磺酸盐型表面活性剂合成研究

1、第3章 实验结果与讨论（1）216S产物的提纯 （第2周）活性炭脱色取活性炭约50g分批处理，用蒸馏水浸泡后，在布氏漏斗中用蒸馏水淋洗、抽滤，弃取滤纸，重复淋洗、抽滤操作三次至活性炭无细微颗粒。将活性碳装入层析柱，称取3050g合成的表面活性剂，溶解于300mL蒸馏水中，分批用活性炭脱色。石油醚除非极性杂质量取活性炭脱色后的溶液50mL，再加入与水相同体积的石油醚，然后倒入分液漏斗，摇晃后静置分液，取下层溶液，上层回收，重复分液操作两次，合并滤液，放置于红外灯下烘干（温度不高于110）。无水乙醇除无机盐杂质将烘干样品放入烧瓶中，加入100mL无水乙醇，加热回流2小时，趁热过滤（抽滤装置必须干燥

2、），将下层乙醇滤液转移至250mL烧瓶中将蒸出大部分乙醇，转移剩余乙醇溶液至蒸发皿中烘干。备用。（2）紫外光谱、红外光谱、元素分析、质谱、核磁分析（需1g提纯样品）将纯化后的烷基芳烃表面活性剂样品溶解在无水乙醇中，配制成浓度为50mg/L乙醇溶液，以无水乙醇为参比，用1cm比色皿在分光光度计上记录其紫外吸收光谱。（3）产物的表面活性评价216S 分子量479 （第3周）采用电导率仪对壬基酚基烷基磺酸盐的表面活性进行评价。（需1g提纯样品）实验步骤：1. 用电导水或重蒸馏水准确配制0.01 mol·L-1的KCl标准溶液。2. 取提纯的纯品磺酸盐在80烘干3h，用蒸馏水准确配制0.00

3、0001，0.00001，0.006，0.001，0.01，0.1 mol·L-1的表面活性剂溶液各50 mL。3. 打开恒温水浴调节温度至25。开通电导率仪。4. 用0.001 mol·L-1KCl标准溶液标定电导池常数。5. 用电导仪从稀到浓分别测定上述各溶液的电导率。用后一个溶液荡洗前一个溶液的电导池3次以上，各溶液测定时必须恒温10min，每个溶液的电导率读数3次，取平均值。列表记录各溶液对应的电导率，换算成摩尔电导率。6. 实验结束后洗净电导池和电极，并测量水的电导率。表面活性剂溶液CLogCcmc/mN·m-1或电导率（m/cm）cmc/mmol

4、83;L-10.1-10.01-20.001-30.0001-40.00001-50.000001-6补充几组拐点前的数据注意事项：1. 电极不使用时应浸泡在蒸馏水中，用时用滤纸轻轻沾干水分，不可用纸擦拭电极上的铂黑（以免影响电导池常数）。2.配制溶液时，由于有泡沫，保证表面活性剂完全溶解，否则影响浓度的准确性。3. CMC浓度有一定的范围。图1 -lgc曲线由图1看出，临界胶束浓度（cmc）为？mmol/L，相应表面张力（cmc）为？mN/m。另外，将几种常用表面活性剂的cmc值及相应表面张力进行了对比，结果见表1。表1 几种表面活性剂的cmc与cmc序号表面活性剂cmc/mmol·

5、;L-1cmc/mN·m-1T/1HABS252十二烷基苯磺酸钠253TX8S254TX 10S255TX 12S256TX 14S257TX 16S25由表1可以看出，与其它表面活性剂相比，？的cmc值较小，相应表面张力也较低，具有良好的表面活性。（4）产物的泡沫性能评价-咨询李锋老师（第4周）表面活性剂的泡沫性能分为起泡性和稳泡性两个方面。实验中采用搅拌法考察产品在蒸馏水溶液和硬水溶液中的泡沫性能。向量杯中加入待测溶液，试验时以恒定速度搅拌60s后停止搅拌，记录产生的泡沫体积V0用于衡量溶液的起泡能力。随时间的推移，液体不断从泡沫中析出，记录下泡沫中排出50mL液体所需要的时间（

6、s）用于衡量泡沫的稳定性。在搅拌过程中可以控制其搅拌速度不变，这种方法与倾泻法或振荡法相比具有更好的重复性。此法操作方便，重现性好，能较准确地反映出发泡剂的起泡能力和泡沫稳定性，是用于评价发泡剂性能优劣的常用方法。 150ppm 硬水的配制(泡沫测定)：精确称取硫酸镁(MgSO4·7H2O) 0.149g, 氯化钙(CaCl2·2H2O)0.132g，溶解于 1000mL 容量瓶中，加水至刻度，摇匀。 试液配制(泡沫测定)：取2.5g试样于1000ml容量瓶，加150ppm硬水至刻度，摇匀。表2产物的发泡高度与稳定系数28S210S212S214S216S218S1#初高/

