烷基苯磺酸盐表面活性剂的界面性能研究.pdf

第32卷第1期
化学工业与工.程技术
Vol 32 No
2011年2月
Journal of Chemicat Industry & Engineering
Feb.2011
研究与开
烷基苯磺酸盐表面活性剂的界面性能研究
杨昭,王福平,李钢,李岳祥,张国芳,郑洲
(大庆石油学院华瑞学院,黑龙江哈尔滨150027)
摘要:通过合成碳链长度不同的4种烷基苯磺酸盐表面活性剂,研究了复配表面活性判质量分数
Na2CO质量分数、正成醇体积分数对油/水界面张力的影响。结果表明,复配表面活性剂质量分数在
0.1%~0.3%范問内,界面张力较低;Na2CO3质量分数为0,6%时,界面张力较低,且最低界面张力达
到超低(3.1×101mN/m);正戊醇的最佳体积分数为1.6%。
关词:烷基苯;磺酸盐;表面活性剂;界面张力
中图分类号:TQ423文献标识码:A文编号:1006-7906(2011)01-0001-03
Research on interface performance of alkyl benzene sulfonate surfactant
YANG Zhao, WANG Fuping, LI Gang, LI Yueriang, ZHANG Guofang, ZHENG Zhou
(Daqing Petroleum Institute, Huarui Institute, Harbin 150027, China)
Abstract Four kinds of alkyl benzene sulfonate surfactants with different length of carbon chain are prepared. The effects
of mass fraction of surfactants, mass fraction of Na C(, and volume fraction of n-pentanol on the oil/water interfacial tension
are studied. The results show that the interfacial tension is lower when the mass fraction of surfactants is 0.1%-0.3%, mass
fraction of Na: CO, is 0. 6%, volume fraction of n-pentanol is 1.6%. The lowest interfacial tension is 3.110- MN/m
Key words: Alkyl benzene; Sulfonate; Surfactant; Interfacial tension
近年来,石油磺酸盐、烷棊苯磺酸盐和重烷基苯链长为十二、十四、十六、十八的直链α-烯烃(美
磺酸盐以及复配型表面活性剂在油田上已得到广泛国),聚丙烯酰胺(1.2×102≤W<1.6×107,大庆炼
应用。目前,国内用于复合驱的活性剂主要是石化公司),均为エ业品;大庆油田采油一厂脱水脱气
油磺酸盐,国内外对于石油磺酸盐的合成工艺及应原油,密度0.8757g/cm3;烷基苯磺酸盐自
用等进行了大量的研究2-?,本研究以直链a-烯制
合成路线见式1,经两相滴定法测定纯
烃、苯、氯磺酸、氢氧化钠等为原料,经傅一克烷基化、度均达到90%以上。
磺化、中和反应,合成了碳链长度不同的4种烷碁魅
R1-CH-RA
RI-CH-R4
磺酸盐表面活性剂,并研究了复配表面活性剂质量
R?-CHCI
HSO CI
AICI3/H(,△
5~10℃
分数、Na2CO)质量分数和正戊醇体积分数对油/水
S為H
界面张力的影响
RI-CH-R2
主要仪器与试剂
有机合成仪(天津玻璃仪器厂):超级恒温水浴
SO Na
(辽阳恒温仪器厂);加热套(海安科研仪器厂);旋转
蒸发器(上海申胜生物技术有限公司);电子天平(北
收稿日期:2010-06
甚金项目:国家重点辖础研究发展规划(973)项目
京赛多利斯仪器系统公司); MODEL-500旋滴界(20020,龙江省研究生创新科研项目(Y」SCX2008
面张力仪(美国)。
044HIJ)资助
作者简介:杨昭(1980-),男,硕士,助教,主要从事油田应用
无水三氯化铝、氯璜酸(纯度99.7%)、氢氧化化学方南的研究
钠、氯化钠、碳酸钠均为分析纯;苯(大庆石化总厂),
E-mail:yzofhaerbin@163.com.
万方数据
化学工业与工程技术
2011年第32卷第1期
2烷基苯磺酸盐的界面性能
测试条件:(1)大庆油田采油一厂脱水脱气原
油,密度0.8757g/cm3;(2)体系采用相同的温度45
0.1
℃,该温度为大庆油田地下温度;(3)溶剂为二次蒸
z
0.0
馏水。
080
1.00%
2.1复配栽面活性剂质量分数对油/水平衡界面张
0,00t
力的影响
20
80
在Na2CO3质量分数0.6%、正成醇体积分数
图2碳酸钠质量分数对界面张力的影响
2.0%的条件下,改变复配表面活性剂质量分数(4
由图2可见,界面张力很快降到最低,然后随时
种烷基苯磺酸盐质量分数均为25%,下同),实验结
间的延长缓慢上升。这是由于原油中含有的活性物
果如图1所示
质与碱发生反应生成原油自身的表面活性剂,它能
够很好地辅助复合体系中外加的表面活性剂,即帮
0.065
助其吸附在油/水界面上,从而达到降低界面张力的
0.060
作用。但随着接触时间的延长,原油中的活性物质
0.050
不断与碱发生反应并最终耗尽,同时这种原油自身
0.045
生成的表面活性剂也在不断地向周围溶液扩散,最
0.035
终在油/水界面以一个最小值达到动态吸附平衡。
0
正是由于原油中活性物质的不断消耗和扩散,才使
复配表面活性剂质量分数,%
得界面张力从最低值不断上升;另外,原油虽不溶于
图1复配表面活性剂质量分数对界面张力的影响
水,但实际上由于表面活性剂的加入,经过一段时间
由图1可见,平衡界面张力随复配表面活性剂还是有少许溶解,互溶达饱和后,铺展系数就会改
升。这是由于复配变?原油未溶解和溶解饱和的铺展系数均为正,但
表面活性剂质量分数较低时,在油/水界面上吸附的溶解饱和的铺展系数比未溶解的有所减小,此时已
表面活性剂分子较少,分子排列不够紧密且不规则,
铺展的原油油滴就会收缩,形成“透镜”状油滴2
界面张力较大;质量分数增大时,油/水界面上吸附即界面张力随时间缓慢上升。由图2也可看出,
的分子逐渐增多,分子排列变得紧密而整齐,界面张aCO。质量分数为0.6%时,界面张力较低,且最
力急剧下降,此时溶液内部的表面活性剂分子也三低界面张力达到超低(3.1×10-mN/m)
三两两地将亲油基靠在一起向多聚体过渡,达到吸
2.3醇结构及体积分数对油/水界面张力的影响
附饱和时,整个界面被栅式表面活性剂分子覆盖,界
在复配表面活性剂质量分数0.2%、Na2CO3质