表面活性劑在油水界面吸附行為研究

付琛

[摘 要]表面活性劑的分子結構在調驅過程中對驅油效果具有重要的影響，降低油水界面張力的能力是選擇表面活性劑活性劑的首要指標。本文選擇油田常用的陰離子表面活性劑，研究不同極性基的表面活性劑在油水界面的吸附行為。

[關鍵詞]表面活性劑 油水界面 吸附 界面張力

中圖分類號：O647.31 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）05-0113-01

1 引言

目前我國大部分油田已進入高含水開發(fā)階段，水驅后殘余油分布越來越復雜。表面活性劑作為三次采油中的重要驅油劑，其分子結構對驅油效果具有重要的影響。本文選擇油田常用的陰離子表面活性劑，研究不同極性基的表面活性劑在油水界面的吸附行為，考察油相、溫度及無機鹽離子對表面活性劑界面活性的影響規(guī)律，探討不同類型的表面活性劑的適用條件，明確表面活性劑的耐鹽性能。

2 研究對象

油田常用的陰離子表面活性劑：十二烷基磺酸鈉（SAS），十二烷基苯磺酸鈉（SDBS），十二烷基硫酸鈉（SDS），聚氧乙烯月桂醇醚硫酸酯鈉（AES）。

3 研究內容

1.不同類型的表面活性劑在十二烷/水界面的界面張力

室溫條件下（25℃），油相為正十二烷，表面活性劑溶液濃度為0.7×10-2mol/L；測定四種表面活性劑在十二烷/水界面的界面張力，確定不同極性基對表面活性劑界面活性的影響規(guī)律。測試結果如圖2所示。

由圖2可知，在相同濃度條件下，AES分子極性基團最大，增大了水相界面的過渡區(qū)域，能夠更大程度的降低油水界面的能量，因此界面活性最高，而SAS分子的極性基最小，與水分子的作用較弱，因此降低界面張力的效果較差。四種表面活性劑在正十二烷/水界面的界面張力大小依次為IFTAES

2.測定表面活性劑在不同烷烴/水界面的界面張力

室溫條件下（25℃），分別以正辛烷、正癸烷、正十二烷以及正十六烷作為油相，表面活性劑溶液濃度為0.7×10-2mol/L，測定SDBS、SDS、AES在不同烷烴/水界面的界面張力，確定表面活性劑與烷烴的最佳配伍性。測試結果如圖3。

由圖3可知，三種表面活性劑在不同油相中界面張力的變化規(guī)律基本相同，即隨著烷烴鏈長度的增加，界面張力先減小后增加，并在癸烷/水界面處界面張力達到最低；隨著烷烴鏈長度的增加，SDBS分子界面張力變化較小；SDS分子在四種烷烴中的界面張力較其它兩種表面活性劑偏高，SDS降低油水界面張力的能力較差；在癸烷、十二烷界面處，AES分子的界面張力比SDBS分子小，但在辛烷、十六烷界面處，SDBS分子降低油水界面張力的能力較強。綜上，癸烷與疏水碳鏈長度為12的表面活性劑配伍性最好，能夠更好的降低油水界面張力。

3.陰離子表面活性劑的耐鹽性能研究

室溫條件下（25℃），表面活性劑溶液濃度為0.02 mol/L，表面活性劑選擇SDS和AES，分別測定不同鹽濃度下的界面張力。結果見圖4。

由圖4可知，隨著無機鹽濃度的增加，SDS與油相界面張力先減小后增大，在特定的無機鹽濃度下，體系界面張力會達到很低的值。這是因為加入無機鹽會在油水界面處的表面活性劑頭基附近吸附形成雙電層結構，屏蔽了陰離子表面活性劑頭基之間的靜電排斥，促使表面活性劑在油水界面的吸附量增加，從而使界面張力逐漸降低。但當無機鹽濃度太大時，界面處的雙電層被壓縮，使得界面處表面活性劑親水能力大幅度降低，從而導致體系界面張力值升高。從表1可知，SDS最適鹽度值較AES小。此外，對比表面活性劑與三種無機鹽離子的最適鹽度可知，鈣鹽、鎂鹽的濃度要遠小于鈉鹽，因此無機鹽離子對表面活性劑影響強度依次為：Ca2+>Mg2+>Na+。

小結

通過界面張力測量實驗，從不同角度考察了十二烷基磺酸鈉（SAS），十二烷基苯磺酸鈉（SDBS），十二烷基硫酸鈉（SDS）以及聚氧乙烯月桂醇醚硫酸酯鈉（AES）這四種表面活性劑在烷烴/水界面的界面張力變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)在室溫（25℃）條件下，四種表面活性劑都能夠降低正十二烷/水界面的界面張力，降低界面張力的能力依次為AES>SDBS>SDS>SAS。表面活性劑在不同烷烴/水界面的界面張力有所差異，隨著油相烷烴鏈長度的增加，表面活性劑與油水之間的界面張力先減小后增加，并在癸烷/水界面處界面張力達到最小。當有鹽離子存在時，加入少量無機鹽體系界面張力降低，加入大量無機鹽后體系界面張力升高；三種無機鹽離子的影響強度依次是：Ca2+>Mg2+>Na+。

參考文獻

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