表面活性剂对水合反应物两相界面张力的影响

为了定量研究阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠（SLS）、十二烷基硫酸钠（SDS）和十二烷基苯磺酸钠（SDBS）对水合反应物HCFC141b与水两相界面张力的影响,利用圆环法分别测定了8．4～20℃HCFC141b的表面张力及HCFC141b与蒸馏水、2450ppm SLS溶液、2470ppm SDS溶液和576ppm SDBS溶液之间的两相界面张力．实验结果表明：在水中分别添加2450ppm的SLS、2470ppm的SDS和576ppm的SDBS后,HCFC141b／水溶液的界面张力分别降低为HCFC141b／蒸馏水界面张力的37％～62％,15％～19％和9％～12％．相同温度下,576ppm的SDBS对水／HCFC141b两相界面张力的改善效果最好．     

铁丝对HCFC-141b气体水合物生成过程的显著影响

在试管内对HCFC-141b(CH3CCl2F,R141b)气体水合物的静态生成过程进行了可视化观察实验,发现穿过阴离子表面活性剂水溶液和制冷剂液体两相界面、且与试管侧壁面相接触的铁丝改变了制冷剂气体水合物的静态生长区域,大大缩短了制冷剂气体水合物静态生成的引导时间,加速了水合反应的完成.大量的重复实验表明:把盛有26 17g、质量分数为0 038%的十二烷基苯磺酸钠水溶液和10 00g的R141b的试管(直径为20mm,长为200mm)放入1℃的恒温槽中,穿过两相界面与试管侧壁面相接触的铁丝可以诱导R141b气体水合物在10min以内在铁丝与侧壁面接触处首先生成水合物,水合反应在100min完成.在铁丝的影响下,整个水合反应都在R141b液体内进行.近期实验中发现,铝丝、铜丝、不锈钢丝等对R141b气体水合物生成过程的影响与铁丝对R141b气体水合物生成过程的影响基本相同.     

HCFC141b乳液及微乳液体系水合物生成过程实验研究

为促进制冷剂快速生成水合物,首先利用高剪切混合乳化机制备HCFC141b乳液来增大两相界面,考察了剪切乳化时间、环境浴温度、HCFC141b浓度、"记忆效应"和高浓度表面活性剂对HCFC141b乳液水合反应过程的诱导时间和过冷度的影响.以此为基础,由T20/卵磷脂复配表面活性剂和T80研制热力学稳定的HCFC141b微乳液来提高两相相容性,揭示了HCFC141b微乳液水合反应过程中的晶体生长特征.微乳液中HCFC141水合物晶体均匀快速生长,与乳液水合反应相比,其诱导时间和过冷度大大减小.该研究为有效促进水合物结晶开辟了新途径.     

不同类型表面活性剂促进HCFC-141b水合物生成热力学研究

制冷剂水合物蓄冷是实现电网负荷侧调峰、提高空调经济性的一种新型节能技术。提出使用阴离子表面活性剂SDS、非离子型表面活性剂Tween80和Span80、助表面活性剂正丁醇(n-BA)促进静态条件下HCFC-141b水合物生成,基于等容定温法获得5种配比的水合物生成温度曲线,并利用6组平行实验判定水合物平均生成时间、水合体系稳定性;基于图像观察法确定水合物生成位置与质地。结果表明,不同类型表面活性剂均可在不同程度上促进水合物生成,但是水合体系稳定性均较差;其中浓度分别为2 wt%、0.1 wt%、0.1 wt%的Tween80 + Span80 + n-BA体系效果最佳,诱导时间(纯水体系>16 h)缩短至17.5 min,水合物溶液最为均匀,能够实现HCFC-141b水合物快速成核目标。     

不同类型表面活性剂促进HCFC-141b水合物生成的热力学研究

制冷剂水合物蓄冷是实现电网负荷侧调峰、提高空调经济性的一种新型节能技术。提出使用阴离子表面活性剂SDS、非离子型表面活性剂Tween80和Span80、助表面活性剂正丁醇(n-BA)促进静态条件下HCFC-141b水合物生成,基于等容定温法获得5种配比的水合物生成温度曲线,并利用6组平行实验判定水合物平均生成时间、水合体系稳定性;基于图像观察法确定水合物生成位置与质地。结果表明,不同类型表面活性剂均可在不同程度上促进水合物生成,但是水合体系稳定性均较差;其中浓度分别为2wt%、0.1wt%、0.1wt%的Tween80+Span80+n-BA体系效果最佳,诱导时间(纯水体系16 h)缩短至17.5 min,水合物溶液最为均匀,能够实现HCFC-141b水合物快速成核目标。     

表面活性剂对气体水合物生成过程的影响

在玻璃试管中就添加物和铁丝对HCFC141b（CH3CCl2F,R141b）水合物生成过程的影响进行了观察研究.首次发现铁丝与十二烷基苯磺酸钠的适当组合可以促使R141b水合物快速结晶成核和生长,并就它们对R141b水合物生成过程的影响机理作了进一步探索,发现：在恒温槽温度一定时,阴离子表面活性剂种类和铁丝与试管壁面的接触点共同决定了R141b水合物的最初结晶成核位置;阴离子表面活性剂种类决定了结晶成核后水合物的生长区域;十二烷基苯磺酸钠水溶液浓度越高,R141b水合物的生长越快;一水合草酸钾对R141b水合物的生成过程则没有明显影响.     

