阴离子表面活性剂耐盐性能的实验和理论研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:slowfast1981
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在高盐油藏中,阴离子表面活性剂遇到无机盐离子时会发生盐析效应,使其失效而无法提高采收率,亟待研发耐盐型表面活性剂,但耐盐机理尚未明确,设计开发难度大。鉴于此,本论文选择常见的阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和聚氧乙烯月桂醇醚硫酸酯钠(AES)为研究对象,通过旋转滴界面张力实验研究无机盐的浓度及类型对油/表面活性剂水溶液界面张力的影响,评价其耐盐性能;采用量子化学计算考察无机盐离子与表面活性剂的结合方式及结合强度,并分析无机盐离子对表面活性剂电荷排布的影响;通过分子动力学模拟探讨无机盐离子种类及浓度对表面活性剂在油水界面自组装结构性质的影响以及对界面张力影响机理,深入认识无机盐离子与表面活性剂作用机理。实验研究结果表明,随着无机盐浓度增加,表面活性剂降低油水界面张力的能力先增加后减小,即体系界面张力先减小后增加;AES因具有更高的最适盐度且出现新相所需的无机盐离子浓度较高,其耐盐性能优于SDS;对于三种盐离子,表面活性剂耐盐性能满足规律为:Ca2+<Mg2+<Na+。模拟研究表明,头基与无机盐离子的结合方式以2:1型为主,表面活性剂耐盐能力决定于头基与无机盐离子的结合强度。对于三种无机盐离子,结合强度依次为:Ca>Mg>Na,由此推断表面活性剂对三种离子的耐盐性能满足:Ca<Mg<Na;对于两种表面活性剂,相比SDS,AES与无机盐离子的结合强度较弱,结合后无机盐离子对AES头基电荷的影响较小,且AES在界面组装后其头基附近聚集的无机盐离子数较少,因此,AES的耐盐性能优于SDS,结果与实验吻合;随着MgCl2浓度的增加,Mg2+在油/水界面聚集增多,对头基的静电屏蔽作用增强,表面活性剂自组装膜结构逐渐发生变化,从无序到有序再到无序,从而导致表面活性剂与油/水界面处的分子相互作用能先增加后减小,即界面处分子的界面过剩能量随无机盐离子浓度的增加先减小后增加。因此,体系界面张力随无机盐浓度增加先降低后升高,与实验结合相吻合。
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