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甜菜碱类表面活性剂​的矿化度对界面张力影响有多大

来源:石油化工高等学校学报 浏览 490 次 发布时间:2023-08-28

表面活性剂水溶液的矿化度是影响离子型表面活性剂溶液界面张力的重要因素。尽管甜菜碱类表面活性剂在中性条件下不显电性,理论上电解质对其界面相互作用影响不大,但电解质一方面能通过影响表面活性剂在油水两相的分配,从而影响界面张力;另一方面,由于甜菜碱分子中毕竟存在着荷电部分,不同电解质作为反离子可能与甜菜碱靠近水相的磺酸基结合,从而影响界面排布。正是由于电解质影响机理的多样性,羟磺基甜菜碱与正十二烷间界面张力随NaCl质量分数变化通过一个极小值。


3种电解质NaCl、CaCl2、MgCl2对质量分数为0.1%C16ESB与原油间界面张力稳态值的影响见表1。从表1中可以看出,对于NaCl和MgCl2,界面张力随矿化度增加逐渐降低;而对于CaCl2,界面张力则始终较高。另外,从表1中数据还可以看出,单独C16ESB的界面活性尚不足以产生超低界面张力。

表1矿化度对0.1%C16ESB与胜利原油界面张力稳态值的影响


一般认为,对于离子型表面活性剂,二价离子具有更强的压缩双电层能力,而且,一个二价离子可以结合两个表面活性剂的反离子,从而增大界面上表面活性剂密度,有利于界面张力的降低。但是,本文实验条件下,不同类型无机电解质对甜菜碱的界面张力具有独特的影响趋势。由于甜菜碱本身呈现电中性,其在界面上的排列较为紧密,随着离子半径较小的Na+和Mg2+质量分数增大,界面上甜菜碱质量分数逐渐增大,界面张力呈缓慢下降的趋势;而随着离子半径较大的Ca2+质量分数增大,界面排列不会变得更加紧密,因而界面张力始终较高。其机理示意图如图1所示。

图1 Ca2+对不同类型表面活性剂界面排布的影响


作为对比,本文还考察了质量分数1.0%NaCl对质量分数0.1%C16ESB与不同链长正构烷烃间界面张力稳态值的影响,结果见图2。

图2 0.1%C16ESB与不同链长正构烷烃间界面张力稳态值


从图2与表1可以看出,同样条件下,甜菜碱与正构烷烃间的界面张力远低于原油,说明油相性质对油水界面张力有关键的影响,可能是原油中降低界面张力能力不如甜菜碱的活性组分分子在界面上的存在造成原油界面张力较高。