表面活性剂复配（共4篇）
表面活性剂复配 篇1
烷基醇酰胺是一类很特殊的非离子表面活性剂, 有许多优良的性质, 如优异的增泡性、稳泡性、增稠性、去污性及乳化能力等性能, 与其他表面活性剂复配时还能起到很好的增效作用, 达到10-3m N/m的超低界面张力[1]。
本文将不同碳链的脂肪族烷醇酰胺进行复配, 筛选出界面效果较好的与石油磺酸盐等进行复配[2], 并对其界面性能进行评价[3], 筛选出能达到超低界面张力的体系。旨在提高原油采收率, 增加油气田的原油产量。
一、实验药品及仪器
不同碳数烷基醇酰胺表活剂 (CDEA-8, CDEA-10, CDEA-12, CDEA-14, CDEA-16) 自制, NNR (工业级, 80.3%) , 正己醇 (分析纯) , 碳酸钠 (分析纯) 。
Texas-500C型旋转液滴法界面张力。
二、烷基醇酰胺表活剂的复配
1. CDEA-12与CDEA-14的复配
在总浓度为500-1000mg/L范围内, CDEA-12与CDEA-14按比例9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5, 4:6, 3:7, 2:8, 1:9比例复配[4,5], 测定油水界面张力。
CDEA-12与CDEA-14按比例复配后, 界面张力值介于单独表活剂之间, 随着CDEA-12浓度的增大, 越趋向于单独的CDEA-12溶液, 总体上都降低了CDEA-12的界面张力, 符合同系物的复配规律。
2. CDEA-12与NNR的复配
将浓度为200mg/LCDEA-12分别与不同浓度NNR复配, 测定油水界面张力。
在CDEA-12浓度为200mg/L时, 随着NNR浓度增加, 界面张力先减小后增大;随着时间的增加, 其最低界面张力值增大;而加入750mg/LNNR溶液, 时间为5min时, 界面张力最低值能达到0.01 m N/m。
3. Na2CO3对CDEA-12界面张力的影响
测定了不同CDEA-12浓度下体系最低界面张力随碱浓度的变化关系。
CDEA-12浓度一定, 随着碱浓度的增加复配后溶液界面张力值 (最低值) 降低。浓度为100mg/L的碱溶液与CDEA-12复配后界面张力最低达到0.01 m N/m, 当碱溶液浓度大于100mg/L时, 可降低界面张力值至10-2-10-5m N/m数量级, 即能达到超低界面张力。在碱浓度为20000mg/L时, 其与CDEA-12复配较为稳定, 界面张力值均能小于10-4m N/m数量级, 即将油滴拉断。
结论
通过测定不同碳数烷基醇酰胺非离子表面活性剂及机NNR的界面张力, CDEA-14及NNR的界面张力最低, 将CDEA-12与CDEA-14、NNR、碳酸钠、复配均能降低CDEA-12的界面张力, 甚至能降到10-4-10-5m N/m超低界面张力。复配体系有待进一步研究, 实现更好的乳化性能及超低界面张力。
摘要：本文通过测定CDEA-12与CDEA-14、NNR、碳酸钠复配均能降低CDEA-12的界面张力, 碱与CDEA-12复配, 在一定的浓度范围内能够有效降低油水界面张力值至10-3-10-5mN/m数量级.
