DTAB降低饱和烷烃与水的界面张力的研究

判断一种表面活性剂降低油-水界面张力性能的优劣,就需要对界面张力进行准确有效的测量。文章就不同浓度的十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)水溶液分别与正庚烷(n-Heptane)和正十六烷(n-Hexadecane)之间的界面张力进行定量的测量,分别得到了在30℃下水-正庚烷和水-正十六烷体系的界面张力随DTAB浓度变化的曲线。结果表明,在DTAB浓度达到其所在体系中的CMC值时,水-正庚烷体系界面张力小于水-十六烷体系界面张力。DTAB具有较强的抗矿盐能力,界面张力随温度升高有所下降。     

OCS表面活性剂在弱碱、无碱条件下的界面张力性能研究

研究了OCS表面活性剂中试产品在弱碱NaCO33及无碱条件下应用于不同油田原油的油-水界面张力特性。结果表明：对于大庆采油四厂原油，当表活剂浓度为0．1％-0．3％，Na2CO3浓度为0．6％-1．2％时，油-水界面张力可达到超低(-l0^-3mN／m数量级)；对于大庆采油二厂原油，当表面活性剂浓度为0．1％-0．3％，Na2CO3浓度为0．8％-1．4％时，油-水界面张力可达到超低；对于华北油田古-联原油，当表面活性剂浓度为0．2％，NaCO3浓度为0．6％-1．2％时，油-水界面张力可达到超低；对于胜利油田孤东采油厂原油，当表面活性剂浓度为0．2％，NaCO3浓度为0．8％-1．4％时，油-水界面张力可达到超低。在无碱条件下，对于大港油田枣园1256断块原油，当OCS表面活性剂浓度达到0．1％时，油-水界面张力即可达到超低；对于江苏油田原油，当OCS表面活性剂浓度在0．1％以上时，油-水界面张力均可以达到10^-2mN／m数量级。聚丙烯酰胺聚合物的加入对油-水超低界面张力的形成和稳定具有促进作用。     

碳氟表面活性剂与碳氢表面活性剂混合水溶液的表面吸附和胶团形成——Ⅱ.全氟辛酸钠-十烷基硫酸钠体系

测定了不同摩尔比的全氟辛酸钠(7CFNa)-十烷基硫酸钠(C_(10)SNa)混合水溶液(加NaCl,恒定离子强度μ=0.1m)的表面张力和界面张力(正庚烷-水溶液界面张力)。由表(界)面张力-浓度关系求出混合体系的表(界)面吸附和临界胶团浓度(cmc)。结果表明:(1)7CFNa和C_(10)SNa在μ=0.1m的溶液中,cmc相近,两者表面活性相近;但7CFNa降低水表面张力的能力较强,在cmc时的表面张力可低达～23mNm~(-1)。因此,在混合溶液的表面上,7CFNa的表面活性较高,优先吸附于表面。对于各种摩尔比的混合溶液,7CF~-在表面层中的比例皆大于在溶液内部的比例。(2)正庚烷-水溶液界面上的吸附与表面吸附截然不同。7CF~-在界面吸附层中的比例低于溶液内部,表明其吸附能力比C_(10)S~-为弱。这是由于界面一边的正庚烷与C_(10)SNa碳氢链之间的作用大于与7CFNa碳氟链之间的作用。亦即碳氟链与碳氢链“互憎”作用在界面上的表现。(3)在不同摩尔比的混合溶液中,各组分的cmc接近一恒值,进一步说明混合溶液中存在碳氟链与碳氢链间的互憎作用,以致两种表面活性剂在混合溶液中(有过量无机盐时)基本上各自形成胶团。     

