摘要

探索了碱木质素经H₂O₂预处理，再经磺化、胺化、烷基化合成驱油用表面活性剂的方法。首先考察了过氧化氢预处理条件对表面张力的影响。结果表明，当过氧化氢与碱木质素质量比为1:10，温度70℃，处理时间30min效果较好，经该条件预处理后合成的表面活性剂质量分数为0.9%时，表面张力降至24mN/m。进一步考察碱、表面活性剂质量分数对孤岛原油油/水界面张力的影响，并与同条件下未经预处理合成的表面活性剂的油/水界面张力对比，结果表明，碱木质素经预处理合成的表面活性剂质量分数为0.4%时，与质量分数为0.4%NaOH复配后可使最低油/水界面张力达0.07mN/m，较未经氧化预处理组稳定时间明显延长。红外光谱(FT-IR)分析表明了碱木质素改性前后结构的变化。

在石油资源日趋紧张的情况下，提高石油采收率已成为石油工业关注的热点问题。在化学驱油中，表面活性剂的应用可提高原油采收率，因此表面活性剂驱油技术在三次采油中有了较快发展。木质素来源广泛、价格低廉，且分子结构中含有多种活性官能团，可用于合成驱油用表面活性剂以及其他多种表面活性剂。Morrow对碱木质素进行烷基化、氧化或烷基化、磺化的改性研究，使产品的性能有了很大改进，油/水界面张力可达0.1mN/m。张统明等通过对碱木质素改性得到三次采油用在石油资源日趋紧张的情况下，提高石油采收率已成为石油工业关注的热点问题。在化学驱油中，使用时能使油/水之间的瞬时界面张力最低达到0.0001~0.001mN/m。本研究探索了过氧化氢氧化处理碱木质素，然后再高温磺化、胺化、烷基化合成表面活性剂的改性路线。首先考察了预处理条件对合成表面活性剂表面张力的影响，进一步考察了碱、表面活性剂质量分数对油/水界面张力的影响，并与同条件下未经氧化预处理合成的表面活性剂的油/水界面张力对比。

1实验部分

1.1主要试剂与仪器

碱木质素干粉，工业级，由山东某造纸厂提供;过氧化氢(30%)、无水亚硫酸钠、乙二胺、甲醛、溴代十六烷、无水乙醇，均为分析纯。

Delta-8全自动高通量表面张力仪（芬兰）;SVT20N视频旋转滴张力仪(瑞士);傅里叶红外光谱仪FTS-470，美国。

1.2改性方法

称取10g碱木质素于三口烧瓶中，加50mL水，搅拌使其完全溶解，然后加入过氧化氢预处理，在设定温度反应结束后，再冷却加稀酸调pH值至3以下，将析出沉淀过滤干燥即为氧化处理后碱木质素。

碱木质素经上述过氧化氢预处理后，与无水亚硫酸钠在180℃下反应30min，得木质素磺酸盐，再与乙二胺、甲醛在80℃胺化4h，最后与长链卤代烃如溴代十六烷在80℃胺烷基化5h，即得合成表面活性剂。

1.3表面张力的测定

Delta-8全自动高通量表面张力仪测定，测定温度为室温，表面活性剂质量分数1%以内。

1.4油/水界面张力的测定

由SVT20N视频旋转滴张力仪65℃下测定孤岛原油油/水界面张力。

2结果与讨论

2.1预处理对合成表面活性剂表面张力的影响

2.1.1过氧化氢用量影响

过氧化氢与碱木质素的质量比为0.5:10~2:10，在70℃处理碱木质素30min，然后经磺化、胺化、烷基化合成表面活性剂，H₂O₂用量对表面张力的影响如图1所示。由图1可见，随着表面活性剂质量分数的增大表面张力均逐渐降低，并且，随着过氧化氢用量的增大，表面活性剂的表面张力呈先降低后增大，当过氧化氢与碱木质素的质量比为1:10时表面张力较低，表面活性剂质量分数为0.9%的溶液表面张力可达到28mN/m，与同浓度下碱木质素的表面张力相比，降低了约20mN/m。

2.1.2预处理温度影响

过氧化氢与碱木质素的质量比为1:10，在60~80℃处理碱木质素30min后合成表面活性剂。表面张力-质量分数的曲线如图2所示。由图2可见，随着溶液质量分数的增大表面张力均逐渐降低，比较不同温度过氧化氢处理后合成表面活性剂的表面张力发现，随着氧化处理温度的升高，表面张力呈先降低后升高趋势，当70℃处理时效果较好，表面活性剂质量分数为0.9%的溶液表面张力可达到28mN/m。