关键词：烷基醇酰胺,界面张力,复配,乳化性能
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表面活性剂复配 篇2
1实验方法
1.1主要仪器及药品
AEC-200型分析天平、均质机、PHS-25型酸度计、沉降管。
药品:十八烷基胺、甲苯-4-磺酸钠 (简称S) 、十二烷基苯磺酸钠 (SDBS) 、十二烷基硫酸钠 (SDS) 、硝酸钠、醋酸、氨水。
1.2十八烷胺分散率测定
将5.00g十八烷胺加入250mL蒸馏水中, 搅拌均匀, 加入一定量表面活性剂, 分别用醋酸或氨水调节体系的pH值后, 加热到50℃, 均质10min (均质压力为15～20MPa) , 制备十八烷胺分散体系。将加入不同表面活性剂的十八烷胺分散体系移入沉降管中, 液面高度为20cm。沉降40min后, 抽取高度为12cm的浆液烘干至恒重, 称重 (质量记为m) , 计算十八烷胺的分散率 (简称分散率) Fs:
Fs=m/3×100% (1)
2结果及讨论
2.1分散体系pH值对十八烷胺分散性的影响
图1是3种表面活性剂浓度为450mg/L、600mg/L时分散率与分散体系pH值变化的曲线图。可见, 在pH=6～10之间, 随着分散体系pH值增大, 分散率都有不同程度提高, pH=10时分散率最高, 继续增大pH值分散率没有升高, 表明pH=10为3种表面活性剂分散体系的最佳pH值。
2.2表面活性剂浓度对十八烷胺分散性的影响
图2是不同浓度3种表面活性剂分散体系 (pH=10) 的分散率与表面活性剂浓度关系曲线图。可见, 随着分散体系表面活性剂浓度增加, 分散体系的分散率升高, 在表面活性剂浓度为450mg/L时分散率升高的梯度较大;浓度为600mg/L时分散率最高;继续增大表面活性剂浓度, 分散率几乎没有提高。结果表明, 3种表面活性剂可以提高十八烷胺的分散率, 浓度为600mg/L时, 十八烷胺的分散效果最好。
由于表面活性剂分子的疏水基在颗粒界面上吸附使颗粒润湿, 在颗粒表面形成界面膜, 亲水基朝向分散介质中, 降低分散相界面能, 使悬浮液的分散趋于稳定[7]。表面活性剂加入量较少时, 不能充分润湿颗粒表面, 形成的界面膜不完整, 分散率较低;当表面活性剂加入量达到450mg/L时, 形成较完整的界面膜, 可以有效阻止十八烷胺颗粒的聚集, 此时分散率明显提高;当表面活性剂的浓度600mg/L时达到临界胶束, 形成稳定的界面膜, 能够有效地阻止十八烷胺粒子间由于相互碰撞而产生的聚集和溶合, 此时分散率达到最大值;当表面活性剂的浓度达到临界胶束后, 超出部分的表面活性剂分子在体系中以胶束状态存在, 对界面膜的形成没有贡献[8]。同时, 表面活性剂用量过多, 会由于自由聚合物的桥联作用引起颗粒之间的絮凝, 降低悬浮体的流动性, 不利于颗粒润湿和分散[9]。表面活性剂浓度600mg/L时, 分散率最高, 可以认定实验用3种表面活性剂的临界胶束浓度为600mg/L。
3种表面活性剂的分散效果不同, 相同表面活性剂浓度, SDS分散体系的分散率最好, 分散率由18.72%升高到80.88%;其次为SDBS的分散体系, 分散率由18.43%升高到79.78%;最差为S的分散体系, 分散率由17.19%升高到69.52%。由SDS的亲水基SOundefined在分子中间比亲水基在分子末端的润湿性能强[7], SDS的分散率高于SDBS的分散率;S分子量较小, 虽然润湿性、渗透性较好, 但SDBS吸附能力较强[10], 所以加入SDBS的分散效果好于S。
2.3表面活性剂复配对十八烷胺分散性的影响
为了进一步探讨不同表面活性剂之间的协同效应和对临界胶束浓度的影响, 以SDS、S和SDBS作为増溶表面活性剂, 硝酸钠作为助溶剂, 研究表面活性剂复配对十八烷胺分散性的影响。复配表面活性剂的浓度取单因素表面活性剂浓度的1/3, 表面活性剂、助溶剂各因素水平见表1。将5.00g十八烷胺分别加入复配溶液中, 调节复配液pH值为10, 将该混合体系加热、均质, 制备十八烷胺分散体系, 测定其分散率。正交设计分散率见表2。
