幾種表面活性劑的洗油性能研究

霍月青 劉曉臣 張和平 張玉林 冀創(chuàng)新 牛金平

（中國(guó)日用化學(xué)研究院有限公司，山西 太原，030001）

前言

按照清洗機(jī)理的不同，水基清洗劑可分為乳化型和剝油型。乳化型清洗劑主要靠表面活性劑的乳化作用將油分散在水中，清洗速度快，但洗后污水處理困難，清洗劑消耗量大，目前常用的水基清洗劑一般均為乳化型。剝油型表面活性劑靠表面活性劑對(duì)基質(zhì)表面的潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)、對(duì)油污的滲透、分散等作用清洗油污，清洗劑用量低、洗后油水易分離，但清洗速度較乳化型慢，且不適用于噴淋清洗。

在清洗的過程中，由于外力作用，表面活性劑往往會(huì)產(chǎn)生大量泡沫，從而影響清洗效果，過量泡沫升起會(huì)導(dǎo)致工業(yè)液溢出，造成物料浪費(fèi)、清洗成本提高。且泡沫過多會(huì)造成漂洗困難，油水難分離，加重環(huán)境污染[5-7]。因此，在保證清洗效果的前提下，應(yīng)盡量降低清洗劑在工作條件下的泡沫。

為便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，本文以親水基質(zhì)玻璃表面為清洗對(duì)象，研究了幾種常用陰離子及非離子表面活性劑和幾種新型表面活性劑對(duì)孤東原油的清洗效果，并對(duì)其界面張力和泡沫性能進(jìn)行了研究。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

LN-1、LN-2，含量20%，UST-102，含量50%，自制；直鏈烷基苯磺酸鈉（LAS，由磺酸中和制得），含量大于96%，自制；CY-2，含量為75%，自制；SNS-80，含量70%，脂肪酸甲酯乙氧基化物（FMEE-24-09），脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO7、AEO9），異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚（1307、1309），中輕日化科技有限公司；異十醇聚氧乙烯醚（1007、1009），浙江凱德化工有限公司；烷基糖苷（C0810APG、C1214APG），含量50%，上海發(fā)凱化工有限公司。

孤東原油，采自勝利油田孤東采油廠，密度為0.8136g/cm3；石油醚為分析純；實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。

高溫振蕩油浴，金壇市國(guó)旺試驗(yàn)儀器廠；TX-500C界面張力儀，測(cè)量范圍：10-5～1mN/m；ES-120J電子分析天平，沈陽(yáng)龍騰電子有限公司，精度：0.1mg。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 振蕩清洗實(shí)驗(yàn)

在大地坐標(biāo)系下，設(shè)導(dǎo)航衛(wèi)星的方位角為αrs，俯仰角為βrs，忽略目標(biāo)和接收機(jī)之間的距離，認(rèn)為未偏轉(zhuǎn)前的機(jī)體坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系重合，則在偏轉(zhuǎn)后機(jī)體坐標(biāo)系中的方位角為

（1）油樣準(zhǔn)備

稱取50g孤東原油于100mL燒杯中，加入20mL石油醚稀釋，攪拌均勻，作為待清洗油樣備用。

（2）洗油實(shí)驗(yàn)

取10mL配制好的表面活性劑溶液，用玻璃棒引流至各玻璃瓶中，蓋緊瓶蓋，拍照記錄溶液與油樣的初始狀態(tài)；將樣品置于振蕩水浴中，調(diào)整振蕩速度200次/min，同時(shí)開始計(jì)時(shí)；觀察樣品瓶表面油膜的變化情況并取出拍照記錄。

1.2.2 泡沫性能的測(cè)定

用去離子水配制活性物濃度為1g/L的表面活性劑溶液，取50mL去離子水配制的待測(cè)表面活性劑水溶液倒入250mL具塞量筒中，上下劇烈振蕩50次（振蕩時(shí)間約18～20s），記錄泡沫體積隨時(shí)間的變化。25.0±1.0℃下測(cè)定，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)試3次，取算數(shù)平均值。

1.2.3 界面張力的測(cè)定

表面活性劑水溶液/煤油間界面張力用旋轉(zhuǎn)滴法測(cè)定，油水未經(jīng)預(yù)平衡。

測(cè)定條件：旋轉(zhuǎn)速度：3000r/min，溫度：30±0.1℃，表面活性劑濃度：1g/L。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同表面活性劑對(duì)玻璃表面油污的清洗效果

