十二烷基硫酸鈉和OP－10復(fù)配體系定量研究

石東坡，鄭延成，黃 倩（長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州434023）

十二烷基硫酸鈉和OP－10復(fù)配體系定量研究

石東坡，鄭延成，黃 倩（長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州434023）

研究并建立了十二烷基硫酸鈉（簡稱SDS）和非離子表面活性劑OP－10復(fù)配體系中兩種表面活性劑的含量測定方法。分別采用相滴定法和分光光度法測定復(fù)配體系中SDS和非離子表面活性劑OP－10的含量，考察了復(fù)配體系中兩種表面活性劑的相互干擾作用對各自定量的影響，對復(fù)配體系的定量條件、指示劑的用量、無機鹽（Na2SO4、KCl）的影響等因素進行研究。結(jié)果表明，OP－10對SDS的定量影響很小，但是SDS對OP－10的定量影響較大，當(dāng)SDS含量達到0.8～1.0g/L時，其對OP－10定量的干擾作用相同，在此范圍內(nèi)，復(fù)配體系中OP－10的質(zhì)量濃度與吸光度呈正比。該方法操作簡便、快速、準(zhǔn)確、可靠性強，能分別測定復(fù)配體系中兩種表面活性劑的含量。

十二烷基硫酸鈉（SDS）；非離子表面活性劑OP－10；復(fù)配表面活性劑；定量分析

驅(qū)油用表面活性劑定量研究是石油化工領(lǐng)域的焦點和前沿課題［1～3］。目前，三次采油中最廣泛應(yīng)用的表面活性劑是陰離子類表面活性劑［4～6］，對陰離子表面活性劑進行深入研究意義重大。采用陰離子與非離子表面活性劑復(fù)配后的混合體系可產(chǎn)生更低界面張力，并且所需要的濃度比組成該混合體系的單一表面活性劑組分溶液所需要的濃度都低，因而具有更好的效果和應(yīng)用前景［7～9］。復(fù)配體系中非離子表面活性劑和陰離子含量的分別測定對于驅(qū)油研究、吸附滯留研究、明確表面活性劑的投料比、分析和準(zhǔn)確定量原油采出液中以及石油中殘留表面活性劑的含量等都具有重要的實際意義。

純陰離子表面活性劑可用滴定法［10］、液相色譜法［11，12］等定量。但此方法應(yīng)用于非離子與陰離子表面活性劑復(fù)配體系時，非離子對陰離子的定量將可能產(chǎn)生不利影響。測定非離子表面活性劑常采用液相色譜法［13］和光譜法［14］，但是在有陰離子表面活性劑干擾下，該方法測定非離子的準(zhǔn)確度仍有待進一步研究。因此，如何發(fā)展新的方法準(zhǔn)確地測定非離子與陰離子復(fù)配表面活性劑中各組分的含量已成為這個領(lǐng)域具有挑戰(zhàn)性和重要性的一項課題。

筆者研究十二烷基硫酸鈉（簡稱SDS）和非離子表面活性劑OP－10混合溶液的相互干擾作用對這兩種表面活性劑各自定量的影響，通過修正分析條件來消除SDS和OP－10之間的相互作用，以保證在二者存在干擾作用的情況下對SDS和OP－10分別進行準(zhǔn)確定量，并對方法中一些可能的影響因素進行了研究。

1 方法原理

無干擾條件下聚氧乙烯（POE）系非離子活性物，可用硫氰酸鈷鹽分光光度法（比色法）定量。POE系非離子活性物與硫氰酸鈷鹽反應(yīng)生成的藍色絡(luò)合物，此絡(luò)合物溶于二氯甲烷中，并能迅速從水溶液中被萃取出來，其顏色強度與非離子活性物的濃度成線性關(guān)系，可根據(jù)此關(guān)系繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線對非離子活性物進行定量。但是，當(dāng)有陰離子表面活性劑存在時，陰離子會干擾非離子的含量測定（分光光度法）。產(chǎn)生干擾的可能因素有兩點：一是陰離子表面活性劑自身的吸光度對非離子表面活性劑的定量產(chǎn)生影響；二是陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑之間的相互干擾作用對非離子表面活性劑的吸光度產(chǎn)生影響。

