表面活性剂混合对表面界面张力的影响

表面活性剂混合对表面界面张力的影响

表面活性剂驱油是指以表面活性剂体系为主体的驱油方法。这是提高原油采收率的一个很好的方法。表面活性剂驱为进一步开发利用现有原油储量展示了广阔的前景。然而,单独使用某一类型的表面活性剂驱油存在着活性剂驱油效率差、耐温抗盐性能差等缺点。因此,近年来开展了不同种类表面活性剂复配体系的研究。对于一种复配形成的复合表面活性剂驱油体系,表面/界面张力是衡量其性能的主要指标之一。本实验选用阴离子表面活性剂AES、非离子表面活性剂OP-10和TX,研究了阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂以不同比例混合后对表面/界面张力的影响,并从机理上进行了相关探讨,为其在三次采油中的应用提供实践与理论指导。本实验控制复合表面活性剂驱油体系的低成本,对大规模的生产应用具有重要意义。1实验部分1.1非离子表面活性剂全自动平衡表面张力仪;K100C型全自动表面界面张力仪脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠:RO(CH2CH2O)nSO3Na(R为C12~15烷基),简称AES(阴离子表面活性剂);辛基苯酚聚氧乙烯醚,简称OP-10(非离子表面活性剂);烷基酚聚氧乙烯醚,简称TX(非离子表面活性剂);煤油1.2实验方法1.2.1单组表面活性剂试验室温下,分别改变单组分表面活性剂AES、OP-10和TX的质量浓度,测其表面/界面张力。1.2.2不同质量比的重复试验室温下,固定表面活性剂复配体系的总质量浓度,分别改变AES与OP-10和AES与TX的质量比,测其表面/界面张力。1.2.3不同质量浓度的重复试验室温下,按上一步实验结果的最佳质量比配样,改变表面活性剂复配体系的总质量浓度,测其表面/界面张力。2结果与讨论2.1cmc对表面活性剂吸附行为的影响室温下,分别改变单组分表面活性剂AES、OP-10和TX的质量浓度,测其表面/界面张力,实验结果见图1。从图1可以看出:随着表面活性剂质量浓度的增加,表面/界面张力逐渐下降,但下降到一定程度后却几乎不再变化。这是由于当表面活性剂溶液的质量浓度低于CMC时,溶液中基本上是单个表面活性剂分子(或离子),表面吸附量随质量浓度的增大而逐渐增加,表面/界面张力逐渐下降,直至表面/界面上再也挤不下更多的分子,此时表面/界面张力不再下降。当质量浓度大于CMC后,溶液中的表面活性剂通过分子间的吸引力相互缔合形成胶束,此时,随着质量浓度的增加,胶束的数目增加,而单个表面活性剂分子的数目不再增加。因胶束表面是有许多亲水基覆盖的,故胶束本身不具备表面活性,不被溶液表面吸附,因而表面/界面张力几乎不再变化。2.2不同质量比的复合试验aes,op-10质量比的确定室温下,固定表面活性剂复配体系的总质量浓度为8000mg.L-1,改变AES与OP-10的质量比,测其表面/界面张力,实验结果见图2。张力/表面/界面张力室温下,固定表面活性剂复配体系的总质量浓度为8000mg.L-1,改变AES与TX的质量比,测其表面/界面张力,实验结果见图3。从图2和图3可以看出:当混合体系中某组分质量所占比例较高时,对表面/界面张力的降低效果不理想,随着二者的比值降低,对表面/界面张力的降低能力有所增强,当AES与OP-10和AES与TX的质量比分别为8∶2和6∶4时,表面/界面张力均为最低值。2.3不同质量浓度的重复试验2.3.1比较as和op-10的实验室温下,固定AES与OP-10的质量比为8:2,改变AES与OP-10复配体系的总质量浓度,测其表面/界面张力,实验结果见图4。2.3.2表面/界面张力的变化室温下,固定AES与TX的质量比为6:4,改变AES与TX复配体系的总质量浓度,测其表面/界面张力,实验结果见图5。从图4和图5可以看出:随着表面活性剂质量浓度的增加,AES、OP-10、TX以及AES与OP-10和AES与TX复配体系的表面/界面张力逐渐下降,但下降到一定程度后却几乎不再变化。AES与TX复配体系的表面/界面张力比AES与OP-10复配体系的表面/界面张力小,且介于单组分表面活性剂的表面/界面张力值之间。这是由于非离子表面活性剂OP-10和TX亲水基上的部分氧原子与水中的Na+结合,带有一定的正电性,与阴离子表面活性剂AES发生静电吸引作用,在溶液中形成混合胶束,降低了非离子表面活性剂胶束内离子间的静电斥力作用,同时又由于阴离子表面活性剂AES的表面活性高于非离子表面活性剂OP-10和TX,故使其表面活性有所提高。3aes与op-10的复配体系的表面/界面张力3.1AES、OP-10和TX的临界胶束浓度分别为:4000mg.L-1、3000mg.L-1、4000mg.L-1;相应的表面/界面张力分别为:29.3mN.m-1与0.015mN.m-1;33.7mN.m-1与0.232mN.m-1;34.1mN.m-1与0.230mN.m-1。当AES与OP-10的质量比为8:2,总质量浓度为7000mg.L-1时,表面/界面张力均达到最低值32.1mN.m-1与0.079mN.m-1;当AES与TX的质量比为6:4,总质量浓度为7000mg.L-1时,表面/界面张力均达到最低值29.4mN.m-1与0.058mN.m-1。3.2