磺基两性Gemini表面活性剂的合成及溶液性能

以N,N′-二甲基乙二胺和溴代十二烷为原料合成中间体叔胺,再以叔胺和1,3-丙烷磺内酯合成磺基甜菜碱型Gemini两性表面活性剂1,2-双[N-甲基-N-十二烷基-N-磺丙基]乙二胺甜菜碱(GBS12),通过红外光谱、核磁共振和元素分析方法对合成产物的结构进行了表征。测定了两性Gemini表面活性剂水溶液的表面张力和临界胶束浓度(cmc)。探讨了无机盐对磺基GBS12溶液的临界胶束浓度(cmc)及表面张力的影响,考察了两性表面活性剂GBS12与阴离子表面活性剂间SDS的协同效应,测试了GBS12在砂岩上的吸附性能。实验结果表明,GBS12产物纯度高,其水溶液的cmc为0.05mmol/L,对应的γcmc为24.84mN/m。加入无机盐对降低两性Gemini表面活性剂的cmc和γcmc作用较小,相比而言,二价盐比一价盐对两性表面活性剂的活性影响程度要大。两性表面活性剂与阴离子活性剂SDS之间有较好的协同作用。固液比为30∶1时,GBS12在35～65℃吸附平衡时间为12h,吸附量随温度上升而下降,1.2mmol/L的GBS12在45℃的吸附量为4.845mg/g。     

阴离子双子表面活性剂表面活性研究

采用滴体积法测定系列阴离子双子表面活性剂溶液的表面张力,并作图得到其临界胶束浓度,从表面张力和临界胶束浓度两方面讨论了分子结构、盐等因素对双子表面活性剂表面活性的影响.实验结果表明,适当增加疏水碳链长度和联结基团长度、加入盐(NaCl,CaC12,MgCl2)等都能有效降低双子表面活性剂的表面张力和临界胶束浓度,增大其...     

新型双子表面活性剂的合成及性能研究

以2,4-二异氰酸酯甲苯、N,N-二甲基乙醇胺、溴代烷等为原料合成了一种新的季铵盐型双子表面活性剂.考察了季铵盐型双子表面活性剂的表面活性,并与常用阳离子表面活性剂比较.结果表明,当溶液的表面张力达40mN/m最低值时,季铵盐型双子表面活性剂的临界胶束浓度比常用阳离子表面活性剂的临界胶束浓度低1个数量级,说明季铵盐型双...     

双子表面活性剂临界胶束浓度规律研究进展

临界胶束浓度是表面活性剂自聚形成胶束的重要参数。双子表面活性剂是具有双亲水基团、双疏水链的表面活性剂,比常规表面活性剂具有更低的临界胶束浓度和更高的表面活性。了解影响双子表面活性剂临界胶束浓度的内在、外在因素,有助于理解分子间的相互作用,分析碳链和联接基团等分子结构对其性能的影响,探究双子表面活性剂的自组织行为,从而更好地发挥双子表面活性剂的高表面/界面活性,开发新型高效表面活性剂。文中介绍了双子表面活性剂临界胶束浓度常用的测定方法,总结了双子表面活性剂疏水基团、联接基团、亲水基团、温度、无机盐等对双子表面活性剂临界胶束浓度的影响,并对影响结果进行了分析。     

高抗盐羟基磺基甜菜碱型表面活性剂的合成与性能

针对常规表面活性剂在化学驱和压裂中不抗盐的问题,以十四醇、环氧氯丙烷、N,N-二甲基乙醇胺和2-羟基-3-氯丙磺酸钠等为原料,通过两步醚化法和一步季胺化法合成了一种高抗盐性羟基磺基甜菜碱型表面活性剂[N-(6-十四烷氧基-5-羟基)-丙氧基乙基-N-二甲基-N-(2-羟基)丙磺酸钠]氯化铵。用红外光谱仪对化合物的结构进行了表征,研究了表面活性剂水溶液的表面活性。结果表明,所合成的表面活性剂具有优良的表面活性,25℃下的临界胶束浓度(cCMC)为6.4×10~(-4)mol/L、临界胶束浓度下的表面张力(γCMC)为32.2 m N/m、降低表面张力效率(pC20)为3.38、饱和吸附量(Γmax)为2.80×10~(-6)mol/m~2、最小吸附面积(Amin)为0.17 nm~2/分子。该表面活性剂亲水基团受高矿化度的影响较小,抗盐性较好,在NaCl、CaCl_2和MgCl_2质量浓度分别为2.8×10~5、2.0×10~4和2.0×10~4mg/L的溶液中均未出现沉淀。     

