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混合型烷醇酰胺復(fù)雜組成對油/水界面張力的影響規(guī)律(一)

來源:化工進(jìn)展 瀏覽 768 次 發(fā)布時(shí)間:2024-11-21

摘要:為了探究混合型烷醇酰胺復(fù)雜組成對油/水界面張力的作用機(jī)制,采用GC-MS聯(lián)用分析了混合型烷醇酰胺(GYD)的組成,并用自制的不同烷基鏈長醇酰胺(簡記為CnDEA,n=8,10,12,14,16)在大慶原油條件下研究了GYD組成對油/水界面張力的影響規(guī)律。結(jié)果表明,降低油/水界面張力能力強(qiáng)弱為C14DEA>C12DEA≈GYD>C16DEA>C10DEA>C8DEA,C14DEA、C12DEA和GYD在一定濃度范圍內(nèi)能降低油/水界面張力至10?3mN/m數(shù)量級;CnDEA之間復(fù)配體系的界面活性取決于體系中各單分子結(jié)構(gòu)烷醇酰胺相對含量,其中C14DEA/C12DEA相對含量是影響體系油/水界面活性的關(guān)鍵因素,當(dāng)C14DEA/C12DEA復(fù)配比大于1時(shí),體系達(dá)到超低界面張力濃度窗口更寬,界面動態(tài)特性更好;適量助劑(月桂酸和二乙醇胺)的加入對體系降低界面張力有一定的協(xié)同效應(yīng);GYD/C14DEA復(fù)配體系隨C14DEA濃度增加,體系界面活性明顯改善。


烷醇酰胺具有良好的表面活性,是非離子表面活性劑中最重要的品種之一,其毒性低、生物降解性好,是現(xiàn)代合成洗滌劑中重要的活性物,廣泛應(yīng)用于洗滌劑、泡沫穩(wěn)定劑、增稠劑、柔軟劑、防銹劑和抗靜電劑等,同時(shí)因其具有抗鹽、抗高價(jià)離子以及良好的配伍性等優(yōu)點(diǎn),也可用于三次采油。其中,椰油酸二乙醇酰胺因其良好的界面活性及價(jià)格低廉成為油田上最常用的非離子表面活性劑之一,主要由椰油酸(酯)與二乙醇胺制備所得,根據(jù)酸和胺的摩爾比不同可分為1∶1型和1∶2型,分別稱為Ninol(尼諾爾)6501、Ninol 6502。因其反應(yīng)原料椰油酸是由不同結(jié)構(gòu)脂肪酸同系物組成,故本文將此類由組成復(fù)雜原料制備所得烷醇酰胺,稱為混合型烷醇酰胺。


雖然椰油酸二乙醇酰胺具有諸多優(yōu)點(diǎn),但也存在某些不足。本文作者課題組在對不同批次市售1∶1型混合烷醇酰胺(GYD)與原油油/水界面性質(zhì)研究及配方篩選時(shí)發(fā)現(xiàn)其界面活性有較大差異,分析認(rèn)為可能是由于GYD組成不同所致,究竟何種組分對降低油/水界面張力貢獻(xiàn)大,何種貢獻(xiàn)小或起副作用,是否能通過調(diào)節(jié)組成比例來改善體系界面性能?基于上述現(xiàn)狀,本文通過測定自制系列1∶1型不同碳鏈脂肪酸二乙醇酰胺及其復(fù)配體系與原油動態(tài)界面張力,詳細(xì)地研究了GYD各組分對油/水界面張力的影響規(guī)律。


1實(shí)驗(yàn)部分


1.1試劑及儀器


主要試劑:正辛酸、正癸酸、月桂酸、豆蔻酸、棕櫚酸,碳鏈長度依次為8、10、12、14、16,天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所;甘油、二乙醇胺(DEA)、氫氧化鉀等,成都市科龍化工試劑廠,所用試劑均為分析純;GYD為一種混合型烷醇酰胺,工業(yè)級。


實(shí)驗(yàn)用油:大慶采油二廠脫水原油(45℃黏度為29.87mPa·s,密度為0.8596g/cm3)。


實(shí)驗(yàn)用水:大慶采油二廠污水,總礦化度為3883.52mg/L,水質(zhì)分析見表1。


主要儀器:7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀,美國安捷倫公司;旋轉(zhuǎn)液滴法界面張力儀,芬蘭Kibron公司。

表1大慶采油二廠污水水質(zhì)分析


1.2烷醇酰胺的制備


將脂肪酸加入四口燒瓶中,通入氮?dú)猓訜崛诨蠹尤脒m量二乙醇胺,繼續(xù)升溫至預(yù)設(shè)溫度,反應(yīng)至游離酸含量小于1.5%后,降溫至一定值,加入剩余的二乙醇胺和催化劑(用量為原料的1.5%),保溫反應(yīng)至游離胺值不再改變?yōu)橹梗玫界晟こ硪后w或淡黃色固體。


1.3 GYD組分及含量分析


使用GC-MS聯(lián)用對GYD進(jìn)行組分及含量分析,具體測試條件如下。


色譜條件:HP-5MS色譜柱(30m×0.25mm×0.25μm),進(jìn)樣口溫度280℃,接口溫度280℃,柱溫起始溫度50℃,以20℃/min升至220℃,保留2min,再以10℃/min升至280℃,保留1min,載氣為He(99.999%),不分流進(jìn)樣,恒流1mL/min,進(jìn)樣量1μL。


質(zhì)譜條件:接口溫度280℃,四級桿溫度150℃,離子源溫度230℃,溶劑延遲時(shí)間2min,電離方式EI,電離能量70eV,全掃描。


1.4界面張力的測定


在45℃、5000r/min測試條件下,用旋滴界面張力儀測定表面活性劑與大慶采油二廠脫水原油的動態(tài)界面張力。其基本原理是通過旋轉(zhuǎn)使油滴處于一定離心場中,利用系統(tǒng)圖像處理軟件,實(shí)時(shí)記錄油滴的形狀和尺寸,每1min或3min計(jì)算一次界面張力值,從而可得到動態(tài)界面張力曲線,并取20min時(shí)所測數(shù)據(jù)為界面張力穩(wěn)定值。


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