可见, 十八烷胺在表面活性剂复配液中分散率为57.36%～88.75%, 最高分散率比S、SDS和SDBS单独使用时分别提高了19.23%、7.87%、8.97%。从复配水平看, 只有SDS和SDBS同时为水平3或4的复配液的分散率达到87%以上, 其他复配体系的分散率为57.36%～84.56%, SDS和SDBS对复配液分散率的作用显著。从复配液浓度看, 表面活性剂复配S、SDS和SDBS加和浓度分别为350mg/L、400mg/L、450mg/L即可显著提高分散率。结果表明, 表面活性剂复配对分散率的影响由表面活性剂的结构、性质和配比等因素决定。
表面活性剂的分散和润湿性取决于相对分子质量的大小和疏水基种类两个因素。表面活性剂的亲水基在分子中间比亲水基在分子末端的润湿性能强, 降低表面张力能力较强[7];相对分子质量较小表面活性剂的润湿性、渗透性较好, 相对分子质量大的疏水基表面活性剂扩散至粒子表面速度较慢, 但吸附能力强, 不易脱落和转移[10]。SDS的亲水基SOundefined在分子中间, 润湿性较好, S相对分子量较小, 润湿性、渗透性较好;SDBS相对分子量较大, 吸附能力较强, 同时SDBS疏水基支链烷基在界面上占有较多空间, 空间位阻效应大, 形成的界面膜紧密聚集[11]。以上3种表面活性剂复配, 十八烷胺的微粒侵入到表面活性剂复配液混合胶团内部, 形成的界面膜稳定而使其增溶作用增强, 分散率提高, 临界胶束浓度降低。表面活性剂复配分散率主要受SDS和SDBS影响, S的水平对复配体系分散率影响相对较小。
表面活性剂复配S、SDS和SDBS加和浓度分别为350mg/L、400mg/L、450mg/L即可显著提高十八烷胺的分散率。表面活性剂复配时, 由于表面活性剂分子间的相互作用, 其混合体系的临界胶束浓度不等于其临界胶束浓度的平均值, 而是小于其中任何一种表面活性剂单独使用的临界胶束浓度, 表面活性剂复配显著降低表面活性剂的临界胶束浓度。复配体系中S、SDS和SDBS的浓度为分别为100、150、200mg/L, 加和浓度为450mg/L时, 十八烷胺的分散率最高, 比S、SDS和SDBS单独使用时的临界胶束浓度 (600mg/L) 降低了150mg/L。
3结论
(1) 分散体系在pH=6～10之间, 随着分散体系pH值增大, 分散率提高, 在pH=10时分散率最高, pH值继续升高分散率变化不大。pH=10时为3种表面活性剂分散体系的最佳pH值。
(2) 随着分散体系表面活性剂浓度增加分散率提高, 浓度为600mg/L分散率最高, 浓度从600mg/L增加到750mg/L时, 分散率几乎没有提高, 临界胶束浓度均为600mg/L。SDS的分散性最好, 其次为SDBS、S。
(3) 表面活性剂复配显著降低其混合体系的临界胶束浓度, 提高分散率。复配体系中S、SDS和SDBS的浓度分别为100mg/L、150mg/L、200mg/L时, 十八烷胺的分散高达88.75%, 比S、SDS和SDBS单独使用时最佳分散率分别提高了19.23%、7.87%、8.97%, 复配体系的临界胶束浓度为450mg/L;表面活性剂复配对分散率的影响由表面活性剂的结构、性质和配比等因素决定, SDS和SDBS对复配液分散率的作用显著。
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表面活性剂复配 篇3
长庆油田属于典型的三低油藏,三叠系渗透率在0.3—2×10-3 μm2,矿化度最高127 g/L,油藏温度30—80 ℃,部分区块注水开发进入中高含水期,急需探索一次井网下改变注入介质提高采收率技术。与聚合物等化学剂相比,表面活性剂由于分子量小更能进入低渗孔隙具有相对良好适用性评价前景。近年来,大多实验研究表明阴离子磺酸型表面活性剂界面活性较高,有较好的耐温性,但耐盐性、乳化性较差[1]。而非离子表面活性剂与油水形成的乳浊液具有较好的驱油效果,但耐温性较差[2,3,4]。重烷基苯磺酸钠耐温性好,因其含有苯环能够与原油形成较稳定油水界面,界面活性高,但耐盐性较差,不能将油水界面张力很快降至超低,与烷基酚聚氧乙烯醚复配后,因烷基酚聚氧乙烯醚具有较好的乳化性能够将孔道内部渗出的油水很好乳化随着驱替压力共同采出。本文主要对该体系降低油水界面张力的性能、乳化性能、耐吸附性进行测试,并进行室内驱替模拟实验,完整评价了阴非复配型表面活性剂的性能。
