阴离子与非离子表面活性剂混合体系的胶束性质

为了研究化学驱中表面活性剂复配体系的混合胶束性质,给表面活性剂复配体系的色谱分离预测提供必要的参数,测定了十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和TX-100混合体系的表面张力,考察了电解质浓度、种类和温度对混合体系临界胶束浓度(cmc)和相互作用参数的影响。测试结果表明,混合表面活性剂的表面张力最低值介于两种表面活性剂之间。在相同表面张力下,混合表面活性剂的浓度比单一表面活性剂浓度低,说明SDBS与TX-100混合体系的表面活性剂在降低表面张力效率方面能够产生协同效应。在无机电解质浓度远大于表面活性剂浓度时,SDBS／TX-100混合表面活性剂临界胶束浓度可用规则溶液理论来描述,但测试中的温度、电解质浓度和种类的变化对该体系相互作用参数均产生影响,说明规则溶液理论有一定局限性。图5参16     

新型阴—非离子Gemini表面活性剂

用AEO-9、三溴化磷、双酚A、氢氧化钠、氯磺酸等为原料合成了一种以双酚A为支撑基的双磺酸盐型表面活性剂.该表面活性剂的水溶液在25 ℃时的临界胶束浓度cmc≈2.5×10-4 mol/L,表面张力γcmc≈22.3 mN/m.同传统的磺酸盐表面活性剂相比临界胶束浓度低32～39倍,表面张力低16 ～ 18 mN/m.所合成的双磺酸盐型表面活性剂与CTAB组成的复配体系具有协同效应,当二者复配比例为1∶2时,它的cmc和γcmc值分别为0.1 mmol/L和22.5 mN/m,表明复配体系比单一组分具有更高的表面活性.     

支链醇醚磺酸盐与两性Gemini表面活性剂的溶液性质研究

目的以支链醇醚TEO、1,3-丙烷磺酸内酯为原料合成了支链醇醚磺酸盐TEOS,测定了支链醇醚TEO、TEOS及两性Gemini表面活性剂GCS12在蒸馏水中的临界胶束浓度(cmc)及临界胶束浓度下的表面张力(γ_cmc),进行支链醇醚磺酸盐与两性Gemini表面活性剂的溶液性质研究。方法评价了醇醚磺酸盐TEOS与GCS12复配体系的表面活性,并对两者之间的相互作用进行研究,同时也研究了二元复配体系与长庆原油的界面活性。结果合成的醇醚磺酸盐质量分数达96.5%,耐盐性好;TEO、TEOS、GCS12在蒸馏水中cmc分别为0.05 mmol/L、0.40 mmol/L和0.05 mmol/L,γ_cmc分别为26.02 mN/m、34.58 mN/m和25.27 mN/m;溶液热力学理论研究表明TEOS与GCS12具有明显降低混合溶液临界胶束浓度的中等相互作用;60 ℃下,用模拟地层水配制的混合溶液在n(TEOS)︰n(GCS12)=3︰1时达到最低的界面张力,加盐200 g/L时,界面张力为0.021 mN/m。结论支链醇醚磺酸盐与两性Gemini表面活性剂的混合体系具有较好的耐温耐盐能力和较高的界面活性,为驱油表面活性剂的开发提供了技术支持。      

磺酸盐Gemini表面活性剂的合成及其协同作用

以十二胺和二溴乙烷为原料合成双长链二胺,再与丙烷磺内酯反应经中和后得到磺酸盐型Gemini表面活性剂(C12GS)。运用TLC对反应进程进行了监测,并对文献中的重结晶剂进行了改进。用1 H NMR对中间产物双链二胺和最终产物进行了结构表征。测定了Gemini磺酸盐表面活性剂水溶液的表面张力和临界胶束浓度,探讨了Gemini磺酸盐表面活性剂产物与同样疏水碳数的阳离子Gemini表面活性剂(C12GC)在蒸馏水和0.5%NaCl中的相互作用以及盐对表面张力的影响。实验表明:合成的Gemini表面活性剂临界胶束浓度cmc为0.045mmol/L;产物与C12GC有较好的协同作用,混合体系中两种物质浓度相差越大,阴阳离子Gemini表面活性剂协同作用就越强,两者含量逐渐接近,协同作用减弱;C12GS较易进入混合胶团中,盐的加入会促使阴阳离子Gemini表面活性剂混合溶液的表面张力下降,cmc略有上升,同时二者之间的协同作用下降。     

