超分子凝胶剂对海绵的表面改性及油水分离性能研究

频繁发生的有机污染物泄漏和海洋溢油事故对生态系统构成了严重威胁,开发具有高吸附量和可循环使用性能的吸附剂成为目前研究的重点.提出了一种简便且低成本的方法,将超分子凝胶剂作为表面改性材料制备了凝胶剂改性的三聚氰胺海绵疏水性油品吸附材料.所制备的改性海绵具有良好的疏水性,水接触角为129°,能够从油水混合物中选择性地吸收油.此改性海绵表现出高吸收能力和出色的可回收性,对多种油品和有机溶剂的饱和吸附量为79.2～138.6 g/g,重复使用10次后吸附容量保持率大于93%,是用于油水分离的理想吸附材料.这项研究为溢油处理和环境修复提供了一种有效的方法.     

共轭小分子凝胶剂的研究进展

通过小分子凝胶剂在有机溶剂中形成凝胶的方法可以得到一些纳米或微米级别的自组装结构.在形成凝胶的过程中,它们主要通过一些分子间非共价键作用力,如范德华力、氢键、π-π堆积等来进行自组装.而其中共轭小分子凝胶剂由于其独特的光电性能成为了目前超分子化学家的研究热点之一.文中报道了近些年来共轭小分子凝胶剂(主要包括寡聚苯撑乙烯类、稠环芳烃类等)的研究进展,介绍了这些共轭小分子凝胶剂在有机溶剂中形成凝胶所涉及的非共价键作用力、极限凝胶浓度、自组装形态等,并概括了它们的应用前景.最后总结和展望了共轭小分子凝胶剂体系的研究和发展方向.     

杯[4]芳烃聚硅氧烷分子识别热力学特性研究

将侧链型乙酰异丙胺基取代杯[4]芳烃聚硅氧烷（PSO－C[4]A)、侧链型二丁氧基杯[4]芳烃聚硅氧烷（PSO－C[4]B)及主链型乙酰异丙胺基取代杯[4]芳烃聚硅烷（M－C[4]A-PSO)用作毛细管气相色谱固定液，通过测定一些芳香族位置异构体在3种固定液上的热力学参数ΔH、ΔS、ΔC，探讨了它们对异构体分子识别的特性和保留机理，结果显示侧链型杯[4]芳烃的－ΔC值大于主链型杯[4]芳烃，极性乙酰异丙胺基取代杯[2]芳烃的－ΔH及－ΔS均大于非极性丁基取代杯[4]芳烃，表明其与溶质作用力强。     

基于苯并咪唑的超分子金属有机凝胶及其刺激响应性能研究

合成了一种基于羧基功能化的苯并咪唑类有机凝胶因子(C11).该凝胶因子在水-乙醇体系中不仅能自组装成超分子有机凝胶(C11-OG),而且与银离子络合后可以自组装成具有多重刺激响应性能的金属凝胶(Ag-MG).有机凝胶C11-OG和金属凝胶Ag-MG都具有凝聚态荧光增强(AIEE)的性能.金属凝胶Ag-MG可对温度、EDTA和Na_2S的刺激进行可逆的溶液-凝胶变化响应及荧光响应.此外,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和红外光谱(FT-IR)研究了其刺激响应机理.     

封装愈合剂及橡胶沥青混合料的自愈性能

为利用封装愈合剂实现橡胶沥青路面自修复,通过锐孔凝固浴法制备了封装愈合剂的海藻酸钙自修复微胶囊,并研究了微胶囊的基本物理性能指标、内外结构特征、耐热性能、耐压性能、开裂性能及其橡胶沥青混合料的自愈合性能与路用性能.结果表明:封装愈合剂的海藻酸钙微胶囊在烘干阶段会出现漏油现象,油水比越大,漏油情况越严重,油水比1∶6,1∶8,1∶10的微胶囊强度较高,漏油量较小;海藻酸钙微胶囊内部为多个不规则空腔结构,可以储存囊芯材料,其中,油水比1∶10的微胶囊的性能最优,能够抵御橡胶沥青混合料生产与施工过程中的高温和受力环境,并能在路面开裂时及时破裂;橡胶沥青混合料自身具有一定的自愈合性能,而封装愈合剂能够显著增强橡胶沥青混合料的自愈合能力,并在微胶囊发挥自修复作用后能够显著延长其疲劳寿命.     

