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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 656 次 發(fā)布時間: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，實驗結(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，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)達到0.8%時，體系的界面張力才達到超低狀態(tài)（10-3 mN/m數(shù)量級）；在NaOH用量一定時，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，酸性組分中，正構(gòu)酸對降低界面張力的貢獻也很小，異構(gòu)酸則是界面張力降低的主要貢獻者，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，通常需要在0.3 mL的表面活性劑溶液中加入約0.002 mL的原油進行測定，在這種情況下，原油中的異構(gòu)酸即使全部溶出進入水相并與堿反應(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，實驗結(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，界面張力達到超低值，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%時界面張力仍保持在超低值。以往文獻報道，含有堿的表面活性劑驅(qū)油體系能使油/水界面張力降低，是因為堿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到超低，這種說法已經(jīng)得到廣泛地認可。實驗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/水界面張力達到超低的唯一原因，還有其他因素能夠促使界面張力達到超低。
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，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發(fā)現(xiàn)，HA與HB的比值為1:2時，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)出一個值，而實質(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值通過計算平均值得到的。實驗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，堿的加入改變了實驗中表面活性劑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，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。