1实验部分
1.1试剂
氯化钠、氯化镁、氯化钙均为分析纯,天津市申泰化学试剂有限公司。原油(长庆提供,常温黏度约为35 mPa·s),航空煤油(密度为0.78 g/cm3,陕西孚威新材料有限公司)。海明1622(分析纯,北京市庆胜达化工技术有限公司)。
1.2仪器
美国科诺TX500C旋转超低界面张力仪; 石油大学驱替实验装置。
1.3矿化水的配置
在3 L磨口的细口瓶中加入3 000 g的去离子水,开启磁力搅拌,搅拌使溶液形成漩涡。按顺序加入以下物质:无水氯化钙、六水合氯化镁、氯化钠。每加入一种试剂待其完全溶解后再加入另一种试剂。搅拌15 min,盖上磨口盖。所得溶液的总矿化度为96 670 mg/L,其中钙离子和镁离子的总量为2 570 mg/L。配置的盐水应均质透明,无沉淀。如要降低矿化度,按稀释比例稀释即可。
1.4模拟油的制备
原油与航空煤油按体积比6∶4配置成模拟油,密度0.81 g/cm3,黏度为4.5 mPa·s。
1.5阴非复配型表面活性剂的制备
将重烷基苯磺酸钠与烷基醇聚氧乙烯醚按体积比3∶1充分混匀,加入60%总表面活性剂量的乙醇,复配成高温表面活性剂。
1.6油水界面张力的测定
表面活性剂溶液与油相之间的界面张力采用美国科诺TX500C旋转超低界面张力仪以旋转滴重法测得液滴的宽度,根据Bashforth-Adalns方程式计算:
式中:σ—界面张力;T—仪器转速;ρ—两液相密度差;Y—液滴宽度。
转速固定为5 000 r/min。
1.7乳化性能的测定
在80 ℃恒温箱中,按体积比1∶1,将不同矿化度、浓度为5 g/L的表面活性剂溶液与长庆原油充分混合配制成100 mL的油水乳浊液,计算析水量随时间的变化。
1.8吸附性的测定
吸附量的测定:按液砂质量比7∶1将不同浓度表面活性剂溶液与岩心加入具塞量筒中,在80 ℃烘箱中放置24 h后,用22.4 g/L的海明1622采用两相滴定法测定吸附后溶液浓度的变化。阴非复配型表面活性剂驱油体系在石英砂表面的吸附量。
吸附稳定性的测定:按照质量比6∶1将浓度为3 g/L的阴非复配型表面活性剂驱油体系溶液与天然岩心进行混合,在80 ℃水浴恒温振荡机中连续振荡5 d,测试不同时间点的油水界面张力。
1.9室内填砂管驱油实验
将驱替装置升温至80 ℃,用矿化水水驱填砂管,测量填砂管水相渗透率;用模拟油驱替至含油率为98%,记录饱和油量,并恒温老化12 h;水驱至采出液含水率达98 %,计算水驱采收率;配制5 g/L的阴非复配型表面活性剂溶液并加热至80 ℃,趁热驱替至采出液含水率达98 %,计算水驱采收率及热化学驱提高采收率值。
2结果与讨论
2.1阴非复配型表面活性剂油水界面张力的测试
用矿化度为50 000 mg/L的矿化水配制不同浓度的表面活性剂,在80 ℃恒温条件下测试油水两相的瞬时界面张力。结果如图1所示,由图可以看出同一浓度下,随着时间的延长,油水瞬时界面张力先降到超低,再逐渐增大平衡在10-2 mN/ m。随表面活性剂浓度的增加,油水两相瞬时界面张力达到超低的时间逐渐缩短,当浓度为5 g/L时,油水瞬时界面张力在6 min内降低至7.9×10-4mN/m,因为随着表面活性剂浓度的增大,有效活度升高,表面活性剂分子在油水两相界面达到吸附平衡的时间缩短。
表面活性剂降低油水界面张力的情况可分为三种情况[5]:一是只能将油水界面张力降到10-2 mN/ m;二是将油水界面张力降到超低10-3 mN/ m,并且一直保持在超低状态;还有一种是瞬时油水界面张力可达10-3 mN/ m,随着时间的增加,瞬时界面张力逐渐增大,最后界面张力平衡在10-2 mN/ m。该驱油体系即属于第三种情况,据报道,瞬时界面张力迅速达到超低值(但平衡界面张力不能达到10-3 mN/ m的超低值)体系的驱油效果与平衡界面张力达到10-3 mN/ m的驱油效果基本相同,由于注入初期,驱油体系仍可以与原油形成超低界面张力,活化残余油使之运移、流动,形成油墙,即使界面张力升高至不能提高采收率时,形成的油墙运移时仍能对油滴产生互溶作用[6],束缚油滴也可以流动。因此,此驱油体系可以达到提高采收率的目的。
