionalización de CNTs con urea, elaboración de nanocompuestos de arcillas puras CZY-304 y CZY-305 cargados CNTS sin funcionalizar y funcionalizados en dos concentraciones 0.01 y 0.05% en peso con respecto a las arcillas. Los CNT sin funcionalizar, funcionalizados, las arcillas, y los nanocompuestos se caracterizaron por espectroscopia Raman, difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido debido a que estas técnicas de caracterización brindan información sobre los elementos químicos, la morfología de los nanocompuestos, el tamaño de la partícula de los nanocompuestos, y la absorción y reacción de H2S(g) con gránulos de arcilla. Por otro lado, el tipo de fractura de las muestras se estudió después de los ensayos de porosidad, caída libre, compresión uniaxial y reactividad debido a que los CNTs generan a ruptura más uniforme. Estos resultados muestran que nanocompuestos de arcilla cargada de CNTs mejoran la resistencia, la porosidad, los comportamientos elásticos y plásticos del material, y absorben significativamente el gas tóxico (H2S(g)), y la porosidad de los nanocompuestos disminuye en comparación con las arcillas puras debido a ambas muestras de CNTs son utilizadas para reforzar la matriz de arcilla. Además, la compresión uniaxial de cilíndricos húmedos y secos reflejó que los CNTs funcionalizados y no funcionalizados contribuyen a mejorar las propiedades mecánicas del material en todas las muestras con 0.01 % y 0.05 % en peso de CNTs. Estos nanocompuestos pueden soportar la prueba de compresión dos o tres veces sin colapsar siendo más resistentes que la arcilla cruda y alcanzan un módulo de Young de 325 MPa. En consecuencia, la plasticidad de los nanocompuestos aumenta con la adicción de CNT en la matriz. Finalmente, la absorción de H2S(g) de los nanocompuestos es mayor que las arcillas puras, la medición indirectamente de la variación de masa es medida después de la absorción, dando como resultado un aumento entre 0.0936 y 0.1691 g. En conclusión, los nanocompuestos de CNT funcionalizados con carga de arcilla CZY-304 y CZY-305 absorben más H2S(g) que otros nanocompuestos y arcillas puras. Por otra parte, los nanocompuestos hechos con CZY-305 y CNT funcionalizados tienen más absorción que las muestras de CZY-304