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瀝青質(zhì)及其亞組分與烷基苯磺酸鈉水溶液在降低IFT中的協(xié)同機(jī)理（一）
來(lái)源：高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào) 瀏覽 1241 次 發(fā)布時(shí)間:2024-09-27
原油作為工業(yè)的血液，對(duì)人類(lèi)的生產(chǎn)、生活具有重要的意義。經(jīng)傳統(tǒng)的一次采油和二次采油之后，油層中仍存有大量的原油。近年來(lái)，化學(xué)驅(qū)已成為最有前景的提高采收率的方法之一。油水界面張力（IFT）是評(píng)價(jià)化學(xué)驅(qū)驅(qū)油效率的重要參數(shù)。油水IFT越低，采油效率越高。加入到水相中的表面活性劑、電解質(zhì)，加入到油相中的有機(jī)酸、有機(jī)堿及其它有機(jī)物，以及原油中存在的活性組分等均可影響油水界面的性能。
瀝青質(zhì)作為原油中重要的活性組分，由于其對(duì)原油與水溶液的界面行為有重要影響，因此受到了廣泛關(guān)注。Zhu等研究了瀝青質(zhì)對(duì)烷基苯磺酸鹽水溶液IFT的影響，結(jié)果表明，由于瀝青質(zhì)的界面活性低且分子尺寸大，很難與烷基苯磺酸鹽分子在界面上形成混合吸附膜，因此IFT的變化很小。Mikami等通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬研究了瀝青質(zhì)的界面行為，發(fā)現(xiàn)瀝青質(zhì)分子可以在模型油（正庚烷）與水的界面處聚集。如果瀝青質(zhì)分子的量足以使其形成一個(gè)完整的薄膜，則IFT急劇下降。Cao等系統(tǒng)研究了含不同濃度瀝青質(zhì)的煤油與甜菜堿溶液之間的IFT,發(fā)現(xiàn)瀝青質(zhì)對(duì)甜菜堿體系的動(dòng)態(tài)界面張力（DIFTs）影響也很小。不同的瀝青質(zhì)具有不同的界面性質(zhì)，因此有必要研究不同的瀝青質(zhì)對(duì)于油水IFT的影響。烷基苯磺酸鹽由于來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉，而且在低濃度下即可導(dǎo)致油水IFT降至較低水平，進(jìn)而提高原油采收率，被廣泛應(yīng)用于化學(xué)驅(qū)油體系中。
本文研究了瀝青質(zhì)及其亞組分與烷基苯磺酸鈉（p-S14-4,p為對(duì)二甲苯；14表示烷基鏈上有14個(gè)碳原子；S表示表面活性劑；4表示芳基在長(zhǎng)鏈烷基的4號(hào)碳原子上）水溶液在降低IFT中的協(xié)同作用，并提出了相應(yīng)的協(xié)同機(jī)理，為研究原油中的活性組分與水相中加入的表面活性劑分子間的相互作用奠定了基礎(chǔ)。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1試劑與儀器
氯化鈉、正己烷、二氯甲烷、無(wú)水乙醇、甲苯、丙酮、四氫呋喃和其它試劑均購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；四氫呋喃為色譜純，其余試劑均為分析純；原油來(lái)源于大慶油田。
VarioELⅢ型CHNS元素分析儀（德國(guó)Elementar公司）；NEXUS型傅里葉變換紅外光譜儀；Waters 1515型凝膠滲透色譜儀；PGM-Ⅱ型數(shù)字小電容測(cè)試儀；WAY-2WAJ型阿貝折光儀；界面張力儀（芬蘭Kibron公司）。
1.2實(shí)驗(yàn)過(guò)程
1.2.1瀝青質(zhì)及其亞組分的分離利用正己烷沉淀出原油中的瀝青質(zhì)A.利用混合溶劑（甲苯和丙酮）沉淀法，將A分為4個(gè)不同的亞組分，分離流程如Scheme 1所示。首先，制備質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的A甲苯溶液，作為初始瀝青質(zhì)溶液，然后加入丙酮，將該混合物（甲苯/瀝青質(zhì)/丙酮）靜置20 h后，以3500 r/min的轉(zhuǎn)速離心40 min,分別收集瀝青質(zhì)的第1個(gè)亞組分A1和上清液AS1.在AS1中繼續(xù)加入丙酮至濃度為80%,離心沉淀，分別收集瀝青質(zhì)的第2個(gè)亞組分A2和上清液AS2.通過(guò)常壓蒸餾去除AS2中的溶劑，得到瀝青質(zhì)的中間亞組分Ai.將Ai以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的濃度溶于丙酮，靜置20 h后，離心40 min得到瀝青質(zhì)的第3個(gè)亞組分A3和上清液AS3,然后通過(guò)常壓蒸餾去除AS3中的溶劑得到瀝青質(zhì)的第4個(gè)亞組分A4.
1.2.2旋轉(zhuǎn)液滴法測(cè)定動(dòng)態(tài)界面張力參照文獻(xiàn)方法合成p-S14-4,其結(jié)構(gòu)式如圖1所示。利用界面張力儀測(cè)定油水間的DIFTs,通過(guò)攝像機(jī)獲取液滴形狀，讀取液滴的寬度及長(zhǎng)度。根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算得到IFT,且30 min內(nèi)保持不變的IFT為平衡IFT（IFTequ）。實(shí)驗(yàn)溫度為45℃，轉(zhuǎn)速為6000 r/min.實(shí)驗(yàn)過(guò)程參見(jiàn)文獻(xiàn)。