聚合物-表面活性劑混合體系對(duì)水包油乳液形成和穩(wěn)定性的影響.pdf

1、水溶聚合物和離子型表面活性劑具有表面活性能夠吸附在油-水界面，降低界面張力并且使其具有粘彈性質(zhì)，導(dǎo)致界面膜不易破裂。我國(guó)大部分油田已經(jīng)進(jìn)入三次采油階段，為了加強(qiáng)原油的采收率和穩(wěn)定油井的產(chǎn)量，在鉆井過(guò)程中注入了大量化學(xué)物質(zhì)和堿、表面活性劑和水溶性聚合物溶液作為驅(qū)動(dòng)液驅(qū)替原油。大規(guī)模的原油開(kāi)采，產(chǎn)生了大量的液體廢物，這種類(lèi)型的液體廢物被稱(chēng)為油田廢水或采出水。各種溶解性的無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)化合物、油滴、懸浮的固體顆粒分散在含油廢水中會(huì)形成穩(wěn)定的水包

2、油乳液。若原油開(kāi)采過(guò)程中含油廢水以水包油乳液的形式存在，會(huì)給后續(xù)污水處理帶來(lái)很大困難，因?yàn)槿榛瘎┗虮砻婊钚晕镔|(zhì)的存在有利于乳液的穩(wěn)定。
　　第一，介紹了本文的研究背景和立題意義。研究水溶性聚合物/表面活性劑混合體系對(duì)油-水界面的影響，期待為油田采出水處理提供一些重要信息。綜述了科研工作者們對(duì)聚合物/表面活性劑混合體系在空氣-水表面和油-水界面性質(zhì)的研究，并且介紹了納米乳液的制備方法和納米乳液制備的影響因素。
　　第二，主要研

3、究了水溶性聚合物/離子型表面活性劑混合體系在油-水界面上的動(dòng)態(tài)界面行為。在本研究中，采用正庚烷作油相，去離子水作水相，分別考察了相似電荷和相反電荷的聚合物/表面活性劑混合體系對(duì)油-水界面性質(zhì)的影響。聚合物/表面活性劑混合體系分為弱相互作用體系和強(qiáng)相互作用體系。不同類(lèi)型的聚合物/表面活性劑混合體系對(duì)油-水界面有不同的作用機(jī)制。同時(shí)，聚合物的分子量和濃度、表面活性劑的表面電荷和濃度、pH值和離子強(qiáng)度也很大程度上對(duì)聚合物/表面活性劑混合體系的

4、界面行為產(chǎn)生影響。研究表明，聚丙烯酰胺(HPAM)具有一定的界面活性，并且小分子量HPAM的界面活性更高。強(qiáng)的鍵合作用存在于HPAM和陽(yáng)離子表面活性劑(十二烷基三甲基溴化銨，DTAB)之間，HPAM有很強(qiáng)的趨勢(shì)與DTAB形成更疏水和界面活性更高的復(fù)合物。這些復(fù)合物可以顯著影響聚合物/表面活性劑混合體系在油-水界面的性質(zhì)。聚合物/表面活性劑混合體系的吸附動(dòng)力學(xué)不僅被體相和界面之間擴(kuò)散速率控制，而且還被已經(jīng)形成的吸附層的空間位阻和能壘所控制

5、。此外，聚合物/表面活性劑混合體系的擴(kuò)張粘彈性明顯地被pH和離子強(qiáng)度所影響。隨著無(wú)機(jī)鹽的加入，HPAM/DTAB混合體系有著較高的擴(kuò)張模量，超過(guò)了HPAM/陰離子表面活性劑（十二烷基苯磺酸鈉，SDBS）混合體系和沒(méi)有無(wú)機(jī)鹽的混合體系。由于“鹽析”效應(yīng)，無(wú)機(jī)鹽的加入可能加強(qiáng)了HPAM和DTAB之間的作用，改善了HPAM/DTAB混合體系在油-水界面的吸附。
　　第三，對(duì)納米乳液的制備和應(yīng)用進(jìn)行了研究。相轉(zhuǎn)變組分(PIC)法是一種適合

6、批量生產(chǎn)的低能乳化法，既不需特定設(shè)備也無(wú)需高能輸入，成本低廉，操作簡(jiǎn)單。本研究使用固體石蠟和白油的混合物為油相;表面活性劑為Span80和Tween80復(fù)配體系。研究發(fā)現(xiàn)，油相的物理化學(xué)性質(zhì)、乳化溫度、表面活性劑配比和油劑比是影響制備納米乳液的重要因素。固體石蠟在油相中比例增加，制得的乳液粒徑變大。高溫下制備乳液，體相粘度降低，有利于傳質(zhì)，且表面活性劑兩親性發(fā)生變化，更接近于親水-親油平衡，吸附效率更高，界面張力更低。當(dāng)溫度高于80℃時(shí)

7、，乳液粒徑不再隨著溫度升高而減小。改變表面活性劑之間的配比，能夠使Span80和Tween80在混合吸附層中的含量發(fā)生變化，并且當(dāng)Span80/Tween80質(zhì)量比為0.514/0.486時(shí)，混合表面活性劑對(duì)所選油相的乳化能力最強(qiáng)，即一定量表面活性劑得到的乳液平均粒徑最小。低能法制備納米乳液過(guò)程中，攪拌速率雖然不是制備乳液的關(guān)鍵因素，但是充足的攪拌是快速制備較小粒徑、分布均勻納米乳液不可或缺的條件。體系中表面活性劑含量增大，能夠穩(wěn)定的界