為了考察不同表面活性劑對(duì)油污的清洗效果，選取了12種不同結(jié)構(gòu)的陰離子和非離子表面活性劑進(jìn)行洗油實(shí)驗(yàn)。各表面活性劑溶液的活性物質(zhì)量濃度均為10g/L。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

由圖1可以看出：LN-1、UST-102、C1214APG對(duì)孤東原油的乳化能力最強(qiáng)，洗油速度最快；LN-2次之；1307和AEO9對(duì)孤東原油也具有一定的乳化能力。其余樣品基本無(wú)乳化現(xiàn)象，但可剝離瓶底大部分原油，清洗速度較乳化型慢。

圖1 不同表面活性劑對(duì)孤東原油的清洗效果

為了研究乳化能力與表面活性劑結(jié)構(gòu)間的關(guān)系，選取了6種不同碳鏈長(zhǎng)度、不同EO數(shù)的非離子表面活性劑進(jìn)行洗油實(shí)驗(yàn)，每種表面活性劑水溶液的活性物質(zhì)量濃度均為10g/L。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

由圖2可以看出：直鏈醇醚AEO9的乳化能力優(yōu)于AEO7；支鏈醇醚1007的乳化能力強(qiáng)于1009，1307的乳化能力強(qiáng)于1309；6種醇醚中1307乳化能力最強(qiáng)。這可能與1307的HLB值較低有關(guān)。

圖2 不同非離子表面活性劑對(duì)孤東原油的清洗效果

2.2 泡沫

圖3是上述幾種表面活性劑的泡沫體積隨時(shí)間的變化。從圖中可以看出：LN-1的泡沫量遠(yuǎn)低于其余表面活性劑，且5min內(nèi)泡沫量可降至30mL左右，是一種優(yōu)良的低泡產(chǎn)品。1009、1307、FMEE-24-09次之，泡沫量為L(zhǎng)N-1的2~3倍；LN-2、UST-102、C1214APG、SNS-80和AEO9的泡沫量為L(zhǎng)N-1的3~4倍；CY-2泡沫量與常規(guī)非離子表面活性劑相近，但其泡沫質(zhì)地疏松，易消泡；LAS和C0810APG泡沫量最高，且消泡速度慢。

圖3 不同表面活性劑對(duì)孤東原油的清洗效果

2.3 界面張力

為了研究表面活性劑的乳化能力與界面張力的關(guān)系，測(cè)定了幾種非離子表面活性劑和三種新型表面活性劑與煤油間的界面張力。結(jié)果如圖4、圖5所示。

圖4為幾種非離子表面活性劑與煤油間的界面張力。由圖可以看出：1007、1009、AEO7、AEO9、1307和1309與煤油間界面張力無(wú)顯著差異，均在10-1數(shù)量級(jí)。C1214APG與煤油間界面張力最低，為10-2數(shù)量級(jí)。且C1214APG的乳化能力明顯強(qiáng)于其他幾種非離子表面活性劑，由此推測(cè)：低界面張力與乳化能力具有一定的相關(guān)性。

圖4 幾種非離子表面活性劑與煤油間的界面張力

圖5 三種新型表面活性劑與煤油間的界面張力

為了驗(yàn)證上述說(shuō)法，測(cè)定了三種自制表面活性劑與煤油間的界面張力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：三種產(chǎn)品與煤油間界面張力均可達(dá)10-3數(shù)量級(jí)。其中UST-102界面張力最低，LN-1與LN-2界面張力相近，但LN-1與UST-102的乳化能力明顯強(qiáng)于LN-2，說(shuō)明低界面張力與乳化能力非正相關(guān)，但對(duì)乳化劑的篩選具有一定的指導(dǎo)作用。

3 結(jié)論

（1）LN-1、UST-102、C1214APG對(duì)孤東原油有良好的乳化能力，可有效清洗剝離玻璃表面的孤東原油；

（2）LN-1、LN-2、UST-102與煤油間界面張力可達(dá)10-3數(shù)量級(jí)，C1214APG與煤油間界面張力可達(dá)10-2數(shù)量級(jí)，低界面張力與強(qiáng)乳化能力存在一定的相關(guān)性；

（3）LN-1泡沫低、對(duì)原油乳化能力強(qiáng)、與原油間界面張力可達(dá)到10-3數(shù)量級(jí)，是一種性能優(yōu)良的低泡乳化型油污清洗劑，可用于工業(yè)清洗、驅(qū)油劑等領(lǐng)域。