表面活性剂混合溶液理论及其在油田化学中的应用

本文介绍了不同类型表面活性剂混合溶液的性质,着重讨论了表面活性剂混合溶液的理论及发展现状,指出了它在油田化学中应用的成效和美好的前景。     

混合表面活性剂分散纳米CeO2颗粒的协同效应

选用CTAB阳离子型和SDBS阴离子型分别与Tween80非离子型表面活性剂进行复配，通过Zeta电位、吸附等温线以及沉降性能测定，研究了混合表面活性剂对水相介质中纳米CeO2颗粒分散稳定性能影响的协同效应。结果表明：不同混合表面活性剂体系中纳米CeO2颗粒表现出不同的表面电性，从而影响其分散稳定行为；纳米CeO2颗粒对两种混合表面活性剂均有良好的吸附性能，但其吸附等温线形式有所不同；碱性条件下，混合表面活性剂能显著改善纳米CeO2颗粒的分散稳定性，其中SDBS与Tween 80的协同作用更为明显。     

阴阳离子表面活性剂复配自发形成囊泡的研究

采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵分别与阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、 十二烷基磺酸钠及十二烷基硫酸钠复配, 3种体系的水溶液在适当条件下均可自发形成囊泡. 结果表明, 虽然3种阴离子表面活性剂的分子结构相似, 但在与同一种阳离子表面活性剂复配形成囊泡时的复配比例及囊泡的稳定性却有很大区别. 考察了3种体系囊泡自发形成时的复配比例, 并探讨了囊泡的形成机理及其时间稳定性,利用负染TEM技术观察了囊泡的形貌.     

Gemini表面活性剂的合成及性能

以二苯乙烷和长碳链脂肪酰氯为原料合成出Gemini磺酸表面活性剂,通过核磁氢谱和红外光谱对化合物的结构进行表征,测定了其水溶液的表面张力,得出其表面张力曲线,进而算出其他相关参数.3种Gemini表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)值随烷基疏水碳链的增长而降低.与线性十二烷基苯磺酸钠(SDBS)相比,Gemini表面活性剂G12-2-12的C20值降低94.4%,CMC值降低91.3%.G12-2-12的饱和吸附面积(Amin)比对应单基表面活性剂的2倍降低27%,且Gemini表面活性剂在气液界面上排列更加紧密.     

十二烷基苯磺酸钠与聚丙烯酰胺在高岭土上的吸附

本文测定了十二烷基苯磺酸纳SDBS与部份水解聚丙烯酰胺HPAM混合溶液在高岭土上的吸附量,得到某组分浓度一定时,吸附量对另一组分浓度的扫描曲线,并根据聚合物、活性剂、溶剂及粘土间的相互作用,分析了吸附机理,其中粘土溶解或交换下来的高价阳离子(如Ca~(2+))在活性剂、聚合物或聚合物一胶束缔合物及粘土间的分配,是决定吸附量变化的主要因素;还有盐效应、竞争吸附、大分子粘滞效应等,亦是影响吸附量大小的重要因素。SDBS在纳型高岭土上的吸附符合Langmuir型吸附;混合体系中,当SDBS浓度远超过CMC值后,HPAM吸附量趋于零。     

表面活性剂对二茂铁催化非均相Fenton反应效能的影响

分别以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、聚乙烯醇(PVA)、吐温- 80(Tween-80)为代表,考察阴离子型、阳离子型和非离子型3种表面活性剂对二茂铁非均相Fenton体系中亚甲基蓝(MB)的去除率、羟基自由基(·OH)表观生成率的影响及其自身的降解情况.结果表明:反应完成时,无表面活性剂添加的空白组中,MB的剩余率为0.6％,·OH的表观生成率为83.4％.混合体系中的SDBS会降低·OH的表观生成速率且对MB的去除速率有较大的影响;PVA可加速MB的去除,提高·OH的表观生成率;Tween-80会降低·OH的表观生成速率,但反应结束后,混合体系中3种表面活性剂均有残留,不能完全去除.     