針對這些問題，試驗采用可見光定量（分光光度法），可見光波長能量遠低于紫外光，SDS在此波長范圍內(nèi)不會產(chǎn)生吸收峰，其自身吸光度極低，對非離子表面活性劑定量影響可忽略。試驗發(fā)現(xiàn)，SDS對非離子表面活性劑定量確實可產(chǎn)生干擾。但是，在某一特定的SDS含量范圍內(nèi)，其對非離子定量的干擾作用相同，即在此含量范圍內(nèi)，繪制出的復(fù)配體系中非離子表面活性劑OP－10的質(zhì)量濃度與吸光度曲線應(yīng)該呈線性關(guān)系，可根據(jù)此曲線準(zhǔn)確測定非離子表面活性劑OP－10的含量。

“SDS＋OP－10”復(fù)配表面活性劑中SDS含量測定采用兩相滴定法，與單獨測定SDS的方法相似。試驗發(fā)現(xiàn)，有非離子存在時，SDS也可被準(zhǔn)確滴定。

2 試驗部分

2.1 試驗藥品及試劑

1）試驗藥品 試驗所用藥品如下：硝酸鈷、硫氰酸銨、氯化鉀、二氯甲烷、異丙醇、SDS、正丙醇、二氯甲烷、無水乙醇，均為化學(xué)純或分析純。

2）試劑配制 試劑配制步驟如下：①CTMA標(biāo)準(zhǔn)溶液。配制濃度為0.001mol/L的CTMA標(biāo)準(zhǔn)溶液500ml。CTMA標(biāo)準(zhǔn)溶液采用四苯硼鈉標(biāo)定。②溴甲酚綠指示液。配制質(zhì)量分數(shù)W＝0.003%的溴甲酚綠水溶液。③硫氰酸鈷鹽。稱取硝酸鈷30g，硫氰酸銨200g，氯化鉀200g，配制成1000ml溶液。④酸性磷酸緩沖液體。稱取100g磷酸二氫鉀，稀釋到1000ml。⑤非離子表面活性劑貯備液。將1.00g非離子表面活性劑（OP－10）稀釋到250ml；取50ml該溶液加20ml酸性磷酸緩沖液，稀釋到100ml；此溶液質(zhì)量濃度為2g/L。⑥陰離子貯備液。將1.00g活性物的純陰離子表面活性劑（SDS）稀釋到250ml；取50ml該貯備液稀釋到100ml，此溶液質(zhì)量濃度為2g/L。

2.2 試驗方法

2.2.1 “SDS＋OP－10”復(fù)配表面活性劑中SDS含量測定

取一定量的“SDS＋OP－10”復(fù)配表面活性劑試樣于100ml具塞量筒中，加入蒸餾水和5滴指示劑，并使水相保持30ml，再加入二氯甲烷15ml，搖勻后用配制的標(biāo)準(zhǔn)CTMA溶液滴定，至藍綠色從上層徐徐移向下層，當(dāng)上層變?yōu)闊o色時為滴定終點。同時作空白試驗。根據(jù)滴定結(jié)果計算SDS的濃度。

2.2.2 “SDS＋OP－10”復(fù)配表面活性劑中非離子含量測定

試驗主要研究“SDS＋OP－10”標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。通過研究存在陰離子時溶液的吸光度與非離子含量的關(guān)系，建立該曲線。

非離子表面活性劑OP－10與硫氰酸鈷鹽反應(yīng)生成藍色的絡(luò)合物，此絡(luò)合物可溶于二氯甲烷中。用二氯甲烷做參比，在640nm處測定復(fù)配非離子表面活性劑含量：保持體系中非離子含量0.4g/L不變，添加SDS含量達到0.8～1.0g/L時，此時非離子表面活性劑OP－10的吸光度幾乎不變化，吸光度曲線在此范圍內(nèi)達到平坦。

按上述得到的結(jié)果，保持溶液SDS濃度不變，逐漸改變體系中非離子表面活性劑OP－10的含量，測定其吸光度，繪制SDS＋OP－10復(fù)配體系標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù)曲線即可測定該復(fù)配體系中非離子的含量。