可降解型磺酸盐阴离子表面活性剂的表面活性

用环法测定了系列含 1 ,3二氧杂环戊烷基团的可降解磺酸盐阴离子表面活性剂 HDMPS、NDMPS和 UDMPS在水溶液中的表面张力浓度对数曲线 ,并由此得到了其他一些表面性质如临界胶束浓度 (cmc) ,临界胶束浓度时的表面张力 γcmc和表面活性剂水溶液的吸附等温线 ,进而得到了饱和吸附超量(Γ∞)和饱和吸附时分子截面积 A。这些表面活性剂具有较高的表面活性和相同的亲水基 ,1 ,3二氧杂环戊烷基团也有一定的亲水性。并测定了乳化力     

烷基苯磺酸盐/环烷基石油磺酸盐复配增效机制分析

测定了烷基苯磺酸盐（KPS）与环烷基石油磺酸盐（HABS-16）不同复配比下的临界胶束浓度与表面张力,考察了不同浓度下复配表面活性剂溶液的增溶量,并进行了岩心驱替实验,研究了复配表面活性剂的驱油效率。实验结果表明,当HABS-16质量分数为0.33时,复配表面活性剂胶束的平均粒径最大,表面张力最低,为22.74 mN/m。相比于单一体系,复配表面活性剂对模拟原油及烷烃、芳烃的增溶能力更强。复配表面活性剂含量越大,驱油效果越好,当复配表面活性剂加入量为1.0%(w)时,驱油效果最好,采收率最高,为81.60%。     

GSS 471/TX-100复配体系在水溶液中的行为研究

研究了不同温度下1,4-丁二醇双子琥珀酸二仲辛酯磺酸钠(GSS 471)和异辛基酚聚氧乙烯醚(TX-100)复配物(GSS 471/TX-100)在水中的表面行为、在表面吸附层和混合胶束中的相互作用以及热力学行为,对混合体系中各组分在表面吸附层和胶束中的组成、相互作用参数及热力学参数等进行了分析比较。研究结果表明,温度对复配溶液的临界胶束浓度(cmc12)有较大影响,cmc12均随温度的升高而先增大后减小,而纯组分溶液的临界胶束浓度(cmc)呈单调下降趋势。低温(20℃)有利于在形成胶束能力上以及在表面吸附层中产生正加和增效。胶束中富含TX-100分子,而大部分GSS 471则以游离的形式存在于溶液中。     

油田污水对磺酸盐表面活性剂临界胶束浓度的影响

针对油田开采中后期大量污水产生,油气田环境变差导致驱油率降低的现状,在实验室以表面张力法测定磺酸盐表面活性剂临界胶束浓度,根据CMC形成机理,考察了磺酸盐表面活性剂临界胶束形成前后,对应表面张力测定值的影响,通过油田污水对磺酸盐表面活性剂临界胶束浓度的影响实验及结果讨论,得到一些规律,为磺酸盐表面活性剂在复合驱技术中的更好应用提供理论依据。     

系列脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐的合成及其性能

以C14~18脂肪醇、环氧乙烷和丙烷磺内酯为原料合成了系列脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐表面活性剂,测试了表面活性剂的溶解性及其溶液的表面性质,讨论了临盘油田地层水和CaCl2溶液对其表面性质的影响。实验结果表明,环氧乙烷数为3的脂肪醇聚氧乙烯醚(3)磺酸盐表面活性剂中的脂肪醇碳原子数越少,在盐溶液中的溶解性越好。C14脂肪醇聚氧乙烯醚(3)磺酸盐表面活性剂在蒸馏水中的临界胶束浓度(cmc)略高于其在模拟临盘油田地层水中的cmc。当疏水基链长相同时,随环氧乙烷数的增加,脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐表面活性剂的cmc和其所对应的表面张力均呈增大的趋势。C16脂肪醇聚氧乙烯醚(3)磺酸盐表面活性剂在CaCl2溶液中具有良好的活性,抗盐能力较强。环氧乙烷数为6的脂肪醇聚氧乙烯醚(6)磺酸盐表面活性剂的界面活性明显低于环氧乙烷数为3的脂肪醇聚氧乙烯醚(3)磺酸盐。     

