纳米颗粒间相互作用对油-水界面张力的影响机制

为了研究油-水界面上纳米颗粒的动态吸附过程及其对界面张力的影响,采用耗散粒子动力学模拟方法,建立纳米颗粒在油-水界面物理模型,研究单颗粒的吸附动力学过程及多颗粒相互作用对界面张力的影响机制。结果表明：单颗粒在油-水界面的吸附分为自由扩散、界面吸附、动态平衡3个阶段;单颗粒吸附过程自由能变化远大于颗粒的动能,颗粒吸附可自发、快速进行,且吸附后能稳定在界面上;多颗粒间的相互作用力随颗粒间距离的增大而振荡衰减,这是由颗粒间的溶剂粒子所产生的溶剂化效应所致;当颗粒间相互作用为引力时,界面张力增大,当颗粒间相互作用为斥力时,界面张力减小。     

表面自由能模型的改进及液滴浸润数值研究

通过优化极值点位置,对表面自由能模型进行了研究和改进,改进后的模型解决了原模型中表面粒子聚集和液滴形状畸变的问题.采用移动粒子半隐式法(MPS)结合改进后的表面自由能模型,对受表面张力作用的自由面运动问题进行了研究和分析.研究了包括气液、固液和不互溶液液界面在内的表面张力收缩和液滴浸润过程,并提取了接触角及浸润面积等特征量进行分析.数值计算结果与理论分析结果吻合较好,从结果中可以明显观察到固液浸润过程的3个发展阶段,浸润速度随时间递减且与浸润接触角成反比.研究结果验证了MPS方法结合改进后的表面自由能模型可以更加有效、准确地模拟多界面张力的作用.     

反式N_(510)在煤油/水体系中的基本性质

用两相分配法测定了25±1℃条件下,反式N_(510)在煤油/水(pH=4.0)体系中的二聚常数 K_2和两相分配系数 Kd,用 CBVP—A_3型界面张力仪测定了反式N_(510)在煤油/水(1MNaCl+1MHCl)体系中的界面吸附特性参数,根据实验结果和 N_(510)单体及二聚体的分子结构推测,在液—液界面上吸附的是单体分子。     

两种新型石油磺酸盐基复合驱油剂的研制

为提高驱油剂降低油水界面张力的能力,提高原油的采收率,在研究了石油磺酸盐表面活性剂表面活性的基础上,研制了改性纳米二氧化硅-石油磺酸盐和磺酸盐型Gemini-石油磺酸盐两种复合驱油剂,采用TX-500界面张力仪考察了两种复合驱油剂降低胜利油田油水界面张力的能力。研究表明,在一定的浓度条件下,石油磺酸盐能降低油水界面张力至1×10-2mN.m-1,改性纳米二氧化硅-石油磺酸盐复合驱油剂能降低油水界面张力至3.2×10-3mN.m-1,磺酸盐型Gemini-石油磺酸盐复合驱油剂能降低油水界面张力至(4~6)×10-4mN.m-1。与传统驱油剂相比,两种复合驱油剂降低油水界面张力的能力显著提高。     

高温高压CO2/原油界面张力及对驱油效率影响

在油藏温度下,采用ADSA(axisymmetric drop shape analysis)技术测定了不同压力下CO_2/原油动态界面张力和平衡界面张力。界面张力实验发现:原油与超临界CO_2接触的初始阶段存在强烈的扩散作用,原油中的轻质组分被超临界CO_2溶解抽提,并且随着压力的增加,这种溶解抽提作用增强;实验压力范围内,动态界面张力经过25~50 s左右可以达到一稳定值,当P≤19.998 MPa时,动态界面张力曲线波动较大,而当P≥19.998 MPa时,动态界面张力曲线基本保持不变。驱替实验结果表明:CO_2原油体系的平衡界面张力与气驱采收率之间存在关联关系:(1)随着压力升高,体系的平衡界面张力降低,气体突破时的驱油效率和气驱最终驱油效率升高;(2)压力增加到一定值后,体系平衡界面张力降低幅度减小,两种驱油效率增加的幅度也减小;(3)随着压力升高,气驱最终驱油效率与气体突破时的驱油效率之差增大。     