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。     

新型低聚表面活性剂的合成及其性能

以乙二胺、环氧氯丙烷、十二叔胺为原料,无水乙醇为溶剂合成了具有新型结构的季铵盐型低聚表面活性剂。考察了产物水溶液的表面活性和泡沫性能,并采用失重法研究了在10％（w）盐酸溶液中该类表面活性剂在碳钢表面的缓蚀性能。实验结果表明,产品具有较低的临界胶束浓度（CMC）和优良的表面活性,其表面活性和泡沫性能优于传统的十二烷基三甲基氯化铵（DTAC）;产品对碳钢有较好的缓蚀作用,当产品浓度为80mg／L,缓蚀效率可达97．03％,其吸附行为符合Langmuir吸附等温式,是典型的物理吸附。     

适用于柴油基钻井液的前置液用表面活性剂优选方法

采用前置液有效驱替油基钻井液是提高页岩气井固井质量的关键,表面活性剂则是决定前置液驱替效果的关键。目前,单纯以清洗效率为指标考虑工程性能来优选表面活性剂,工作量大且有一定的盲目性。因此,开展了基于表面活性剂特性的优选方法研究:1确定了清洗效率较高的表面活性剂离子类型和HLB值范围;2确定润湿渗透柴油基钻井液表面所需的临界表面张力γc;3从表面活性剂表面张力和临界胶束浓度(CMC值)进行优选;4将材料研究与工程模拟评价相结合,最终确定一套适用于柴油基钻井液的前置液表面活性剂优选方法。实验结果表明,适用于柴油基钻井液的前置液用表面活性剂应满足以下特性:1应选用非离子或阴离子表面活性剂,且HLB值应在12~15;2表面活性剂的较优加量应接近或大于表面活性剂的临界胶束浓度;3表面活性剂的γlg(溶液表面张力)应小于或接近润湿柴油基钻井液表面的γc(临界表面张力为25~27mN/m),此时,前置液的清洗效率较高。该方法可为表面活性剂的优选提供指导,有助于提高页岩气井固井质量。     

石油羧酸盐表面活性剂在油砂上的静吸附研究

在实验基础上，探讨了石油羧盐表面活性剂在油砂上的静吸附量随液固比、时间、活性剂浓度变化的规律及机理，研究了电解质对吸附等温线的影响，指出了活性在油砂上最大吸附损失的学浓度界限。     

阳离子双子表面活性剂的静态吸附行为研究

采用紫外可见吸收光谱法,从吸附时间、吸附温度、表面活性剂浓度、吸附体系的液固比及pH值等方面系统研究了阳离子双子表面活性剂（NNMB）在净砂上的静态吸附特性。实验结果表明,NNMB表面活性剂的吸附量随着电解质浓度及离子强度增加而增大,在碱性溶液中的吸附主要是靠静电作用。探究了在碱性环境中有效抑制NNMB表面活性剂吸附损失的方法。     

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。     

新型低聚表面活性剂的合成及表面活性

实验以乙二胺、环氧氯丙烷、十二叔胺为原料,无水乙醇为溶剂经开环和季铵化反应合成新型结构季铵盐型低聚表面活性剂。讨论了反应温度和反应时间对低聚表面活性剂中间体及其产物的影响,考察了产物水溶液的表面活性。实验结果表明:反应时间4 h、反应温度70℃、乙二胺和环氧氯丙烷摩尔比为1:5时中间体收率为98.8%;反应时间1 h、反应温度80℃、中间体和十二叔胺摩尔比为1:5时低聚表面活性剂收率为80.5%。低聚表面活性剂具有较好的表面活性,于25℃临界胶束浓度为0.38 mmol/L、表面张力为21.6 mN/m。     

Enhanced oil recovery by nonionic surfactants considering micellization, surface, and foaming properties

Surfactants for enhanced oil recovery are important to study due to their special characteristics like foam generation, lowering interfacial tension between oleic and aqueous phases, and wettability alteration of reservoir rock surfaces. Foam is a good mobility control agent in enhanced oil recovery for improving the mobility ratio. In the present work, the foaming behavior of three nonionic ethoxylated surfactants, namely Tergitol 15-S-7, Tergitol 15-S-9, and Tergitol 15-S-12, was studied experimentally. Among the surfactants, Tergitol 15-S-12 shows the highest foamability. The effect of NaCl concentration and synthetic seawater on foaming behavior of the surfactants was investigated by the test-tube shaking method. The critical micelle concentrations of aqueous solutions of the different nonionic surfactants were measured at 300 K. It was found that the critical micelle concentrations of all surfactants also increased with increasing ethylene oxide number. Dynamic light scattering experiments were performed to investigate the micelle sizes of the surfactants at their respective critical micelle concentrations. Core flooding experiments were carried out in sand packs using the surfactant solutions. It was found that 22% additional oil was recovered in the case of all the surfactants over secondary water flooding. Tergitol 15-S-12 exhibited the maximum additional oil recovery which is more than 26% after water injection.     

