表面活性劑混合對表面界面張力的影響

表面活性劑混合對表面界面張力的影響

表面活性劑驅(qū)油是指以表面活性劑體系為主體的驅(qū)油方法。這是提高原油采收率的一個很好的方法。表面活性劑驅(qū)為進一步開發(fā)利用現(xiàn)有原油儲量展示了廣闊的前景。然而,單獨使用某一類型的表面活性劑驅(qū)油存在著活性劑驅(qū)油效率差、耐溫抗鹽性能差等缺點。因此,近年來開展了不同種類表面活性劑復(fù)配體系的研究。對于一種復(fù)配形成的復(fù)合表面活性劑驅(qū)油體系,表面/界面張力是衡量其性能的主要指標(biāo)之一。本實驗選用陰離子表面活性劑AES、非離子表面活性劑OP-10和TX,研究了陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑以不同比例混合后對表面/界面張力的影響,并從機理上進行了相關(guān)探討,為其在三次采油中的應(yīng)用提供實踐與理論指導(dǎo)。本實驗控制復(fù)合表面活性劑驅(qū)油體系的低成本,對大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用具有重要意義。1實驗部分1.1非離子表面活性劑全自動平衡表面張力儀;K100C型全自動表面界面張力儀脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉:RO(CH2CH2O)nSO3Na(R為C12~15烷基),簡稱AES(陰離子表面活性劑);辛基苯酚聚氧乙烯醚,簡稱OP-10(非離子表面活性劑);烷基酚聚氧乙烯醚,簡稱TX(非離子表面活性劑);煤油1.2實驗方法1.2.1單組表面活性劑試驗室溫下,分別改變單組分表面活性劑AES、OP-10和TX的質(zhì)量濃度,測其表面/界面張力。1.2.2不同質(zhì)量比的重復(fù)試驗室溫下,固定表面活性劑復(fù)配體系的總質(zhì)量濃度,分別改變AES與OP-10和AES與TX的質(zhì)量比,測其表面/界面張力。1.2.3不同質(zhì)量濃度的重復(fù)試驗室溫下,按上一步實驗結(jié)果的最佳質(zhì)量比配樣,改變表面活性劑復(fù)配體系的總質(zhì)量濃度,測其表面/界面張力。2結(jié)果與討論2.1cmc對表面活性劑吸附行為的影響室溫下,分別改變單組分表面活性劑AES、OP-10和TX的質(zhì)量濃度,測其表面/界面張力,實驗結(jié)果見圖1。從圖1可以看出:隨著表面活性劑質(zhì)量濃度的增加,表面/界面張力逐漸下降,但下降到一定程度后卻幾乎不再變化。這是由于當(dāng)表面活性劑溶液的質(zhì)量濃度低于CMC時,溶液中基本上是單個表面活性劑分子(或離子),表面吸附量隨質(zhì)量濃度的增大而逐漸增加,表面/界面張力逐漸下降,直至表面/界面上再也擠不下更多的分子,此時表面/界面張力不再下降。當(dāng)質(zhì)量濃度大于CMC后,溶液中的表面活性劑通過分子間的吸引力相互締合形成膠束,此時,隨著質(zhì)量濃度的增加,膠束的數(shù)目增加,而單個表面活性劑分子的數(shù)目不再增加。因膠束表面是有許多親水基覆蓋的,故膠束本身不具備表面活性,不被溶液表面吸附,因而表面/界面張力幾乎不再變化。2.2不同質(zhì)量比的復(fù)合試驗aes,op-10質(zhì)量比的確定室溫下,固定表面活性劑復(fù)配體系的總質(zhì)量濃度為8000mg.L-1,改變AES與OP-10的質(zhì)量比,測其表面/界面張力,實驗結(jié)果見圖2。張力/表面/界面張力室溫下,固定表面活性劑復(fù)配體系的總質(zhì)量濃度為8000mg.L-1,改變AES與TX的質(zhì)量比,測其表面/界面張力,實驗結(jié)果見圖3。從圖2和圖3可以看出:當(dāng)混合體系中某組分質(zhì)量所占比例較高時,對表面/界面張力的降低效果不理想,隨著二者的比值降低,對表面/界面張力的降低能力有所增強,當(dāng)AES與OP-10和AES與TX的質(zhì)量比分別為8∶2和6∶4時,表面/界面張力均為最低值。2.3不同質(zhì)量濃度的重復(fù)試驗2.3.1比較as和op-10的實驗室溫下,固定AES與OP-10的質(zhì)量比為8:2,改變AES與OP-10復(fù)配體系的總質(zhì)量濃度,測其表面/界面張力,實驗結(jié)果見圖4。2.3.2表面/界面張力的變化室溫下,固定AES與TX的質(zhì)量比為6:4,改變AES與TX復(fù)配體系的總質(zhì)量濃度,測其表面/界面張力,實驗結(jié)果見圖5。從圖4和圖5可以看出:隨著表面活性劑質(zhì)量濃度的增加,AES、OP-10、TX以及AES與OP-10和AES與TX復(fù)配體系的表面/界面張力逐漸下降,但下降到一定程度后卻幾乎不再變化。AES與TX復(fù)配體系的表面/界面張力比AES與OP-10復(fù)配體系的表面/界面張力小,且介于單組分表面活性劑的表面/界面張力值之間。這是由于非離子表面活性劑OP-10和TX親水基上的部分氧原子與水中的Na+結(jié)合,帶有一定的正電性,與陰離子表面活性劑AES發(fā)生靜電吸引作用,在溶液中形成混合膠束,降低了非離子表面活性劑膠束內(nèi)離子間的靜電斥力作用,同時又由于陰離子表面活性劑AES的表面活性高于非離子表面活性劑OP-10和TX,故使其表面活性有所提高。3aes與op-10的復(fù)配體系的表面/界面張力3.1AES、OP-10和TX的臨界膠束濃度分別為:4000mg.L-1、3000mg.L-1、4000mg.L-1;相應(yīng)的表面/界面張力分別為:29.3mN.m-1與0.015mN.m-1;33.7mN.m-1與0.232mN.m-1;34.1mN.m-1與0.230mN.m-1。當(dāng)AES與OP-10的質(zhì)量比為8:2,總質(zhì)量濃度為7000mg.L-1時,表面/界面張力均達到最低值32.1mN.m-1與0.079mN.m-1;當(dāng)AES與TX的質(zhì)量比為6:4,總質(zhì)量濃度為7000mg.L-1時,表面/界面張力均達到最低值29.4mN.m-1與0.058mN.m-1。3.2