自溶液中的吸附 ⅩⅢ.硅胶自环己烷-正脂肪醇和水-正脂肪醇中吸附Triton X-100

测定了硅胶和活性炭自水、环己烷和正丁醇中吸附Triton X-100的等温线。提出了TritonX-100在硅胶-环己烷界面上形成单分子层,在硅胶-水界面上形成双分子层的吸附模型。测定了硅胶自环己烷-正脂肪醇(C_2,C_4,C_8和C_(12))和水-正脂肪醇(C_2和C_4)混合溶剂中吸附Triton X-100的等温线。自环己烷-正脂肪醇中吸附时,醇的烃链越短,浓度越大,降低Triton X-100的吸附作用越显著。自水-正脂肪醇中吸附时,正丁醇降低Triton X-100的吸附作用比乙醇时更显著。但当Triton X-100的浓度较低时,正丁醇(0.5 mol·din~(-3))的存在却使TritonX-100的吸附有所增加。     

表面活性剂与油相动态界面张力影响因素研究

对不同类型表面活性剂烷基糖苷(APG1214)、咪唑啉(IAS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、烷基酚醚羧酸盐(ss-231)的油水动态界面张力进行了研究。在60℃,5 000 r·min-1条件下,考察了表面活性剂的浓度、表面活性剂的结构、正构烷烃碳数以及原油中活性物质对形成低界面张力影响。实验结果表明:表面活性剂亲水基的亲水性越强,亲水基之间排斥力越小,使得在油水界面排布的密度越大,降低界面张力的效果会更好;当表面活性剂疏水碳链与烷烃碳链相似时,降低界面张力的效果会更明显;无碱体系中原油中的活性物质可在油水界面上形成粘弹性界面膜,这种界面膜的形成减少了表面活性剂分子在界面的吸附,使界面张力升高。     

沥青质及其亚组分与烷基苯磺酸盐溶液在降低界面张力中的协同作用

利用混合溶剂沉淀法将原油中的沥青质分为4个亚组分, 研究了含有各组分的模拟油与烷基苯磺酸钠(p-S14-4, p为对二甲苯; 14表示烷基链上有14个碳原子; S表示表面活性剂; 4表示芳基在长链烷基的4号碳原子上)水溶液间的动态界面张力(DIFTs). 结果表明, 沥青质及其亚组分的分子尺寸、 浓度和极性对DIFTs有显著影响. 分子尺寸较大的沥青质亚组分与p-S14-4分子之间难以形成混合吸附膜, 协同作用较弱, DIFTs曲线呈“L”形, 最小界面张力(IFT_min)受浓度和极性的影响较小. 在高浓度时, 分子尺寸较小的沥青质及其亚组分快速扩散至界面与p-S14-4分子形成紧密的混合吸附膜, 能够快速降低界面张力(IFT); 随着时间的延长, 界面层的分子发生重排, 导致DIFTs曲线呈“V”形, 且在这种情况下沥青质及其亚组分的极性越高, 降低IFT的协同作用越明显, IFT_min越低.     

自溶液中的吸附XIII.硅胶自环己烷-正脂肪醇和水-正脂肪醇中吸附TRITONX-100

测定了硅胶和活性炭自水、环己烷和正丁醇中吸附TRITON X-100的等温线,提出了TRITON X-100在硅胶-环己烷界面上形成单分子层,在硅胶-水界面上形成双分子层的吸附模型,测定了硅胶自环己烷-正脂肪醇(C2,C4,C8和C12)和水-正脂肪醇(C2和C4)混合溶剂中吸附TRITON X-100的等温线,自环己烷-正脂肪醇中的吸附时,醇的烃链越短,浓度越大,降低TRITON X-100的吸附作用越显著.自水-正脂肪醇中吸附时,正丁醇降低TRITON X-100的吸附作用比乙醇时更显著,但当TRITON X-100的浓度较低时,正丁醇(0.5mol.dm[-3])的存在却使TRITON X-100的吸附有所增加。     

ZrO2酸碱性质的TPD表征 II. NH3和CO2共吸附研究

用NH_3和CO_2双组分并吸附TPD-MS和IR技术对ZrO_2催化剂表面酸中心和碱中心的相互关系进行了表征. 先吸附NH_3（或CO_2）对在其后吸附的CO_2（或NH_3）不仅无阻碍，反而导致后吸附CO_2（或NH_3）在最高程脱峰温区（＞510 K）的脱附量增加．这种双组分并吸附效应在IR谱图上表现为NH_3共吸附诱发生成了一种新的CO_2吸附态，即在碱中心上形成单齿碳酸根物种．同时CO_2共吸附又强化NH_3与Zr~(4＋)（Lewis酸中心）的配位键合．这表明ZrO_2表面存在相互邻接的酸中心和碱中心，它们通过表面键诱导极化而令酸－碱相互作用加强．这类双组分共吸附效应可归结为表面键诱导酸－碱相互作用．     