壳聚糖/海藻酸钠自修复水凝胶的制备与性能

目的:水凝胶因与细胞外基质具有极其相似的性质在生物医用领域被广泛应用,而传统水凝胶的生物相容性和复杂的制备工艺限制了其应用的发展。本研究以天然多糖(壳聚糖和海藻酸钠)为原料设计一种自修复水凝胶的制备方案,拓展其在生物医用领域的应用。方法:首先,采用高碘酸钠氧化海藻酸钠(OSA)的方法制备带双醛基的OSA;然后,壳聚糖(CS)分子链上的氨基与OSA分子链上的醛基发生席夫碱反应形成亚胺键得到CS-OSA水凝胶。结果:红外光谱、扫描电镜和旋转流变仪表征结果表明,OSA和CS能够快速点击交联形成水凝胶,凝胶时间小于10 s,具有三维多孔结构、优异的机械性能和自修复性能。抑菌实验证明了该水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有明显的抑菌性能,体外细胞培养实验证明该水凝胶没有明显的细胞毒性,动物皮肤创面模型实验证明该水凝胶具有促创面愈合的效果。结论:CS-OSA水凝胶具有良好的生物相容性和促创面愈合效果,在生物医用领域具有很好的应用前景。     

芽孢杆菌HBS-4产生的表面活性剂及其与原油相互作用研究

菌株HBS-4是从油藏分离的1株芽孢杆菌,该菌株在其代谢过程中产生脂肽和糖脂类生物表面活性物质.可将发酵液的表面张力降低到25.6 mN/m.在细菌与原油相互作用的过程中,生物表面活性剂不仅具有分散、乳化原油的作用,而且有协助细菌代谢原油的作用.实验结果表明,生物表面活性剂在pH值5～12之间保持稳定,当pH值小于5时,会逐渐失活,所以控制发酵液的pH值,有利于细菌对原油的降解.原油与细菌作用12 d后,原油的沥青质和芳烃组分被转化和降解, 相对含量分别降低了2.89%和17.39%,原油的饱和烃∑C21/∑C22 比值由开始的0.39升为1.36, 长链的饱和烃被降解为短链的饱和烃.     

熔融改性修复剂制备自修复环氧树脂复合材料及其性能

用3-苯基丙酸通过熔融法改性缩水甘油封端双酚A-环氧氯丙烷共聚物,制备了环氧树脂自修复复合材料.研究结果表明:3-苯基丙酸可屏蔽修复剂分子链末端环氧环;修复剂填充量增加,修复效果明显改善,改性修复剂质量分数为10％时,120℃修复6h的修复效率达34.5％;对于不同修复剂质量分数,修复时间从3h延长到6h的修复效率提高均比6h到9h的提高明显,修复剂分子链分子运动在6h左右达到新的平衡;修复温度提高,修复效率明显提高,修复熔融温度120 ～130℃时,修复剂分子链作整链运动;试样多次修复效率随修复次数增加而降低,不添加修复剂试样的修复效果主要来源于二次固化作用,添加修复剂试样的多次修复效率下降趋势明显降低.     

分子沉积膜驱剂在原油/水中的分配及油水界面张力

考察了pH值、温度和时间对分子沉积膜驱剂在大庆原油和孤岛原油/水中的分配及油水界面张力的影响。结果表明,pH值增加,分子沉积膜驱剂在油水相中的分配系数增加,界面张力降低,但总体上分配系数较低;温度升高,分子沉积膜驱剂在原油/水中的分配系数和界面张力均有所降低;在约196h后,分子沉积膜驱剂在原油/水中的分配达到平衡。分子沉积膜驱剂向界面扩散和吸附的动力学过程缓慢;随着时间的增加,分子沉积膜驱剂溶液与孤岛原油界面张力先迅速降低后缓慢降低,并没有出现象表面活性剂那样的低界面张力;NaCl浓度对油水界面张力的影响不大;分子沉积膜驱剂在孤岛原油中的溶解度大于在大庆原油中的溶解度,且相同条件下的界面张力更低。     

