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氫氧化鈉用量對重烷基苯磺酸鈉水溶液/油體系界面張力的影響（一）
來源：日用化學工業(yè) 瀏覽 425 次 發(fā)布時間:2026-01-29
摘要：
以不含酸的正壬烷作為油相，研究了氫氧化鈉用量對重烷基苯磺酸鈉水溶液/油體系界面張力的影響。界面張力測試結果表明，界面張力隨氫氧化鈉質量分數(shù)的增加而降低，當重烷基苯磺酸鈉的質量分數(shù)為0.3%且氫氧化鈉質量分數(shù)為0.8%時，油/水界面張力可以達到超低（10-3 mN·m-1數(shù)量級）。利用動態(tài)光散射實驗，研究了氫氧化鈉對降低界面張力的影響，氫氧化鈉的加入可以使水溶性較差的重烷基苯磺酸轉化成重烷基苯磺酸根，并且從混合膠束中釋放出來，更多的表面活性劑單體遷移到界面，有利于界面張力的進一步降低。
三元復合驅油體系，由于表面活性劑的加入使得體系界面張力達到超低，復合體系也只有形成超低界面張力才能更好地提高驅油效率。國內外研究人員在研究表面活性劑體系與原油之間的界面張力方面做了大量工作。油/水間的界面張力與表面活性劑的相對分子質量、電解質及堿等因素有關，有關無機鹽對油/水界面張力的影響也有一些相關報道，如含表面活性劑的體系中，調節(jié)無機鹽濃度可使油/水界面層間形成中相微乳，從而使界面張力達到超低。
目前，油田上普遍應用的表面活性劑大都需要在強堿性條件下才能形成超低界面張力，但復合體系中堿的存在會給油田生產(chǎn)帶來一系列不利因素，如堿的存在能使注入泵結垢從而影響現(xiàn)場復合體系的注入，堿還會和地層中的一些巖石礦物發(fā)生反應，造成對地層的永久傷害。因此，研究堿對超低界面張力形成的影響機理對充分認識現(xiàn)有三元復合驅油體系的界面性能具有一定的現(xiàn)實意義。
堿對超低界面張力形成的影響機理，主要是圍繞堿與原油中酸性活性物質的反應、堿的濃度、堿的類型及堿的離子作用展開研究工作。關于堿對原油/水界面張力的影響，目前比較認同的觀點是堿可以與原油中的酸性物質反應生成一種皂類（相當于一種表面活性劑），輔助溶液中原有的表面活性劑降低界面張力，進而使界面張力達到超低。此外，堿還可以與表面活性劑產(chǎn)生協(xié)同效應，可使油/水界面張力降到超低狀態(tài)。
目前，國內關于堿對重烷基苯磺酸鈉降低界面張力的機理研究較少，并且由于重烷基苯磺酸鈉是一種較復雜的混合物，與單一表面活性劑的機理研究相比更為困難。因此，筆者以氫氧化鈉-重烷基苯磺酸鈉體系作為研究目標，對其降低界面張力的行為進行探討，以期為重烷基苯磺酸鈉在油田現(xiàn)場的應用起到一定的理論支持。
1 實驗部分
1.1 主要試劑與儀器
原油，大慶油田采油二廠；重烷基苯磺酸鈉（HABS），w=50%，大慶東昊公司；部分水解聚丙烯酰胺（HPAM），相對分子質量1750萬，水解度25.8%，大慶煉化公司；其他試劑均為國產(chǎn)分析純。dIFT雙通道動態(tài)界面張力儀，芬蘭Kibron 公司；動態(tài)光散射儀，德國Binder公司；Dataphysics DCAT21動態(tài)接觸角/表界面張力測量儀，德國Dataphysics公司。
1.2 實驗方法
1.2.1 界面張力測試
以去離子水配制HABS、HPAM與NaOH的三元復合體系，其中HABS的質量分數(shù)為0.3%，用界面張力儀測試三元體系與大慶原油間的界面張力，測定溫度為（45.0±0.1）℃。
以質量分數(shù)為0.3%的HABS的水溶液配制不同含量的NaOH溶液，用界面張力儀測試其與油相正壬烷間的界面張力，測定溫度為（45.0±0.1）℃。
1.2.2 臨界膠束濃度的測定
用去離子水配制一系列不同質量濃度（ρ）的HABS溶液，用表界面張力測量儀以吊片法測定表面張力（γ），測定溫度為（45.0±0.1）℃。以ρ對γ作圖，得到HABS水溶液的臨界膠束濃度（cmc）。
1.2.3 膠束粒徑測試
利用動態(tài)光散射技術考察堿對表面活性劑膠束大小的影響。將HABS質量分數(shù)為0.3%的系列溶液（NaOH含量不同）放入樣品池中，90°檢測角進行測試。
2 結果與討論
2.1 NaOH和HPAM對大慶原油/水界面張力的影響
選用大慶原油作為油相，考察NaOH和HPAM用量（以質量分數(shù)計，下同）對三元復合體系與大慶原油之間油/水界面張力的影響，實驗結果見表1。
| 表1 NaOH和HPAM用量對油/水界面張力（mN·m-1）的影響 | |||||||
| ρ(HPAM)/(mg·L-1) | w(NaOH)/% | ||||||
| 0 | 0.3 | 0.6 | 0.8 | 1.0 | 1.2 | ||
| 0 | 5.82 | 4.14×10-1 | 1.05×10-1 | 4.17×10-2 | 3.63×10-3 | 5.85×10-3 | |
| 600 | 3.58 | 7.88×10-1 | 2.43×10-1 | 5.38×10-3 | 5.45×10-3 | 7.39×10-3 | |
| 800 | 2.19 | 5.34×10-1 | 7.25×10-2 | 6.23×10-3 | 5.08×10-3 | 3.17×10-3 | |
| 1000 | 6.87 | 6.65×10-1 | 3.44×10-2 | 2.78×10-3 | 3.77×10-3 | 4.46×10-3 | |
| 1200 | 2.68 | 6.06×10-1 | 5.27×10-2 | 5.45×10-3 | 2.24×10-3 | 4.79×10-3 | |
由表1可知，在NaOH用量一定時，HPAM質量濃度變化對界面張力的影響不大；當HPAM質量濃度一定時，隨著NaOH用量的增加，油/水界面張力逐漸下降，且在NaOH的質量分數(shù)為0.8%時，體系的界面張力達到超低（10-3 mN·m-1數(shù)量級），也就是說NaOH可使三元復合體系與大慶原油間的界面張力達到超低。據(jù)報道NaOH可與原油中的石油酸反應生成助表面活性劑，輔助溶液中原有的表面活性劑降低界面張力，進而使界面張力達到超低。為了排除原油中石油酸的影響，下面采用不含石油酸的正壬烷作為油相，考察NaOH對HABS水溶液/油體系界面張力的影響。
2.2 NaOH對正壬烷/水界面張力的影響
以質量分數(shù)為0.3%的HABS水溶液為水相，正壬烷為油相，考察NaOH用量對油/水界面張力的影響，實驗結果見圖1。
圖1 NaOH用量對油/水界面張力的影響