3 結(jié)果與討論

3.1 “SDS＋OP－10”復(fù)配表面活性劑中SDS含量測定結(jié)果

3.1.1 OP－10含量對復(fù)配體系中SDS定量的影響

對不同含量配比的SDS和OP－10非離子復(fù)配體系進行兩相滴定，測定SDS的含量，結(jié)果見表1。

表1表明，“SDS＋OP－10”復(fù)配體系中，非離子對SDS濃度測定結(jié)果誤差很小。當(dāng)非離子表面活性劑OP－10濃度在0.01～1.0g/L范圍內(nèi)，SDS測定濃度與實際含量很接近，可采用此方法準(zhǔn)確測定復(fù)配體系中SDS的含量。

表1 復(fù)配體系中SDS定量

3.1.2 溴甲酚綠用量對復(fù)配體系中SDS定量影響

采用滴定法定量SDS時，指示劑溴甲酚綠用量對復(fù)配體系中SDS定量的影響見表2。

表2 指示劑用量

從表2可看出，復(fù)配體系取樣量為5ml時，溴甲酚綠的合適用量為5滴，非離子含量對指示劑用量無影響。

3.1.3 無機鹽對測定復(fù)配體系中SDS的影響

為了使表面活性劑驅(qū)油體系有好的界面活性和驅(qū)油能力，往往需要在體系中加入一些無機電解質(zhì)，體系在驅(qū)油過程中也會接觸到各種無機鹽，因此有必要考察無機鹽對測定的干擾。這里主要考察了Na2SO4、KCl對測定結(jié)果的影響，結(jié)果見表3。

表3 無機鹽對測定復(fù)配體系中SDS的影響

表3表明，在“SDS＋OP－10”復(fù)配體系中，當(dāng)無機鹽濃度在0.1～10g/L范圍內(nèi)，SDS測定濃度與實際含量仍然很接近，表明無機鹽Na2SO4、KCl對SDS的定量分析皆無影響。

3.2 “SDS＋OP－10”復(fù)配表面活性劑中OP－10含量測定結(jié)果

3.2.1 SDS含量對OP－10表面活性劑定量的影響

研究了在“SDS＋OP－10”二元復(fù)配體系中，陰離子表面活性劑SDS對復(fù)配體系中非離子表面活性劑OP－10定量的干擾作用，結(jié)果如圖1。

圖1 SDS對非離子表面活性劑定量影響

從圖1可以看出，逐漸增大SDS的質(zhì)量濃度，非離子表面活性劑OP－10吸光度（ABS）發(fā)生顯著變化，表明陰離子表面活性劑SDS的存在對非離子表面活性劑OP－10測定結(jié)果有影響。但是，保持復(fù)配體系中非離子表面活性劑OP－10含量不變，SDS質(zhì)量濃度達到0.8～1.0g/L時，非離子表面活性劑OP－10的吸光度幾乎不變化，吸光度曲線在此范圍內(nèi)比較平坦，表明在這一特定的SDS含量范圍內(nèi)，SDS對非離子定量的干擾作用相同；即在此SDS含量范圍內(nèi)，理論上繪制出的復(fù)配體系中非離子表面活性劑OP－10的質(zhì)量濃度與吸光度曲線應(yīng)該呈線性關(guān)系，非離子表面活性劑OP－10的含量能夠被準(zhǔn)確測定。

按圖1得到的結(jié)果，保持復(fù)配表面活性劑體系中SDS的質(zhì)量濃度為0.8g/L不變，逐漸改變體系中非離子表面活性劑OP－10的含量，測定其吸光度，繪制SDS＋OP－10復(fù)配體系標(biāo)準(zhǔn)曲線（圖2）。

圖2 復(fù)配體系中非離子表面活性劑OP－10復(fù)配體系標(biāo)準(zhǔn)曲線

從圖2可知，SDS的質(zhì)量濃度為0.8g/L時，繪制出的復(fù)配體系中非離子表面活性劑OP－10的質(zhì)量濃度與吸光度曲線的確呈線性關(guān)系，直線的相關(guān)系數(shù)達到0.9918。繪制出該曲線后，當(dāng)SDS質(zhì)量濃度范圍在0.8～1.0g/L時，根據(jù)圖2中所示的曲線方程，即可準(zhǔn)確測定未知復(fù)配體系中非離子表面活性劑OP－10的含量。