癸基甲基萘磺酸盐表面活性剂合成及性能研究

以甲基萘和溴代癸烷为原料,合成癸基甲基萘中间体,经磺化、提纯,得到高纯度的癸基甲基萘磺酸盐表面活性剂.采用HPLC测定了表面活性剂的纯度,为97%.利用IR、UV及ESI-MS对其结构进行了表征.研究了癸基甲基萘磺酸盐表面活性剂的表面活性和油水界面性能,讨论了表面活性剂质量分数、氢氧化钠质量分数对表面活性剂水溶液/山东胜利油田原油界面张力的影响.结果表明,癸基甲基萘磺酸盐表面活性剂具有很高的降低溶液表面张力和油/水界面张力的能力和效率;临界胶束浓度为0.26 mmol·L-1,该浓度下的表面张力为31.61 mN·m-1,动态界面张力最低值达到2.59×10-6mN·m-1.癸基甲基萘磺酸盐表面活性剂有望成为较理想的三次采油用表面活性剂.     

纳米流体中气体水合物生成过程的实验研究

提出了制冷剂气体水合物在纳米流体中快速生成的设想，并通过HCFC141b气体水合物在纳米铜流体（由质量分数为0．049／6的十二烷基苯磺酸钠-6（SDBS）溶液和名义直径为25nm的纳米铜粒子组成）中的生成实验验证了此设想．实验结果表明：与去离子水中HCFC141b气体水合物的生成过程相比，纳米铜流体中的SDBS是造成HCFC141b气体水合物诱导时间明显缩短的主要原因，而纳米铜粒子对诱导时间的影响不大；纳米铜流体中汹的乳化作用和纳米铜粒子大的比表面积大大促进了HCFC141b在水中的溶解；纳米铜粒子的加入明显加强了HCFC141b气体水合物生成过程中的传热传质，随着纳米铜粒子粒子数的增加，HCFC141b气体水合物生成过程明显缩短．     

十六烷基三甲基溴化铵和3种十二烷基阴离子表面活性剂复配驱油体系的性能

研究3种不同亲水基结构的阴离子表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠(sodium alkyl benzene sulfonate,ABS)、十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)、十二烷基羧酸钠(sodium dichloroisocyanurate,SDC)）与阳离子表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵(cetyltriethyl ammonium bromide,CTAB))的复配体系的性能,考察复配体系的相容性、泡沫量、泡沫稳定性、接触角、表面张力和界面张力.研究结果表明,阴阳离子复配体系在摩尔比接近1∶1时,整个体系的泡沫性能下降,表面张力和界面张力趋于最大值,接触角趋于最小;在SDC-CTAB体系中,当w(CTAB)=10%~30%时,复配体系和胜利油田的原油形成超低界面张力.     

碱与表面活性剂在油水界面上的协同作用

通过对比油/碱(O/A)、油/碱-表面活性剂(O/AS)体系的动态界面张力,发现加入碱降低油水界面张力(DIFT_(min)),而高碱浓度下,界面张力反而升高;加入表面活性剂后,低碱浓度时界面张力升高,而高碱浓度下体系的界面张力显著降低.通过对比相同离子浓度下NaOH与NaOH-NaCl溶液与重油的界面张力发现,OH-也对高碱浓度下界面张力的升高具有重要的影响;通过测定油碱作用后从油相扩散至水相的总碳含量(TOC)的变化,发现油相扩散至水相的组分的量增加.综合考虑上述实验结果,认为NaOH和外加表面活性剂在油水界面上的协同作用为:NaOH与重油潜在的界面活性物质作用生成原位表面活性剂,外加表面活性剂取代原位表面活性剂在油水界面上发生吸附,促进原位界面活性物质离开油水界面,从而使得原油中潜在的界面活性物质得以与原油反应,进而生成更多的原位界面活性物质从而降低油水界面张力.     

HCFC141b气体水合物水平换热管外生长特性研究

通过自建的可视化气体水合物反应实验台,对质量分数为0.2%的SDS(十二烷基硫酸钠,分子式为C12H25SO3Na)水溶液和HCFC141b在单根水平换热管外生成气体水合物的过程进行了可视化观测,通过照片和采集的温度值对水合反应的过程特性进行了描述,发现气体水合物和冰的生长形态完全不同,它不是围绕着换热管生长,而是沿着固体表面(换热管表面)渗透到制冷剂相中生长.采用表面自由能理论进行机理分析表明,其原因在于水溶液在表面张力的作用下可以沿着换热管表面自发渗透到制冷剂相中.据此可以认为,在间接接触换热式气体水合物蓄冷系统中,如果在换热器外增加垂直金属翅片,将有利于改进气体水合物的生长过程.     