非理想二元混合表面活性剂体系的表面张力方程

将非理想混合吸附理论与Ｓｚｙｓｚｋｏｗｓｋｉ方程相结合,建立了非理想二元表面活性剂体系的表面张力方程,并提出了确定方程参数的单点实验法,从而可以根据单一表面的活性剂体系的γ－ｌｏｇＣ曲线和二元混合体系的一个表面张力数据预测不同体相组成的浓度时二元混合体系的表面张力。实验结果表明,所建方程对非理想二元混合表面活性剂体系具有广泛的适用性。     

复配表面活性剂溶液粘度性质的研究

在３０３．２±０．１Ｋ。测定十二烷基硫酸钠（以下简称ＳＤＳ）和十二烷基苯磺酸钠（以下简称ＳＤＢＳ）混合溶液对水的相对粘度以及无机盐Ｎａ２ＳＯ４对其粘度的影响。结果显示：混合液的粘度与单组分溶液的粘度之间不是简单的加和，这暗示复配溶液可能形成混合胶团。当用无机盐增粘时，溶液粘度显著增加，但其粘度增加有一定的限度，这些现象用表面活性剂分子结构的差别对所形成的胶团结构的影响，盐离子与表面活性剂胶团间的相互作用以及溶（活）度积效应来解释。     

Detection of infrared photons with a superconductor

A superconductor single photon detector based on NbN nanowire was fabricated using electron beam lithography （EBL） and reactive ion etching （RIE） for infrared photon detection. When biased well below its critical current at 4.2 K, NbN nanowire is very sensitive to the incident photons. Typical telecommunication photons with a wavelength of 1550 nm were detected by this detector. Data analysis indicates the repeating rate of the device with 200 nm NbN nanowire may be up to 100 MHz, and the quantum efficiency is about 0,01% when biased at 0.95/c.     

典型多环芳烃电化学可逆增溶作用研究

提出采用具有电化学开关特性的季铵盐实现对典型多环芳烃(PAHs)的可逆增溶,研究了十一烷基二茂铁三甲基溴化铵(FTMA)的电化学可逆特性及其对菲、芘、苊的增溶作用.结果表明:FTMA具有良好的电化学可逆特性,通过电化学氧化及还原作用,其在氧化态与还原态之间的转化效率可达到90%以上,临界胶束浓度(CMC)及表面张力在2种状态时也发生了极大变化;FTMA对菲、芘、苊具有显著的增溶作用,且增溶作用大小顺序为芘>菲>苊;经电化学氧化之后FTMA失去表面活性及增溶能力,FTMA对3种PAHs的摩尔增溶比均降低了85%以上,但经电化学还原之后其增溶能力仍可恢复.     

正庚烷HCCI燃烧下多环芳烃生成机理与影响因素分析

通过修改化学动力学软件SENKIN,建立了正庚烷均质充量压缩点燃(HCCI)燃烧过程数值模拟的单区模型.利用此模型对正庚烷HCCI燃烧下芳烃(苯、萘、菲及芘)的生成及演变规律进行了详细分析.同时,分析了过量空气系数、进气初始压力和发动机转速对多环芳烃形成规律的影响.计算中采用了正庚烷的燃烧与分解、多环芳烃生成的详细反应机理(共包括107种组分、542个基元反应).结果表明,在低温反应阶段并没有苯(A1)、萘(A2)、菲(A3)、芘(A4)生成;当进入高温反应阶段后,苯、萘、菲、芘的浓度迅速升高至峰值,然后均陡直下降为零.随着过量空气系数的增大,苯的摩尔分数峰值降低,但菲的摩尔分数峰值变化较小.同时,苯、萘、菲的摩尔分数随进气初始压力的降低而降低;随着发动机转速的下降,苯的摩尔分数先降低后增加,萘的摩尔分数却是先增加后降低,而菲的摩尔分数却持续降低.     