3.2.2 無機鹽對測定復(fù)配體系中非離子濃度的影響

無機鹽對測定復(fù)配體系中非離子濃度不會產(chǎn)生影響。這主要是因為在測定復(fù)配體系中非離子濃度時，進行分光光度法測定的是二氯甲烷有機相，而無機鹽主要存在于水相中。試驗中加入少量的無機鹽，結(jié)果表明，無機鹽對測定結(jié)果不產(chǎn)生影響。

3.2.3 方法的可靠性驗證

為了驗證該測定方法的可靠性，用該法測定了已知濃度復(fù)配體系中的非離子含量。測定結(jié)果見表4。

表4 復(fù)配體系中非離子濃度測定結(jié)果

從表4可以看出，對于2種表面活性劑復(fù)配體系，當(dāng)SDS的質(zhì)量濃度為0.8g/L時，非離子表面活性劑OP－10的質(zhì)量濃度測定值與實際值之間的偏差很小。表明該方法是可行的。

4 結(jié) 論

通過對“SDS＋OP－10”復(fù)配體系中的2種表面活性劑的含量測定研究，得出如下結(jié)論：

1）該方法準(zhǔn)確、可靠性強，能分別測定“SDS＋OP－10”復(fù)配體系中2種表面活性劑的含量。也可以為其他“陰離子－非離子”二元復(fù)配體系定量提供參考。

2）復(fù)配體系中SDS可采用相滴定法定量，非離子表面活性劑OP－10對磺酸鹽含量測定結(jié)果干擾很小。

3）復(fù)配體系中SDS對非離子表面活性劑OP－10測定結(jié)果干擾較大。但是，在某一特定的SDS含量范圍內(nèi)，其對非離子定量的干擾作用相同，在此含量范圍內(nèi)，可采用分光光度法準(zhǔn)確測定非離子表面活性劑OP－10的含量。

4）指示劑溴甲酚綠用量能顯著影響復(fù)配體系中SDS測定終點的判斷。

5）無機鹽對“SDS＋OP－10”復(fù)配體系中的2種表面活性劑的含量測定干擾都較小，當(dāng)復(fù)配體系中含有無機鹽時，該方法仍然適用。

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Quantitative Study on Complex System of Sodium Dodecyl Sulfate（SDS）and Nonion Surfactant OP－10

SHI Dong－po，ZHENG Yan－cheng，HUANG Qian（College of Chemistry and Environmental Engineering，Yangtze University，Jingzhou434023，Hubei，China）

A new method was developed for the quantitative detection of complex system of SDS and non－ion surfactant OP－10.In the complex system，the concentration of the sulfonate was determined by two－phase titration method，and the concentration of the nonion surfactant was determined by spectrophotometry.Several factors such as the condition of the determination，the amount of the indicator，the amount of the inorganic salts（Na2SO4and KCl）as well as the effect of the interactions between SDS and nonion surfactant were investigated.The results indicate that nonion surfactant OP－10would not influence the determination of SDS，however，the determination of the nonion surfactant OP－10 was correlated significantly with the SDS.When the concentration of the SDS was within the range of 0.8～1.0g/L，the absorbance of the nonion surfactant OP－10varied directly with its concentration.This method is simple，convenient，accurate，reliable and the two surfactants could be determined by this method.

sodium dodecyl sulfate；nonion surfactant OP－10；compounded surfactant；quantitative analysis

TE39

A

1000－9752（2010）05－0124－05

2010－02－20

湖北省教育廳資助項目（Q20101303）；長江大學(xué)博士科研啟動基金資助項目（801090010116）。

石東坡（1981－），男，2003年安徽工程科技學(xué)院畢業(yè)，博士，講師，現(xiàn)主要從事應(yīng)用化學(xué)專業(yè)研究工作。

［編輯］ 蕭 雨