阳离子碳氟与阴离子碳氢表面活性剂复配体系的性质

采用表面张力法研究了阳离子碳氟表面活性剂FCI-3和阴离子碳氢表面活性剂SDS复配体系的表面活性以及两者在混合胶团中的相互作用。结果表明,两者以任意比例混合溶液均为澄清。随着FCI-3的摩尔分数的增大,体系中cmc值所对应的表面张力降低。由混合胶团的相互作用和气液界面的头基面积可见,两组分等物质的量混合时两者相互作用最大,混合胶团的作用参数达到-29.17,此时混合表面活性剂的头基面积为0.43nm2。将FCI-3/SDBS混合体系与其对比,发现两者等物质的量混合时相互作用力仍最大,但与FCI-3/SDS体系相比却比较小,βM值为-10.2,但两者混合比例发生改变时,头基面积基本不变,可能是由于SDBS的空间位阻所致。与正/负碳氢表面活性剂复配体系即DTAB/SDS进行了比较,发现两者等物质的量混合时,cmc为28.3mN/m,βM为-15.4,在表面张力降低程度和混合胶团中两者相互作用力方面都没有FCI-3/SDS体系强。     

表面活性剂复配强化微生物修复水土体系中的菲

用表面张力法测定不同水/土比下吐温80和十二烷基苯磺酸钠不同比例混合的临界胶束浓度;用 响应面曲面法设计实验,确定吐温80浓度、十二烷基苯磺酸钠浓度和水/土比3个因素作用于固定化微生 物降解菲的最佳组合。结果表明,相同表面活性剂在不同水/土比下的临界胶束浓度不同,水/土比越小 ,临界胶束浓度越大;相同水/土比时不同混合比的混合表面活性剂的临界胶束浓度不相同;响应面模 型得到固定化微生物降解不同水/土比中多环芳烃菲的最优实验条件是十二烷基苯磺酸钠摩尔浓度 0014 mol/L,吐温80质量浓度0050 g/L,水/土比10/1（mL/g）,此时,固定化微生物降解菲的效 率达到55%,十二烷基苯磺酸和吐温80的质量比为976/1,可用于指导混合表面活性剂强化固定化微生 物修复多环芳烃污染的土壤。     

双子表面活性剂DSDBS水溶液的表面特性

采用表面张力法和电导率实验,结合冷冻刻蚀电镜观察等手段,研究了双子表面活性剂双十二烷基苯磺酸钠DSDBS-x（x为双子表面活性剂桥联基团的碳原子数,x为2和6）水溶液的表面特性。30℃下DSDBS-2和DSDBS-6的临界胶束浓度(CMC)分别为1.3×10-5和2.5×10-5 mol/L,与对应单体十二烷基苯磺酸钠(SDBS)相比,胶束结构致密。当DSDBS浓度大于4倍CMC后,其水溶液电导率值偏离线性关系,为其胶束由球状胶束向棒状胶束转变所致。DSDBS-6的桥联基团碳链较长,且可以向界面弯曲,NaCl对其饱和吸附量(ΓCMC)的影响比对DSDBS-2的要大。     

无机盐对Gemini表面活性剂性质的影响及其协同效应研究

利用1,3-二溴丙烷和烷基碳数为C12～C18长链叔胺合成了3种Gemini阳离子表面活性剂,对其纯度和熔点进行了测定,采用电导率法测定了临界胶团浓度（Cmc）,研究了无机盐（NaCl、CaCl2、AlCl2）对3种Gemini阳离子表面活性剂的Cmc的影响,以及Gemini阳离子表面活性剂和十二烷基硫酸钠（SDS）的相互作用。试验结果表明,无机盐对Cmc影响较大,随着盐浓度增加,Cmc先降低后增加,而且三价Al^3＋比一价Na^＋的影响更大;合成的3种阳离子活性剂与SDS均有很好的协同作用,尤其是代号为C16-3-C16的相互作用更强,高活性的Gemini表面活性剂易于进入胶团中。     

双尾硫酸盐表面活性剂的溶液性质

测试了3种双尾硫酸盐表面活性剂2-丁基辛基硫酸钠(GC12S)、2-己基癸基硫酸钠(GC16S)和2-辛基十二烷基硫酸钠(GC20S)的表面张力,评价了表面活性剂溶液与烷烃间的界面性质。实验结果表明,GC12S,GC16S,GC20S形成临界胶团的浓度分别为9.70,0.80,0.04mmol/L,临界胶团浓度(cmc)时的表面张力为28.50,27.56,24.91mN/m,比相应碳数的直链表面活性剂低得多;增加双尾硫酸盐表面活性剂的碳链长度,表面活性剂的溶解性降低,cmc降低。GC12S的cmc比同碳数的直链十二烷基硫酸钠高,但界面张力低得多。双尾硫酸盐表面活性剂溶液与癸烷的界面张力达到最低界面张力的浓度随碳数的增加而降低,界面张力最低的是GC16S,其次是GC20S。加入NaCl后,短碳链的GC12S不能与烷烃产生超低界面张力,而长碳链的GC16S和GC20S溶液在NaCl质量分数分别为2.00%~3.00%和0.03%~0.10%时可与癸烷、十二烷、十四烷产生超低界面张力,达到10-3mN/m数量级。     