表面活性剂亲水-亲油能力对动态界面张力的影响

当两个不互溶的液相接触时 ,如果其中一相或两相含有表面活性物质 ,就可能产生动态界面张力 .两相间的界面张力随时间连续变化 ,直到平衡为止 .在到达平衡的过程中 ,经常通过一个最低值 .酸 性油 /碱水体系也会出现类似现象 .England和 Berg[1]把动态界面张力解释为表面活性物质在界面上累积的结果 ,并观察到 1,5-戊二醇由白油向水 中传质时存在明显的吸附-脱附位垒 .Rubin和 Radke[2]首次给出了解释酸性原油与碱水溶液接触时产生动态界面张力的物理模型 ,他们提出在油水界面上存在一个表面活性物质的脱附位垒 ,原油中的酸性物质与氢氧化…     

十烷基硫酸钠-全氟辛酸钠混合表面活性剂在四氯乙烯-水界面上的吸附及胶团形成

测定了在30℃、总离子强度为0.1m时不同比例混合的十烷基硫酸钠(C₁₀SN_a)-全氟辛酸钠(7CFNa)在四氯乙烯-水界面的界面张力,研究混合溶液的界面性质及胶团形成,结果表明:(1)7CFNa与C₁₀SNa在混合溶液中,基本上各自独立形成胶团;(2)混合表面活性剂在四氯乙烯-水界面上的吸附与在正庚烷-水界面上吸附规律相同;(3)测定C₁₀SNa、7CFNa在不同油-水界面上的界面张力,证实碳氟链与碳氯链之间具有“互憎性”。     

疏水链长对聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯界面扩张流变性质的影响

利用悬挂滴方法研究了系列聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯(TweenX)在正癸烷-水界面的扩张流变性质. 实验结果表明, 疏水烷基链长较短的Tween20 分子在界面上吸附量较大, 分子排列更紧密, Tween40 和Tween60具有大致相同的“有效截面积”, 导致饱和吸附时界面张力(γ_cmc)比较接近. TweenX浓度大于临界胶束浓度(cmc)时, 由于Tween20 分子排列的更加紧密, 模量和弹性大于Tween40 和Tween60. 当TweenX的疏水烷基链长达到一定长度时, TweenX的界面膜性质受疏水链长的影响减弱, Tween40和Tween60的扩张参数相差不大.     

TODGA/HNO_3萃取La~(3+)的界面性质

利用滴体积法研究了La~(3+)/HNO_3/N,N,N',N'-四辛基-3-氧戊二酰胺(TODGA)/稀释剂体系的界面性质,考察了TODGA浓度、液滴形成时间、稀释剂种类、La~(3+)浓度、体系温度、离子强度和溶液酸度等因素对体系界面性质的影响.实验结果表明,体系达到界面饱和吸附时间约为120 s,可认为体系达到萃取平衡;TODGA浓度不同时,界面张力也不同,进而判定界面饱和吸附物种亦不相同;极性较小的稀释剂体系的界面张力降低较大,按照正辛烷环己烷苯甲苯次序降低;HNO_3对TODGA的质子化作用使其表面活性显著增强,故硝酸浓度增大导致界面张力降低;Na NO_3的存在降低了界面上游离萃取剂分子的浓度,致使界面张力增大.     