高温下表面活性剂与钠离子钙离子的作用机理

在高温条件下研究了表面活性剂SDBS和NPSS–10与Na+和Ca2+的静电作用机理:(1)SDBS浓度大于临界胶束浓度(cmc)时Na+作用较弱,Na+与胶束中的阴离子头基形成了离子对,屏蔽了离子头基的静电排斥力,在一定程度上降低了表面活性剂离子头基的极性,活性剂分子排列更加紧密。(2)NPSS–10浓度大于cmc时与Na+的作用较强,水化的氧乙烯基高温下部分失水和Na+与胶束中的阴离子头基形成了离子对的共同作用促使表面活性剂的极性降低,抗盐性能增加。(3)在Ca2+浓度较低时,SDBS与钙离子没有相互作用,无沉淀产生,原因是生成的烷基磺酸钙盐有一定的溶解度;在Ca2+浓度较高时,SDBS与Ca2+有强相互作用,电极电位发生显著变化,产生烷基磺酸钙盐沉淀。(4)在低浓度Ca2+溶液中,NPSS–10与Ca2+有较强的作用,无沉淀产生,NPSS–10中的氧乙烯基团与Ca2+形成络合物。在高浓度Ca2+溶液中,NPSS–10与Ca2+没有作用,这是因为NPSS–10在高Ca2+溶液中的极性减弱,再加上空间效应,使得磺酸基头与Ca2+的相互作用减小,形成离子对的能力减弱,避免了Ca2+与磺酸基头的作用产生沉淀,从而使它具有很强的抗Ca2+能力。     

A universal coherent source for quantum key distribution

We propose a concept of universal coherent source for quantum key distribution. The weak coherent pulse （WCP） and heralded single photon source （HSPS） are the most common photon sources for state-of-art quantum key distribution （QKD）. However, there exists a prominent crossover between the maximal secure distance and the secure key generating rate in short and middle distance if one applies these two sources in a practical decoy state quantum key distribution. It is shown that by combining the heralded pair coherent state （HPCS） photon source and the practical decoy state method together, one can not only strengthen the maximal secure transmission distance, but also improve key generat- ing rate at short and medium distance. Moreover, the advancement in key generating is not confined in the particular protocol utilized and can be easily checked for both BB84 and SARG protocol. Finally, we clearly demonstrate how the HPCS-based decoy method works effectively and feasibly by proposing an efficient HPCS-based ＂1 signal＋2 decoy＂ state method,     

阴-非表面活性剂参与形成的超临界二氧化碳微乳液体系相行为

利用超临界二氧化碳相行为评价装置,研究了超临界二氧化碳/水/表面活性剂/乙醇微乳液体系的相行为,考察了表面活性剂的结构、表面活性剂的含量、水的含量、体系的温度和表面活性剂的复配对微乳液体系浊点压力和密度的影响。结果表明:微乳液体系的浊点压力分别随着水含量的增加,表面活性剂含量的增加和温度的升高而增加;体系的浊点压力越高,密度越大。不同结构的表面活性剂中,AES-2和AEC-3的浊点压力最低分别能达到13.8和13.1 MPa,要高于AOT的10.8MPa。但将表面活性剂AEC-3和AOT按质量比1∶1复配时体系的浊点压力最低可达到8.6 MPa,密度为0.58 g·cm-3。研究可为超临界二氧化碳微乳液在提高稠油采收率方面的应用提供基础数据。     

用双波长紫外光度法测定SDBSPAAm混合溶液中SDBS的含量

针对在三元复合化学驱机理和应用配方研究中需要解决的混合溶液中表面活性剂浓度的定量分析问题,建立了一种用双波长紫外系数倍率法测定十二烷基苯磺酸钠聚丙烯酰胺（ＳＤＢＳＰＡＡｍ）混合溶液中ＳＤＢＳ含量的方法,同时考察了ＰＡＡｍ、ＳＤＢＳ、ＮａＣｌ和Ｃａ２＋的浓度以及ＰＡＡｍ的类型和溶液的ｐＨ值等因素对测定结果的影响。该方法的测定波长为２２２．３ｎｍ和２１４．９ｎｍ,用系数倍率关系式Ａ＝２Ａ１－Ａ２进行处理后,ＳＤＢＳ的吸光度只与其浓度有关,从而消除了ＰＡＡｍ的干扰。双波长紫外系数倍率法简便、快速、准确,变异系数小于１％     

离子型与非离子型混合表面活性剂体系溶致液晶相图及结构的研究

对离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵与非离子表面活性剂聚氧乙烯油醇醚、烷基酚聚氧乙烯醚混合体系溶致液晶的相图及层状液晶的结构进行了研究。结果表明,当非离子表面活性剂中极性基较小时,其相行为类似于脂肪醇,易和离子型表面活性剂共同形成层状液晶。当非离子型表面活性剂极性基较大时,与离子型表面活性剂易形成六角液晶。在混合体系中阴离子表面活性剂比阳离子表面活性剂与聚氧乙烯型非离子表面活性剂的相互作用更强一些,表现为相图中形成的液晶区域较大。当离子型表面活性剂确定时,与脂肪醇聚氧乙烯醚复配比与烷基酚聚氧乙烯醚复配可形成液晶的范围更宽。     