自修复水凝胶的研究进展及油气田应用

针对自修复水凝胶能够模仿自然界中植物受损后从分子水平上对受损部位进行自修复的现象,对自修复水凝胶设计和合成基本原理进行了归纳总结。自修复水凝胶主要分为化学型自修复水凝胶和物理型自修复水凝胶。化学型自修复水凝胶大体上又可分为基于Diels-Alder加成反应的自修复水凝胶、基于可逆二硫键的自修复水凝胶和基于酰腙键的自修复水凝胶;物理型自修复水凝胶大体上可分为基于氢键作用的自修复水凝胶、基于主客体相互作用的自修复水凝胶和基于静电相互作用的自修复水凝胶等类型。自修复水凝胶不仅保留了传统水凝胶良好的吸水保水性、生物相容性等性能,而且其具有的自修复性能可以有效地延长材料的使用寿命、降低材料的使用成本。在此基础上,分析讨论了自修复水凝胶在油气田、生物医药等领域的潜在应用价值和应用情况,并对自修复水凝胶在油气田领域的发展趋势进行了展望。     

炔基有机硅烷、多苯芳烃基有机硅烷及含炔基的硅——硅链高聚物的研究

对炔基有机硅烷及多苯芳烃基有机硅烷的研究,文献中已有少量报导。多苯芳烃基有机硅化合物具有很好的耐高温性能,有的用作高温硫化硅橡胶的添加剂,有的用作室温硫化硅橡胶的交联剂,还有的用来制备耐高温树脂、涂料等。炔基硅烷可以用来合成多苯芳烃基有机硅烷,利用含炔基的二氯硅烷可以得到侧链为炔基的硅—硅链高聚物。对硅—硅链高聚物的研究,近年来发展的很快。人们发现,这类聚合物具有许多特殊的     

原油界面张力系数与温度关系的实验研究

原油界面张力系数是石油石化领域中重点考虑的参数,与油品种类、温度等因素有关.实验选择胜利原油和进口原油,改进现有实验装置,用吊环法测量了(27.5～82.2)℃时油气界面、油水界面的张力系数.实验发现,张力系数随温度升高而减小,两种原油、两种界面的张力系数大小随温度的变化规律有显著不同.     

油水混合物模态辨识与分类方法研究

为提高原油脱水过程中宽量程含水率测量的精度,提出油水混合物多模态的含水率计算方法.通过分析油水混合物的不同状态,建立不同状态油水混合物的介电常数、电导率与原油含水率之间的关系,并基于核方法的自组织神经网络实现油水混合物的模式分类.实验结果表明,测量介电常数和电导率可以识别油水混合物的状态,及时修正含水测量仪的设置参数,提高宽量程原油含水率在线测量的精确度.     

聚合物防蜡剂的研制及其结构对性能的影响

为解决原油析蜡的问题 ,深入研究了防蜡剂分子结构与性能间的关系 .在实验室通过自由基共聚合反应合成了一系列苯乙烯 -马来酸酯 -丙烯腈三元共聚物防蜡剂 SMANE,对产物进行了红外表征 ;通过测定其在模拟油中的防蜡效果 ,考查了聚合物的相对分子质量、单元化学计量数之比、酯化程度、酯链长度、混合酯链等结构因素对防蜡效果的影响 .实验结果表明 :苯乙烯、马来酸酯与丙烯腈化学计量数之比为 5∶ 5∶ 1 ,酯化比例为 1∶ 1 .5～ 1∶ 2的十六醇或十八醇的单一酯化物和复配酯化物对模拟油具有较好的防蜡效果 ,且分子内复配比分子间复配效果更好 ;同时也表明只有深入研究防蜡剂结构与性能的关系 ,针对具体情况研制有针对性的产品 ,才能取得较好的效果 .     

