The effect of sodium dodecyl sulfate on methane gas solubility in the presence and absence of gas hydrates

Over the years, methane hydrates have been intensely investigated for their vast potential as a future energy source and hazard to global climate. Sodium dodecyl sulfate (SDS), a hydrate promoting surfactant, was proven to increase the ethane hydrate formation rate by more then 700% (Zhong and Rogers, 2000) The mechanism proposed by Zhong and Rogers suggested the formation of micelles in the liquid bulk solution. These micelles are believed to create an environment for which ethane gas can be trapped within them, drastically increasing the solubility of the bulk, and in turn, increase the rate of hydrate formation.An alternative theory, presented and published by Zhang et al. in 2008, proposed a different mechanism. They believed that the hydrate formation rate is increased by the greater negative potential introduced by SDS to the already negatively charged hydrate. The purpose of this work was to determine which of the above two theories is most likely attributed to the drastic increase in hydrate formation. Experiments were first conducted with distilled deionized water in order to determine a base line (control) and then with distilled deionized water and SDS at two different concentrations. The SDS concentrations tested were 31 ppm and 253 ppm, below and above the critical micelle concentration (CMC), respectively. Results show that the solubility of the bulk solution at a concentration of 31 ppm was equivalent to that of distilled deionized water alone. Furthermore, experiments show that at an SDS concentration of 253 ppm, the solubility at the onset of hydrate formation and in the presence of hydrates remains equal to that of distilled deionized water. The results obtained from this work can only conclude that the theory stipulated by Zhong and Rogers is invalid due to the unaffected changes in solubility between distilled deionized water and distilled deionized water and SDS. Therefore, by default, the theory introduced by Zhang et al is regarded to be the only accepted theory to date.À travers les années, les hydrates de méthane ont été profondément étudiés pour leur abondante source d'énergie potentielle et le danger possible qu'ils représentent pour notre climat global. Il a été prouvé que le sulfate dodécylique de sodium (SDS), un hydrate favorisant l'agent tensio-actif, augmenterait le taux de formation d'hydrates d'éthane par plus de 700% (Zhong et Rogers, 2000). Le mécanisme proposé par Zhong et Rogers implique qu'il y a une formation des micelles dans la solution aqueuse. Il est estimé que ces micelles créent un environnement dans lequel le gaz d'éthane peut être emprisonné, augmentant considérablement la solubilité, et par le fait même, le taux de formation d'hydrates.Une théorie alternative, présentée et publiée par Zhang et ses acolytes en 2008, propose un mécanisme divergent. Ces derniers ont supposé que le taux de formation d'hydrates est amplifié par le potentiel négatif supérieur introduit par le SDS à l'hydrate déjà négativement chargé. Le but de ce travail était de déterminer laquelle des deux théories ci-dessus est davantage garante de l'augmentation de la formation d'hydrates. Un premier lieu, des expériences ont été entreprises avec de l'eau désionisée distillée afin de déterminer une ligne directrice (contrôle) et ensuite avec de l'eau désionisée distillée et le SDS à deux concentrations différentes. Les concentrations de SDS testées étaient de 31 ppm et de 253 ppm, respectivement au-dessous et au-dessus du degré critique de concentration en micelle (CMC). Les résultats démontrent que la solubilité de la solution aqueuse à une concentration de 31 ppm était équivalente à celle de l'eau désionisée distillée. En outre, les expériences effectuées établissent qu'à une concentration en SDS de 253 ppm, la solubilité, en début et en instance d'hydrates, demeure similaire à celle de l'eau désionisée distillée, indépendamment des conditions d'opération utilisées. Selon la résultante de ce travail, on peut en conclure que la théorie stipulée par Zhong et Rogers est invraisemblable dû au degré de solubilité inchangé entre l'eau désionisée distillée et l'eau désionisée distillée additionnée de SDS. Par conséquent, par défaut, la théorie arborée par Zhang et ses collègues demeure la seule théorie plausible à jour