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堿是如何影響重烷基苯磺酸鹽體系的界面張力的？（二）
來源： 《日用化學(xué)工業(yè)》 瀏覽 10 次 發(fā)布時(shí)間:2026-04-01
結(jié)果與討論
NaOH與聚合物對大慶原油/水界面張力的影響：
以礦化度為4046 mg/L的大慶模擬地層水（組成見表1）配制HAB、HPAM與NaOH的三元復(fù)合體系，用界面張力儀測試三元體系與大慶原油間的界面張力。固定HAB的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%，考察HPAM與NaOH用量對界面張力的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。
表2 堿和聚合物用量對油/水界面張力的影響
| ρ(HPAM)/(mg·L-1) | w(NaOH)/% | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0.3 | 0.6 | 0.8 | 1.0 | 1.2 | |
| 0 | 3.33 | 1.34×10-1 | 4.38×10-2 | 3.44×10-3 | 2.40×10-3 | 6.77×10-3 |
| 600 | 2.58 | 1.21×10-1 | 4.07×10-2 | 3.19×10-3 | 4.30×10-3 | 5.02×10-3 |
| 800 | 3.73 | 1.26×10-1 | 4.37×10-2 | 4.45×10-3 | 3.52×10-3 | 5.43×10-3 |
| 1000 | 3.41 | 1.30×10-1 | 4.76×10-2 | 3.89×10-3 | 3.52×10-3 | 5.72×10-3 |
| 1200 | 2.62 | 1.16×10-1 | 4.65×10-2 | 4.23×10-3 | 3.71×10-3 | 5.36×10-3 |
由表2可知，聚合物質(zhì)量濃度一定時(shí)，隨著堿用量的增加，油/水界面張力先明顯下降后又上升，且在堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.8%時(shí)，體系的界面張力才達(dá)到超低狀態(tài)（10-3 mN/m數(shù)量級）；在NaOH用量一定時(shí)，聚合物質(zhì)量濃度的變化對界面張力沒有明顯的影響。
原油中石油酸的含量通常用酸值（每克油滴定消耗KOH的毫克數(shù)）間接表示。大慶油田原油為低酸值的石蠟基原油（0.06 mg/g），依據(jù)中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所對大慶原油進(jìn)行分離分析的結(jié)果可知，一般的烷烴對降低油/水界面張力并無貢獻(xiàn)，酸性組分中，正構(gòu)酸對降低界面張力的貢獻(xiàn)也很小，異構(gòu)酸則是界面張力降低的主要貢獻(xiàn)者，而異構(gòu)酸在酸性組分中所占的比例很小。利用旋轉(zhuǎn)滴法測定界面張力時(shí)，通常需要在0.3 mL的表面活性劑溶液中加入約0.002 mL的原油進(jìn)行測定，在這種情況下，原油中的異構(gòu)酸即使全部溶出進(jìn)入水相并與堿反應(yīng)生成自表面活性劑，其生成量與溶液中原有的表面活性劑用量相比也是微乎其微的。因此，如此低濃度的異構(gòu)酸與堿反應(yīng)生成的自表面活性劑是否能夠決定體系最終的界面張力值需進(jìn)一步研究。
NaOH對無酸油/水界面張力的影響：
以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的HAB溶液為水相，無酸直餾柴油為油相，考察改變NaOH的用量對油/水界面張力的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1。
由圖1可知，隨著堿用量的增加，直餾柴油/水的界面張力逐漸降低，NaOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%時(shí)，界面張力達(dá)到超低值，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%時(shí)界面張力仍保持在超低值。以往文獻(xiàn)報(bào)道，含有堿的表面活性劑驅(qū)油體系能使油/水界面張力降低，是因?yàn)閴A可以與原油中酸性物質(zhì)反應(yīng)，生成自表面活性劑，可以輔助溶液中原有的表面活性劑使界面張力降低甚至達(dá)到超低，這種說法已經(jīng)得到廣泛地認(rèn)可。實(shí)驗(yàn)中脫酸直餾柴油幾乎不含酸性組分，并沒有自表面活性劑生成，但隨著堿用量的增加，油/水界面張力逐漸降低，最后達(dá)到超低值，可以初步判斷，原油中的酸性組分與堿反應(yīng)生成自表面活性劑輔助降低油/水界面張力并不是油/水界面張力達(dá)到超低的唯一原因，還有其他因素能夠促使界面張力達(dá)到超低。
NaOH對表面活性劑體系碳數(shù)最低值的影響：
圖2為不同比例混合表面活性劑的Nmin值。由圖2可知，HA的Nmin值為13，HB的Nmin值小于或等于6，當(dāng)HA與HB的質(zhì)量比為7:2、2:1、1:1、1:2、2:5和1:7時(shí)，相應(yīng)的混合表面活性劑的Nmin值分別為12、11、10、9、8和7。
在測定直餾柴油與HA和HB的比值不同的表面活性劑體系間的界面張力時(shí)發(fā)現(xiàn)，HA與HB的比值為1:2時(shí)，油/水界面張力最低，因此可以判斷出直餾柴油的EACN值為9。
Nmin與EACN的比值越接近1，油/水體系的界面張力越容易達(dá)到超低，此方法通常用來篩選能夠形成超低界面張力的表面活性劑體系。圖3為具有代表性的3個(gè)堿用量的HAB溶液與一系列烷烴間的界面張力，研究堿的加入對所配制HAB體系的Nmin的影響，通過不同的Nmin與EACN的比值的對比，考察堿用量對烷烴/水界面張力的影響。
由圖3可知，隨著堿用量的增加，HAB溶液的Nmin值從13變?yōu)?，Nmin與EACN的比值從13/9變到1，即Nmin與EACN的比值更接近1，相應(yīng)的界面張力也變得更低。對于混合表面活性劑體系來說，Nmin值雖然宏觀上表現(xiàn)出一個(gè)值，而實(shí)質(zhì)上是通過組成此混合表面活性劑體系中幾種表面活性劑的Nmin值通過計(jì)算平均值得到的。實(shí)驗(yàn)中所用到的重烷基苯磺酸鈉是一種混合表面活性劑，主要是由單烷基苯磺酸鈉、二烷基苯磺酸鈉、多烷基苯磺酸鈉以及烷基萘磺酸鈉等幾種磺酸鹽表面活性劑組成的，因此可以推斷出，堿的加入改變了實(shí)驗(yàn)中表面活性劑HAB中每種表面活性劑的Nmin值，HAB溶液的Nmin值也就發(fā)生了變化，當(dāng)堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%時(shí)，HAB溶液的Nmin值變?yōu)?，如圖1所示，HAB溶液與直餾柴油間的界面張力達(dá)到超低。
結(jié)論
研究了堿對重烷基苯磺酸鹽體系的界面張力的影響。結(jié)果表明，NaOH的加入可使重烷基苯磺酸鹽體系/脫酸直餾柴油間的界面張力降低，它通過改變重烷基苯磺酸鹽體系的最小烷烴碳數(shù)，從而影響界面張力。