低温下水合物促进剂SDS及SDBS溶液表面张力研究

由于阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）和十二烷基苯磺酸钠（SDBS）能够降低气液界面张力,增大气体溶解度,从而起到促进水合物生成的作用.通过实验室考察SDS和SDBS的表面张力在低温条件下的变化规律,并测定最低表面张力时对应浓度.     

2,4-二甲基-5-(7'-十三烷基)-苯磺酸钠的界面活性

研究了实验室自制的高纯度2,4-二甲基-5-(7'-十三烷基)-苯磺酸钠(C13-7Sa)的界面活性。采用旋滴法测定C13-7Sa水溶液-正构烷烃体系的油-水界面张力,采用滴体积法测定C13-7Sa纯水溶液的表面张力。考察了水溶液中NaCl、异戊醇和C13-7Sa浓度对C13-7Sa水溶液-正癸烷体系油-水界面张力的影响。结果表明,使C13-7Sa水溶液-正癸烷体系油-水界面张力达到最低值的C13-7Sa水溶液最适宜的NaCl质量分数、异戊醇体积分数和C13-7Sa质量分数分别为0.15%、1.8%和0.1%,此时,体系油-水界面张力降到1.3×10-3mN/m;C13-7Sa水溶液的临界胶束浓度(cmc)为1.28×10-4mol/l,最小表面张力(γcmc)为26.53mN/m。说明C13-7Sa具有较好的界面活性。     

三取代直链烷基苯磺酸钠的合成及其表面活性

以邻二氯苯为原料,经交叉耦合、酰化、黄鸣龙还原、磺化以及中和等步骤,合成了5种三取代直链烷基苯磺酸钠,产物的收率为38%~42%,用两相滴定法测定产物的纯度均大于99.5%,并用核磁共振氢谱和碳谱对产物进行了结构鉴定。用W ilhelm y-P late法测定了三取代直链烷基苯磺酸钠NaC l水溶液的表面张力。实验发现,随三取代直链烷基苯磺酸钠疏水链碳数的增加,其临界胶束浓度降低,饱和吸附量增加,饱和吸附面积减小;短侧链碳数由4减小到2时,表面张力由25.73mN/m降低到24.78mN/m,长侧链碳数的增加对临界胶束浓度下表面张力的改变效果不明显。     

添加剂对非离子表面活性剂AEO9浊点的影响

研究了不同添加剂如无机盐、有机醇、有机酸和离子型表面活性剂对非离子表面活性剂AEO9浊点的影响。结果表明，通过盐析性的无机盐与胶束争夺水分子，使非离子表面活性剂分子从水中析出，从而降低了非离子表面活性剂的浊点；而如NaI这样的盐溶性无机盐则相反，由于其可使自由水分子增加，从而导致AEO9的浊点升高。极性有机物对AEO9浊点的影响表明，与水无限混溶的极性有机物升高了浊点，而在水中部分溶解的极性有机物降低了浊点。这是因为前一类有机物通过改变溶剂水的结构，降低了介质的极性，同时部分有机物吸附在胶束-水界面，通过其溶剂化作用使AEO9的胶团化作用受到了限制，浊点升高；而后一类有机物分子由于增溶于胶束栅栏层中，导致胶束体积膨胀，从而降低了AEO9的浊点。在非离子表面活性剂溶液中加入离子型表面活性剂，如十二烷基硫酸钠SDS、十二烷基苯磺酸钠SDBS和十六烷基三甲基溴化铵CTAB，由于离子型表面活性剂能与非离子表面活性剂形成混合胶束，胶束表面电荷密度增大，胶束间电荷斥力增大，使体系稳定，从而其浊点显著升高。加入极少量的离子表面活性剂即可使浊点显著上升，当加入的离子表面活性剂达到其临界胶束浓度（cmc）时，浊点将发生突跃。