2.2阴非复配型表面活性剂耐温性能的测试
表面活性剂溶液浓度为5 g/L时,测试不同温度下溶液界面张力的变化情况,结果如图2所示。
由图2可知:随着温度的升高,瞬时油水界面张力变化关系基本相同,随着时间的延长,油水界面张力逐渐降低,在10 min内均能达到10-3 mN/m,然后油水界面张力又逐渐变大,但均能保持在10-2mN/m左右。说明在高温下与原油形成油水过渡层范围更广,界面张力更低,可与地层原油接触后迅速降低毛细管力,启动残余油流动。油滴不断聚集,随着驱替压力将油水驱出。
2.3阴非复配型表面活性剂对原油的乳化能力的评价
配制浓度为5 g/L用不同矿化度的矿化水配制5 g/L 的表面活性剂溶液,测试不同矿化度的表面活性剂溶液的乳化性,如图3所示。
由图3可知,开始油水均一的混合溶液在静置的过程中,油水不断分离,最终达到平衡。随着溶液矿化度的提高,析水量逐渐减小。当矿化度为60 000 mg/L时,析水量很小,油水过渡相体积较大。因为随着矿化度的提高,反离子金属盐穿插在表面活性剂离子之间,减小了表面活性剂分子间的作用力[7,8],提高了表面活性剂溶液中胶束的稳定性,能够更好地分散于油水中,从而提高乳液的稳定性。由此表明在高温高盐油藏的开采过程中,该体系可以保持较高的乳化能力,形成稳定的油水共存体系,降低原油黏度,因此对提高采收率起到重要作用。
2.4阴非复配型表面活性剂的吸附性的测试
2.4.1 阴非复配型表面活性剂的吸附量的测试
地层岩石与表面活性剂溶液接触后,随着不同阶段的吸附,表面活性剂溶液与原油间的界面张力、乳化效率都会发生变化。而且岩石吸附表面活性剂后岩石的亲油亲水性会改变,润湿反转后,凭借超低的界面张力使原油从亲油的碳酸岩孔隙内汇聚后形成水包油油水乳液,随着驱替压力不断被带出,提高采收率。因此对阴非复配型表面活性剂驱油体系的吸附量测定具有重要的意义。测试结果见图5。
由图4可知,随着表面活性剂浓度的增大,吸附量呈现先增大后减小的趋势。小于2 g/L时,表面活性剂浓度较低,溶液中的吸附形式主要以单个表面活性剂分子与岩心外部裸露的正电荷发生静电吸引,2 g/L ～ 3 g/L吸附量逐渐增大,属于单层吸附饱和[9],表面活性剂疏水链端大多存在于界面中,此时分子间作用力较小,可以继续吸附。随着浓度的增加,吸附量快速增加。当浓度不断增加时,胶束量较大,胶束与岩心表面吸附的表面活性剂静电斥力降低,部分已吸附于石英砂表面的表面活性剂解吸附而增溶进胶束中,因而该驱油表面活性剂在石英砂表面的吸附量降低。
2.4.2 阴非复配型表面活性剂的吸附稳定性的测试
表面活性剂被岩石吸附后存在损耗,有效活度降低,浓度降低后表面活性剂溶液能否与原油形成超低界面张力,这是人们普遍关注的问题[10],实验结果如表1。
由表1可知,随着时间的延长,瞬时界面张力与平衡界面张力变化不大,瞬时界面张力保持在10-3数量级上,因此该阴非复配型表面活性剂驱油表面活性剂在地层中岩石吸附的稳定性较好,随着时间的变化,当与原油接触后,均能很快地活化残余油滴,使之运移、流动。在地层中能长期保持低界面张力,能够稳定提高采收率。
2.5阴非复配型表面活性剂填砂管驱替实验研究
按照室内填砂管驱油实验方法,测定了不同渗透率下,相同浓度阴非复配型表面活性剂溶液的采收率。见表2。
由表2可知,随着渗透率不断增大,水驱采收率不断增加,表面活性剂提高采收率的效果降低。因为渗透率较高时孔隙度大,在水驱时大量油滴已被水带出,残余油滴少,在渗透率为1 150 mD时,水驱采收率为34.6%,表面活性剂驱后采收率提高了5.3%。岩石孔隙内残余油滴较少,残余油滴的毛细管数少,在注入表面活性剂后活化的残余油滴较少,因此在表面活性剂驱时,采油量较少,提高采收率较低。在渗透率较低时,表面活性剂溶液注入油层后,油水界面张力及原油黏度降低,波及系数增加,更多表活剂溶液进入小孔道,降低油水界面张力,活化残余油,使之运移,流动,团聚,形成油墙。在运移过程中对油滴产生互溶作用,随着驱替压力将残余油驱出,进一步提高采收率。在不同渗透率下的驱替实验中,表面活性剂均有提高采收率的作用。该表面活性剂体系,在高温高矿化度情况下仍能保持较高表面活性,具有较高的提高油藏采收率的能力。