N,N′-二(β-十八酰氧基)乙基乙二胺二乙酸钠的合成及性能研究

用 N,N′-二羟乙基乙二胺、氯乙酸钠合成了 N,N′-二羟乙基乙二胺二乙酸钠(中间体),中间体再与硬脂酰氯反应制备了一种新型 Gemini 两性表面活性剂 N,N′-二(β-十八酰氧基)乙基乙二胺二乙酸钠。对产物合成条件进行了考察,优化的反应条件为:n(硬脂酰氯):n(中间体)=2.5,溶剂 V(水):V(氯仿)=1:2,pH=9.0～10.0,反应温度15～20℃,反应时间5 h。通过红外光谱和质谱分析确定了产物结构,并测试了产物的表面性能。结果表明,在25℃时,该产物的临界胶束浓度为0.24 mmol/L,临界胶束浓度下的表面张力为35.7 mN/m;即时泡沫高度为250 mm,5 min 后泡沫高度为220 mm;乳化时间为22.48 min(甲苯-水物系)和4.65 min(正己烷-水物系),亲水-亲油平衡值为5.4,等电点为 pH 3.3～6.5。     

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     

高温高盐油藏中季铵盐双子表面活性剂的性能评价

考察了季铵盐双子表面活性剂在高温高盐油藏中各影响因素对油水界面张力的影响,并对其临界胶束浓度、静态吸附性能、热稳定性能进行了评价。结果表明,季铵盐双子表面活性剂具有较低的临界胶束浓度;在高温高盐油藏条件下具有很好的油藏适用性;在油藏温度50～80℃时,矿化度7 000～22 000 mg/L时,具有较好的界面活性,其抗二价离子、抗静态吸附、热稳定性能均达到油藏应用的要求     

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。     

阴离子混合表面活性剂体系的胶束性质

为了研究化学驱中表面活性剂复配体系的混合胶束性质,为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)和十二酸钠(SLA)以及SDBS和十四烷基苯磺酸钠(STBS)两种混合体系的表面张力,考察了电解质浓度、种类对混合体系临界胶束浓度和相互作用参数的影响。实验结果表明,在无机电解质浓度远大于表面活性剂浓度时,烷基链长不同的磺酸盐的混合胶束形成性质可用Clint模型描述,而磺酸盐和羧酸盐的混合表面活性剂临界胶束浓度(cmc)可用规则溶液理论(RST)来描述。对于SDBS／STBS混合体系,添加不同价态的阴离子对混合cmc的影响不同。在相同电解质浓度下,碱性和弱碱性条件使SDBS／SLA混合体系的cmc变化不大,但与中性相比下降很大;在碱性条件下,其值随组成的变化不大;在中性条件下,cmc的变化与碱性条件相比要大一些;在各种电解质浓度下,用规则溶液理论计算出的SDBS／SLA体系的相互作用参数皆为负值,表明混合胶束两表面活性剂分子之间的作用是相互吸引的。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,因此,SDBS与SLA混合表面活性剂在降低表面张力效率方面能够产生明显的协同效应。图5表2参11     

Enhanced Oil Recovery and Adsorption of Ionic Surfactant

In this work, three ionic surfactants (F, G, and H) were evaluated in surfactant adsorption experiment and oil recovery tests. Both sets of tests were carried out in a surfactant flooding apparatus, using 30 psi as pressure gradient. The concentration of the solutions injected in adsorption and recovery tests were 30–80% above the critical micelle concentration, to ensure micelle formation. The results obtained showed that adsorption was higher for G (2.7 g.L^?1) and the better oil recovery was for G (89.0%).     

Effect of binary mixtures of surfactants on horizontal gas–liquid flow with low liquid loading

The interaction between anionic and zwitterionic surfactant (sodium dodecyl sulphate/dodecyl betaine) brings about the synergism in the surface tension reduction and the micelle formation. The binary mixtures of surfactants were added to air–water flow with low liquid loading in a horizontal 50.8 mm pipe. Two concentrations with a 6:4 molar ratio of zwitterionic to anionic surfactant were tested to investigate their effect on the frictional pressure drop. Parallel ring conductance technique was used to trace the liquid layer fluctuation near the pipe wall and examine the gas–liquid interfacial behavior. A modified two-fluid model with the consideration of a curved interface is introduced to obtain the closure relationship for scaling the gas–liquid interfacial roughness. It was found that the solution with low concentration did not have drag-reducing effect although the reduced surface tension, while the mixed surfactants solution with the concentration higher than the critical micelle concentration reduced the interfacial roughness, leading to pressure drop reduction at low and medium gas flow rates. At high gas flow rates, the effect of mixed surfactants became worse because of the degraded surface activity and the break-up of the mixed micelle under the high gas shear conditions.