含碳纳米管悬浮液的稳定性

在水中加入碳纳米管制备了含碳纳米管悬浮液(纳米流体),研究了几种典型类型的表面活性剂:十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十六烷基三甲基溴化铵(HTAB)及乳化剂OP对纳米流体稳定性的影响,通过静置和离心分离等手段研究了其稳定性,并采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品的形貌进行了表征.结果显示,未加表面活性剂时碳纳米管不能均匀地分散到水中,而添加了表面活性剂的纳米流体的稳定性大幅度提高,能够稳定存在数月,而且表面活性剂质量浓度存在一个最佳值,此时纳米流体的稳定性最好.在3种表面活性剂中非离子型表面活性剂乳化剂OP作为分散剂时碳管纳米流体的稳定性最好.     

籍疏水花菁染料的荧光突变测定非离子表面活性剂临界胶束浓度

研究了近红外疏水花菁染料I在几种表面活性剂溶液中的荧光行为. 花菁I在水中及含有低浓度(小于临界胶束浓度,CMC)的曲通X-100溶液中表现出很弱的荧光,但当表面活性剂浓度达到CMC时,荧光显著红移并迅速增强到最大.这种荧光突变为曲通X-100的胶束形成提供了直观的指示,可据此建立一种测定其CMC的简单荧光方法.该法还适用于Brij-35的CMC测定,所测的CMC值与文献报道的结果十分吻合.     

Micelles-template induced organic nanocrystals based on iodo…nitro interactions

The nanocrystals based on a polar organic compound INBP （4-iodo-4＇-nitrobiphenyl） have been fabricated by reprecipitation approach. For the formation of INBP based nanocrystals, the intermolecular iodo…nitro interaction is the dominant driving force and the micelles formed by the surfactant CTAB （cetyltrimethylammonium bromide） molecules are the efficient templates for controlling morphologies of nanocrystals. The field emission scanning electro microscope （FESEM） images demonstrated that prism-like and needle-like nanocrystals of INBP were formed in pure water and micell containing aqueous solution, respectively. XRD pattern and UV/vis absorption spectra were employed to characterize the nanocrystals.     

Biosorption and biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons by Phanerochaete chrysosporium in aqueous solution

Biosorption and biodegradation of phenanthrene and pyrene by live and heat-killed Phanerochaete chrysosporium are investigated to elucidate the bio-dissipation mechanisms of polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) in aqueous solution and its regulating factors.The effects of nutrient conditions(carbon source and nitrogen source concentrations),the co-existing Cu 2+,and repeated-batch feed of PAHs on the biosorption and biodegradation are systematically studied.The removal of PAHs by dead bodies of P.chrysosporium is attributed to biosorption only,and the respective partition coefficients of phenanthrene and pyrene are 4040 and 17500 L/kg.Both biosorption and biodegradation contribute to the dissipation of PAHs by live P.chrysosporium in water.After a 3-d incubation,the removal percentage via biosorption are 19.71% and 52.21% for phenanthrene and pyrene,respectively.With the increase of the incubation time(3 40 d),biodegradation gradually increases from 20.40% to 60.62% for phenanthrene,and from 15.55% to 49.21% for pyrene.Correspondingly,the stored-PAHs in the fungal bodies decrease.Under the carbon-rich and nitrogen-limit nutrient conditions,the removal efficiency and biodegradation of phenanthrene and pyrene are significantly promoted,i.e.99.55% and 92.77% for phenanthrene,and 99.47% and 83.97% for pyrene after a 60-d incubation.This phenomenon is ascribed to enhanced-biosorption due to the increase of fungal biomass under carbon-rich condition,and to stimulated-biodegradation under nitrogen-limit condition.For the repeated-batch feed of phenanthrene,the pollutant is continuously removed by live P.chrysosporium,and the contribution of biodegradation is enhanced with the repeated cycles.After 3 cycles,the biodegradation percentage is up to 90% with each cycle of a 6-d incubation.