3结论
(1) 阴非复配型表面活性剂在浓度为3 g/L,温度为80 ℃时,能够很快将油水界面张力值降低至10-3 mN/m数量级,有效活度较高且其耐温性较好,能够适用于热化学驱技术。
(2) 阴非复配型表面活性剂有着良好的乳化性能,能够适用于高矿化地层(>50 000 mg/L),乳化过程中析水量较少,有利于地层原油相互间的互溶,随着压力将原油运移。
(3) 阴非复配型表面活性剂的吸附稳定性较好,适用于驱替速度较小的热采技术。油水动态界面张力保持超低,吸附损失较少。
(4) 室内模拟填砂管驱替实验表明,阴非复配型表面活性剂在低渗透率下采收率提高了10.5%。
摘要：针对长庆某区块油田注水驱替效率低,油藏温度30—80℃的情况,开发出一种重烷基苯磺酸钠与烷基酚聚氧乙烯醚复配型表面活性剂,并对其性能进行了测试。结果表明,在浓度为5 g/L、温度为80℃及矿化度为50 000 mg/L的条件下,油水界面张力可在8 min内快速降至3.5×10-3mN/m。在80℃、矿化度为50 000 mg/L、浓度为5 g/L及测试时间为2 h乳化性测试中析水量为2%(油水总体积)。岩心吸附测试中岩心吸附量较小,在连续5 d吸附稳定性测试中界面张力均可达到10-3mN/m数量级。填砂管驱替测试表明在水测渗透率为95 mD时,采收率可提高为10.5%。
关键词：耐温性,阴非复配表面活性剂,界面张力,采收率
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表面活性剂复配 篇4
阴离子型表面活性剂是具有阴离子亲水性基团的表面活性剂。阴离子型表面活性剂在整个表面活性剂生产中占有相当的比重,据统计,约占世界表面活性剂总产量的40%。主要用作洗涤剂润湿剂、发泡剂和乳化剂。阴离子型表面活性剂按亲水基结构主要可分为:(1)磺酸盐类(SO3Na),包括烷基磺酸盐、烯基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、高级脂肪酸酯(磺酸、琥珀酸酯磺酸盐、脂肪醇醚琥珀酸单酯磺酸盐、石油磺酸盐和油酰胺甲基牛磺酸盐;(2)硫酸酯盐(OSO3Na),包括脂肪醇硫酸盐和脂肪醇醚硫酸盐;(3)羧酸盐(COONa);(4)磷酸酯盐。目前阴离子表面活性剂的主要类别还是磺酸盐和硫酸酯盐。非离子型表面活性剂在水溶液中不电离,其亲水基主要是由具有一定数量的含氧基团(一般为醚基和羟基)构成。正是这一特点决定了非离子型表面活性剂在某些方面比离子型表面活性剂优越:因为在溶液中不是离子状态,所以稳定性高,不易受强电解质无机盐类存在的影响,也不易受pH值的影响,与其他类型表面活性剂相容性好。现在应用的非离子型表面活性剂的亲水基,主要是由聚乙二醇基即聚氧乙烯基(C2H4O)nH构成;另外还有以多醇(如甘油、季戊四醇、蔗糖、葡萄糖、山梨醇等)为基础的结构。聚氧乙烯型包括脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基胺、烷醇酸胺及聚氧乙烯烷基酸胺和冠醚。脂肪酸多元醇酯包括脂肪酸甘油酯和季戊四醇酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯和聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、糖酯、烷基糖酐、嵌段聚醚。
由于各类表面活性剂都有自身的优点及不足,单独使用某一种表面活性剂往往很难适应各类农药加工的需要。因此,商品化的产品如乳化剂多数是混合型的,复配的方式既有阴离子与非离子之间的混合,也有阴离子和阳离子之间的混合及不同非离子之间的混合[3]。本文进行了非离子表面活性剂(C12)脂肪醇聚氧乙烯(5)醚(简写作AEO 5)与阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(简写作SDS)的复配研究,试图找出它们之间较佳的协同增效配比。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