王庄稠油乳化降黏剂的筛选

针对胜利油田王庄稠油黏度大、开采难的问题,对其进行了降黏实验研究.首先测定了不同温度下王庄稠油的黏度.原油的黏温实验表明:王庄原油在温度超过60℃时,黏度随温度的升高变化趋缓.为王庄原油研制了降黏剂JDLH.影响降黏剂JDLH对王庄稠油降黏效果的因素有:降黏剂加量、油水比、降黏温度和矿化度等.实验结果表明:降黏剂JDLH最佳加入量为0.3%,最佳油水体积比为7∶3,降黏温度为50℃;降黏剂JDLH可耐盐15 000 mg/L.用5种不同的降黏剂对王庄稠油做了降黏实验,实验结果表明,降黏剂JDLH的降黏效果最好.     

1,3-cis-Retinal-C60-P的结构和电子光谱的理论研究

用半经验AM1法研究1,3-cis-Retinal -C60-P的分子轨道,电荷分布,几何构型.计算结果显示,标题物具有较低的跃迁能.HOMO轨道主要分布侧链上, LUMO轨道则主要分布在 C60上.电荷向缺电子体 C60转移.理论预测其在基态下可能产生电荷分离态.     

塔河凝析油防蜡剂的研制及防蜡效果评价

高含蜡原油加防蜡剂是改善原油低温流动性能和防止原油在管输过程中结蜡的主要方式之一.塔河油田凝析油析蜡点较高,在冬季地温较低时管道内有大量蜡结晶析出,给管道的安全运行带来隐患.根据塔河凝析油的基本物性,研制了高分子防蜡剂SMAE18,考察了该防蜡剂的最佳加剂条件,并对其在不同条件下的防蜡效果进行了室内实验评价.实验结果表明:该防蜡剂对塔河凝析油具有较好的防蜡效果,但异常降温和短时间的高速剪切作用使其防蜡效果严重降低.加剂塔河凝析油的析蜡点从23℃降为18℃,黏度也下降了30.1%,说明SMAE18防蜡剂也有效地改变了塔河凝析油的低温流动性能.     

分子体凝胶驱油调剖体系性能评价和矿场试验

为了提高注入水波及系数,达到深部调剖的效果,采用由聚丙烯酰胺和适当浓度交联剂组成的分子体凝胶调剖体系.通过岩心实验,测定残余阻力系数达到83.5;采用分子体凝胶+聚合物溶液组合段塞在非均质岩心上做深部调剖驱油实验,测定在初始水驱的基础上提高原油采出程度30%以上;在矿场试验中,通过大剂量的分子体凝胶+聚合物溶液组合段塞调驱,注水井吸水剖面大大改善,产油井含水率明显下降,采油量上升.说明分子体凝胶能够改善波及系数,增加水驱含油面积,大大提高原油采收率.     

对氟离子选择性识别的小分子有机凝胶的合成

以5-羟基间苯二甲酸二甲酯为原料,经过醚化、肼解、醛胺缩合三步反应,在温和条件下高产率合成了一种具有酰腙结构的小分子凝胶因子L,并通过红外、核磁和元素分析表征了其结构.L在乙酸乙酯中表现出很好的凝胶化能力并自组装形成具有较低临界凝胶浓度的稳定凝胶.通过X-射线衍射、浓度核磁、红外探讨了其自组装机理,证明其自组装过程主要通过分子间的范德华力、氢键以及π-π堆积作用而进行.此外,通过凝胶L的阴离子刺激响应实验,得到凝胶L对氟离子的专一性识别,即加入四丁基氟化铵固体后凝胶迅速变成黄色溶液.通过氟离子对L的DMSO溶液的紫外滴定和核磁滴定实验,证明了其识别机理,即氟离子破坏凝胶结构中的氢键使其变成溶液并且脱去—NH基团上的质子使得溶液由无色变为黄色,因此凝胶L可作为一种专一性识别氟离子的智能材料.     

重力式油水分离器内部流场仿真及实验研究

建立了重力分离器油水两相分离模型,通过CFD软件模拟含水率为20%、60%和90%油水混合物分离效果,进而对分离器内部结构进行改进。通过建立实验装置,进行油水两相分离实验。研究结果表明：1）油水分离效果明显,可分为原油层、乳化层和水层。随着含水率升高,乳化层厚度递减。2）同模拟结果相比分离器出口处油和水实际分离效果的最大误差为0.25%和0.63%,从而说明改进结构后重力油水分离器分离效果明显。