含醇溴化锂水溶液汽液界面的分子模拟

为研究界面活性剂在溴化锂吸收机组中对吸收过程的强化机理,采用分子动力学方法模拟303 K时的水、质量分数为60%的溴化锂水溶液以及分别添加不同量的乙醇、正辛醇(1-octanol)、仲辛醇(2-octanol)、异辛醇(2-ethyl-1hexanol)的水或溴化锂水溶液的汽液界面,并且分别对其密度分布、微观结构进行研究,计算分别添加上述醇类的溴化锂水溶液的汽液界面张力,计算结果与实验值相符.模拟结果显示:正辛醇、仲辛醇、异辛醇分子吸附在汽液界面并在界面处呈优势取向,即疏水烃基指向气相,亲水羟基指向液相;醇分子的亲水基尽可能多地趋向水分子,二者在界面处以氢键相互作用;醇分子的添加量为某一特定范围时,醇分子的烃基链在界面处产生较大摆动.     

两种新型石油磺酸盐基复合驱油剂的研制

为提高驱油剂降低油水界面张力的能力,提高原油的采收率,在研究了石油磺酸盐表面活性剂表面活性的基础上,研制了改性纳米二氧化硅-石油磺酸盐和磺酸盐型Gemini.石油磺酸盐两种复合驱油剂,采用TX-500界面张力仪考察了两种复合驱油剂降低胜利油田油水界面张力的能力.研究表明,在一定的浓度条件下,石油磺酸盐能降低油水界面张力至1×10-2mN·m-1,改性纳米二氧化硅-石油磺酸盐复合驱油剂能降低油水界面张力至3.2×10-3mN·m-1,磺酸盐型Gemini-石油磺酸盐复合驱油剂能降低油水界面张力至(4～6)×10-4mN·m-1.与传统驱油剂相比,两种复合驱油剂降低油水界面张力的能力显著提高.     

光激发引起的菌紫质人工膜系统界面自由能

应用界面双层模型和界面固有化学势的概念 ,对菌紫质人工膜系统C(N)端界面受光激发所引起的界面自由能变化进行了初步的探讨 ,导出了bR相、C或N端界面能的一般表达式 ,及三类具体的菌紫质人工膜系统 (液 bR 液 ,固 bR 固 ,液 bR 固 )界面自由能的表达式 .可以看出 ,光照下的bR人工膜系统界面自由能的变化 ,不仅与物质组分相关 ,还与跨膜电势相联系 .据此 ,在一定范围内提高bR膜系统溶液的温度、pH值 ,以及降低跨膜电压 ,都将减少界面自由能 ,从而对系统的光驱质子泵过程产生影响 .本文研究仅局限于光照的影响 ,暂不涉及体系相结构变化的情形 .     

Au纳米粒子在超临界CO2中结构和相互作用

为了可控制备分散性的Au纳米粒子,研究Au纳米粒子在溶剂中的界面结构及相互作用。采用分子动力学模拟方法研究不同温度下氟化的硫醇十二烷钝化的Au纳米粒子在超临界CO₂中的界面结构和相互作用自由能。结果表明:温度升高会略微提升纯排斥的特征。通过自由能的分解,发现Au纳米内核与吸附的有机配体间的相互作用完全决定了自由能的排斥特征。焓熵分析结果表明自由能的排斥特征是由熵贡献引起的。     

双球冠润湿模型及润湿性能表征因子λ

根据反应实际情况建立了反应型双球冠润湿模型.利用能量最低原理,证明了所建模型与Young氏方程的一致性.通过分析,提出了用于表征反应型液固界面润湿性能的λ因子.分析结果表明,利用该因子可直接计算液固和液气二相界面张力差Δσ(Δσ=lσs-lσg)和粘附功ω.通过对模型进行进一步分析表明,利用λ值并结合1θ、2θ角的测定,可较精确地计算出液固界面张力和液气界面张力的大小,这为界面张力的计算提供了理论依据.