(C12)脂肪醇聚氧乙烯(5)醚(1组分)为非离子表面活性剂,分子式C12H25O(C2H4O)5H,无色粘性液体,在水中溶解度为0.1g/L(20℃)左右,由南京金陵石化二厂提供(1L塑料桶装,工业级)。
十二烷基硫酸钠(2组分)为阴离子表面活性剂,分子式C12H25SO4Na,总醇量≥59.0%,NaCl10%,硫酸盐10%,游离醇4%,由天津市天达净化材料精细化工厂提供(500g袋装,化学纯)。
实验前对AEO 5、SDS未作任何纯化处理。
JYW-200A自动界面张力仪,河北承德试验机有限责任公司生产。
1.2 实验方法
1.2.1 分别测定AEO 5与SDS不同质量浓度水溶液的表面张力值
分成4组,以自动界面张力仪分别测定AEO 5、SDS以及AEO 5与SDS按质量比1∶1和1∶50复配,不同质量浓度水溶液的表面张力值。作表面张力值与质量浓度的关系图,从图中转折点可知各组的临界胶束质量浓度ρ。通过插值法可获得表面张力为45mN/m时纯组分和混合组分的质量浓度。水为二次蒸馏水。均在常温常压下测定。
1.2.2 表面活性剂相互作用参数的测定
根据Rubingh与Rosen非理想二元表面活性剂复配增效理论[4],以及上述实验得到的数据,以质量浓度(g/L)代替浓度(mol/L),用迭代法进行计算,可求得βs、βm。βs、βm分别为描述溶液表面吸附层和胶束中由于两种表面活性剂间的相互作用而引起的非理想经验常数,称为相互作用参数。
2 结果与讨论
2.1 各组分不同质量浓度水溶液的表面张力值
2.1.1 单组分AEO 5不同质量浓度水溶液的表面张力值
根据表面活性剂的溶解度和实际配制的方便性,选配7个质量浓度测定其表面张力,测定结果如图1所示。
由图1可得,AEO 5临界胶束质量浓度ρ10=0.02g/L,插值法得到表面张力γ=45mN/m时,ρ1=0.007g/L。
2.1.2 单组分SDS不同质量浓度水溶液的表面张力值
选配7个质量浓度测定其表面张力,测定结果如图2所示。
由图2可得,SDS临界胶束质量浓度ρ20=1g/L,插值法得到表面张力γ=45mN/m时,ρ2=0.3g/L。
2.1.3 AEO 5与SDS按质量比1∶1复配,不同质量浓度水溶液的表面张力
选配7个质量浓度测定其表面张力,测定结果如图3所示。
由图3可得,此混合溶液临界胶束质量浓度ρ012=1g/L,插值法得到表面张力γ=45mN/m时,ρ12=0.1g/L。
2.1.4 AEO 5与SDS按质量比(1∶50)复配,不同质量浓度水溶液的表面张力
选配7个质量浓度测定其表面张力,测定结果如图4所示。
由图4可得,此混合溶液临界胶束质量浓度ρ012=0.5g/L,插值法得到表面张力γ=45mN/m时,ρ12=0.01g/L。
2.2 表面活性剂相互作用参数βs、βm的测定
根据Rubingh与Rosen非理想二元表面活性剂复配增效理论,胶束相组成的近似公式及表面相组成的近似公式[4],运用上述实验所得数据(纯组分1、2和混合组分的临界胶束质量浓度及表面张力为45mN/m时纯组分1、2和混合组分的质量浓度),经计算,AEO 5与SDS以1∶1(质量比)复配,计算无解;以1∶50复配,得出βm=2.73,βs=-1.92,根据复配协同增效的条件βs-βm<0,说明1∶50是较佳复配。
3 结论
AEO 5与SDS以1∶50(质量比)复配后,经计算得到结果说明1∶50是较佳复配,从实际测定下来的结果看,1∶50的配比比1∶1的配比临界胶束质量浓度ρ要小,降到表面张力为45mN/m时,前者比后者质量浓度小,说明前者降低表面张力的性能比后者好。理论计算结果与实验相吻合,同时也说明非理想二元表面活性剂复配增效理论的正确性。
参考文献
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