表面增强拉曼光谱研究银电极/乙腈界面微量水的吸附行为

利用表面增强拉曼散射技术研究了含微量水的乙腈溶液中银电极 /乙腈界面水分子的吸附行为 ,详细考察了随电极电位的改变及微量水浓度对其的影响 .研究表明 ,银电极双电层中存在多种吸附模式下的水分子结构 .在较正电位下 ,水分子主要与乙腈形成弱的氢键共吸附于电极表面上 ,ν(O— H)伸缩振动出现在3 487cm- 1左右 ,一定范围内增加体相水的浓度对其影响较小 ;在较负电位下 ,随着乙腈解离反应的进行 ,水分子转为与表面配合物 [Ag(CN) n]( n- 1 ) - 作用而共吸附于电极表面 ,其有序性地增加导致 ν(O— H)频率出现在更高的波数 3 5 83 cm- 1 .增加水的浓度加强了界面水分子间的氢键作用 ,致使 ν(O— H)红移 ;在极负电位下 ,水分子发生解离 ,ν(O— H)的振动主要来自 Li OH微晶 ,其波数为 3 665 cm- 1 .随着体相水含量的增加 ,电极表面进一步形成水合 Li OH· H2 O,特征 ν(O— H)的波数为 3 5 63 cm- 1 .     

非离子表面活性剂Triton X-100溶液在不同生长期小麦叶片表面的润湿行为

选择不同生长期小麦叶片,利用座滴法研究了非离子表面活性剂Triton X-100在小麦叶片表面接触角,考察浓度对接触角、粘附张力、固-液界面张力及润湿状态的影响。研究表明,在低浓度下,表面活性剂分子在气-液界面吸附量(ΓLV)和固-液界面吸附量(Γ'SL)相似,但吸附量较少形成了不饱和吸附层,接触角保持不变,其润湿状态为Cassie-Baxter状态;当浓度进一步增加,液滴突破叶片表面三维立体结构中存在的钉扎效应,取代空气层而处于Wenzel状态,接触角陡降,同时Γ'SL/ΓLV远大于1;当浓度超过临界胶束浓度(CMC)时,表面活性剂分子在气-液界面和固-液界面形成饱和吸附层,并产生毛细管效应,使溶液在小麦叶片三维立体结构中产生半渗透过程,此时接触角保持不变。     

介观模拟研究环境因素对油/水界面处十六烷基三甲基溴化铵自组装行为的影响

采用耗散颗粒动力学(DPD)模拟方法在介观层次上模拟了表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)在油/水界面的自组装行为,考察了表面活性剂浓度、油水比例以及剪切力等环境因素对表面活性剂界面张力、尾-尾间距离及油水界面厚度的影响。结果发现,油水比例增大可显著降低CTAB存在的油水界面张力,提高CTAB的界面活性;有剪切存在时,表面活性剂在界面的聚集行为明显改变,分子在界面处的排列变得混乱,有序性降低,导致尾-尾间距离减小、界面厚度增加,界面效率显著降低。模拟表明,介观模拟方法可以作为实验的一种补充,为实验提供必要的微观分子结构信息。     

短链烷基对多取代烷基苯磺酸盐界面性质的影响

利用悬挂滴方法研究了2,5-二乙基-4-壬基苯磺酸钠(292)、2,5-二丙基-4-壬基苯磺酸钠(393)和2,5-二丁基-4-壬基苯磺酸钠(494)在空气-水表面和正癸烷-水界面的扩张流变性质,考察了时间、界面压、工作频率及体相浓度对扩张弹性和粘性的影响。研究发现,在低表面活性剂浓度条件下,表面吸附膜类似弹性膜,其强度由膜内分子的相互作用决定;高浓度下体相与表面间的扩散交换过程控制表面膜的性质。油分子的插入导致界面吸附分子之间相互作用的削弱,扩散交换过程主导界面膜性质;但随着短链烷基长度增加,油分子的影响变小。表面膜的强度在吸附达到平衡前已经决定,而界面膜在吸附饱和后仍然随界面分子重排而变化。     