聚氧丙烯醚型表面活性剂结构及矿化度对油水界面张力的影响

实验选用9AS-n-0、13AS-n-0系列氧丙烯聚醚型表面活性剂,使用Texa-500型界面张力仪在55℃时不同矿化度条件下,测定了表面活性剂水溶液与桩西106-x18-15脱水原油间的界面张力,研究了矿化度及表面活性剂分子结构与油水界面张力的关系.研究发现,随着矿化度的增加,界面张力不断降低,在某一特定值时,界面张力达到最小值;随着氧丙烯链的增长,达到低界面张力所需矿化度的区域是逐渐降低的;研究还发现,含有分支结构的13AS-n-0系列表面活性剂的界面活性要比9AS-n-0好.     

聚氧丙烯壬基酚醚硫酸酯盐/碱体系与原油动态界面张力研究

合成了聚氧丙烯壬基苯酚醚硫酸钠,研究了有机碱、无机碱以及所合成表面活性剂和有机碱、无机碱复配体系与桩西普通稠油的动态界面张力行为.结果表明:使用碳酸钠、三甲胺、三乙胺都可改变油水界面张力.碳酸钠/原油界面张力曲线呈"S"型变化,可分为缓慢上升、迅速上升和相对平衡3个阶段,而有机胺/原油界面张力曲线呈"U"型变化,出现动态界面张力最小值.碳酸钠加量不同时,其动态界面张力曲线变化不大;胺的质量分数升高时,动态界面张力则表现出先降低、后升高的趋势,存在最佳的胺加量.对于表面活性剂与Na2CO3复配体系,当Na2CO3加量高于一定临界值时,复配体系才有明显协同效应,此时仅需添加质量分数为0.0025%表面活性剂就可以将油水界面张力降低到10-5mN/m数量级.对于表面活性剂与有机胺的复配体系,降低油水界面张力的能力取决于体系中有机胺和表面活性剂的含量.只有当复配体系中有机胺的质量分数高于0.05%、9AS-3-0的质量分数低于0.01%时,复配体系才具有协同效应.上述研究说明:由有机碱和原油组分在油水界面反应生成的表面活性物质,其界面活性以及和聚氧丙烯壬基苯酚醚硫酸钠复配体系的界面张力行为与加无机碱的情况是不同的.另外,通过驱油试验证明,具有较低动态界面张力的9AS-3-0/Na2CO3复配体系有高的提高采收率的能力.     

气体水合物生成特性实验研究

实验研究了添加剂对甲烷气体水合物形成过程的影响。发现微量的表面活性剂降低了甲烷气体水合物在静止反应器中形成的诱导时间，并使水合物快速形成和生长，提高了水合物形成过程中的填充密度。阴离子表面活性剂（十二烷基硫酸钠）对水合物生长的促进作用比非离子表面活性剂（烷基多糖苷）强。液态烃环戊烷降低了水合物形成的诱导时间，但环戊烷不能提高水合物的填充密度。     

纳米流体中HFC134a水合物的生成过程

提出制冷剂气体水合物在纳米流体中快速生成的设想,通过HFC134a气体水合物在纳米铜流体(由0.04%的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)水溶液和名义直径为25 nm的纳米铜粒子组成)中的生成实验验证了此设想.实验结果表明,与去离子水中HFC134a气体水合物的生成过程相比,纳米铜流体中SDBS是造成HFC134a气体水合物诱导时间明显缩短的主要原因,而纳米铜粒子对诱导时间的影响不大;纳米铜流体中SDBS的乳化作用和纳米铜粒子大比表面积大大促进了HFC134a在水中的溶解;纳米铜粒子的加入明显加强了HFC134a气体水合物生成过程中的传热传质,随着纳米铜粒子数的增加,HFC134a气体水合物生成过程明显缩短.     

壬基酚聚醚硫酸酯/Φ-磺酸钠盐表面活性剂的构效关系

以壬基酚为原料,通过烷氧基化加成、磺化或硫酸酯化、再经中和反应合成了4种结构的表面活性剂,分别为:壬基酚聚氧乙烯醚(3)硫酸酯钠(NPES-3)、壬基酚聚氧乙烯醚(3)-Φ-磺酸钠(Φ-NPES-3)、壬基酚聚氧丙烯醚(3)硫酸酯钠(NPPS-3)、壬基酚聚氧丙烯醚(3)-Φ-磺酸钠(Φ-NPPS-3).测定其γcmc,Ccmc,耐盐能力、抗硬水能力、pH水解稳定性、热水解稳定性及油水界面张力.实验结果表明,含聚氧乙烯醚结构的表面活性剂耐盐能力和抗硬水能力均优于聚氧丙烯醚结构;降低油水界面张力则以含聚氧丙烯醚结构更好,尤其是NPPS-3的平衡界面张力达到9.88×10-3 mN/m的超低范围.