苄基取代甜菜碱对聚四氟乙烯表面润湿性的影响

利用座滴法研究了两性离子表面活性剂苄基取代烷基羧基甜菜碱(BCB)和苄基取代烷基磺基甜菜碱(BSB)在聚四氟乙烯(PTFE)表面上的润湿性质,考察了表面活性剂浓度对接触角的影响趋势,并讨论了粘附张力、固-液界面张力和粘附功的变化规律.研究发现,在低浓度时,表面活性剂通过疏水作用吸附到PTFE表面,疏水链苄基取代支链化使其在固-液界面上的吸附明显低于气-液界面,接触角在很大的范围内保持不变.当体相浓度增加到大于临界胶束浓度(cmc)时, BCB和BSB分子在固-液界面上继续吸附,分子逐渐直立,造成PTFE-液体之间的界面张力(γ_SL)进一步降低,表面亲水性增加,接触角随浓度增加明显降低;另一方面, BSB由于具有较大的极性头,在高浓度时空间阻碍作用明显,导致其对PTFE表面润湿性改变程度小于BCB.     

DSB显著提高羧酸盐驱油体系抗钙镁离子能力的研究

测定了工业品级的天然混合长链烷基羧酸盐(SDC)以及与3-(N,N-二甲基十二烷基胺)-2-羟基-丙磺酸(DSB)复配驱油体系的界面张力(ITFmin), 分别得出其抗钙镁离子的能力为400和5000 mg/L. 选择试剂级十二烷基羧酸钠与DSB复配, 测定了不同配比溶液的表面张力值和临界胶束浓度cmc, 结合长链烷基脂肪酸与钙离子的溶度积Ksp, 分析了对不溶性长链烷基羧酸盐形成的影响. 根据现场驱油体系配方, 计算了两者在溶液中的摩尔配比为4:1时的十二烷基羧酸盐在胶束中的摩尔分数xm1为0.51, 相互作用参数βm值为-3.11, 反映了两者有较强的相互作用. 采用量子化学方法, 对由1个十二烷基羧酸分子、1个DSB分子及1个二价钙离子组成的模型复合物进行了能量计算和电荷分布计算, 得出在长链烷基羧酸盐和DSB两者混合胶束的界面层中存在负电荷空穴, 提出二价金属离子被络合的模型, 合理地解释了实验事实.     

生物基表面活性剂七叶皂素的界面行为

以天然三萜皂苷七叶皂素为研究对象, 分别采用吊片法、 悬滴法和高速摄像机动态拍摄法探究了七叶皂素分子在气-液、 液-液、 固-液界面的界面行为. 考察了以七叶皂素为乳化剂制备乳液的性质, 以及七叶皂素对液滴在疏水固体表面润湿铺展行为的调控规律, 并从分子层次角度分析了作用机理. 结果表明, 七叶皂素能在气-液界面发生吸附, 将水的表面张力降低至42.1 mN/m, 临界胶束浓度为5×10^?4 mol/L. 七叶皂素还可以在油-水界面吸附, 将亲油端插入油相, 亲水端插入水相, 形成稳定的界面膜, 降低界面张力. 以七叶皂素为乳化剂所制备的乳液, 随着浓度增大可以达到较小的粒径和较大的Zeta电势, 短时间内表现出较好的稳定性. 高浓度的七叶皂素可以很好地抑制液滴在疏水固体表面的弹跳和回缩, 达到很好的铺展效果, 有利于拓展其在诸多领域的应用.     

阴离子表面活性剂在水/正烷烃界面的分子动力学模拟(英文)

利用分子动力学模拟方法研究了阴离子表面活性剂在水/正烷烃(壬烷,癸烷和十一碳烷)界面的结构和动力学特点.十六烷基苯磺酸钠作为研究对象,其中苯磺酸基团在十六碳烷的第4号碳原子上,记作4-C16.分析了不同油相和特定盐度条件下正烷烃-表面活性剂-水体系的界面特点(如密度剖面图、界面张力和径向分布函数).模拟结果表明平衡模型体系展现了一个很好的水/正烷烃界面.当加氯化钠到水溶液中,正烷烃-表面活性剂-水体系的界面张力有微小的变化,有趣的是表面活性剂二面角的反式结构分数的变化联系着界面张力的微小变化.可见,表面活性剂在界面处的结构对降低界面张力起到重要的作用.此外,还发现表面活性剂的极性头与钠离子和水分子存在较强的相互作用.