7、mm1#末高/mm稳定系数2#初高/mm2#末高/mm平均稳定系数3#初高/mm3#末高/mm平均稳定系数注：1#指蒸馏水溶液；2#指硬水溶液；3# 采油四厂污水溶液（5）产物的界面活性评价及稳定性（第5周）目标：评价常规使用浓度范围内216S降低油水界面张力的能力；确定形成超低界面张力的原因，是高浓度碱还是低浓度表活剂，用数据解释为什么高浓度不好？探索烃基链对界面活性的影响。采用旋转滴定法测定油水的界面张力，即将油珠悬浮于表面活性剂水溶液中，在高速绕水平轴旋转的情况下将油珠拉成柱形，利用Texa-500界面张力仪测定油柱的直径或长度；用阿贝折光仪测出其折射率，用密度计测定表面活性剂溶液和原油

8、的密度。根据Texa-500界面张力仪使用说明，当油柱长度大于其直径4倍时，界面张力的计算公式为： 式中，-油水界面张力，mN/m；-油水相密度差，g/cm3；P-转速，r/min；d-油柱直径，10-4m；n-外相折光率；f(L/d)-为校正因子，当L/d4时，f(L/d)=1，当L/d>4时，f(L/d)=Y，见SY/T 5370-1999。 界面活性范围及稳定性评价 8组体系碱(%wt)HPAM(ppm)表活剂(%wt)最低和平衡界面张力，mN/m选出两个好体系45保存，隔一定时间测定一次界面张力0d3d5d7d9d20d30d40d50d90dNa2CO30.618000.05N

9、a2CO31.218000.05Na2CO30.618000.1Na2CO31.218000.1Na2CO30.618000.2Na2CO31.218000.2Na2CO30.618000.3Na2CO31.218000.3 表面活性剂浓度对界面张力的影响 优选碱浓HPAM表面活性剂界面张力，mN/m0.6%1800 ppm00.6%1800 ppm0.001%0.6%1800 ppm0.005%0.6%1800 ppm0.01%0.6%1800 ppm0.05%0.6%1800 ppm0.1%0.6%1800 ppm0.2%0.6%1800 ppm0.3% 表面活性剂烃基链长度对原油乳状液稳

10、定性的影响活性剂Na2CO3 (%wt)HPAM(ppm)表活剂(%wt)界面张力，mN/m28S1.218000.1210S1.218000.1212S1.218000.1214S1.218000.1216S1.218000.1（6）系列产物的乳化性能测试（第6-8周）目标：确定对原油乳化能力好的配方体系，确定原油乳状液稳定性好的配方体系，探索烃基链对乳化能力和乳化稳定性的影响。 乳化能力测试用大量小瓶实验筛选碱和表面活性剂，考察表面活性剂乳化原油的能力大小。在每一系列的小瓶实验中，每组小瓶装的溶液不同（不同的化学物质或者相同的化学物质不同的浓度）。45，张老师烘箱内放置。实验步骤：配制4g

11、/L的表面活性剂溶液，然后，向测试小瓶中加入10mL表面活性剂水溶液，利用注射器向小瓶中注射0.5mL原油，每一组小瓶需要同时的轻轻地从垂直翻转到水平，使原油和水溶液混合。a）将小瓶轻轻的翻转3次，静止5h，照照片；b）再将小瓶翻转4次，静止20h，照照片；c）轻轻地翻转小瓶10次，静止25h，照照片。总共进行50h，通过照相机记录每次翻转后，小瓶内液体的颜色变化。通过YYS-150E倒置生物显微镜对原油乳状液液滴放大500倍进行液滴粒径大小分析，取稳定的乳状液数滴滴在载玻片上，然后用盖破片轻轻的压紧，然后利用显微镜测定乳状液液滴的粒径，并进行拍照，可计算粒径分布。油田污水（或模拟污水）配制三

12、元体系对原油的乳化效能评价， 碱类型对乳化原油能力的影响（油/水比例1：10） 需3个小瓶Na2CO3，NaHCO3，NaOH（浓度为1.2wt.%）；216S（浓度为0.3wt.%）；HPAM（浓度为1800ppm）。 216S浓度对乳化原油能力的影响（油/水比例5/100）需7个小瓶216S（浓度为0，0.001，0.005，0.01，0.1，0.2，0.3，0.4wt.%）；Na2CO3（浓度为1.2wt.%）；HPAM（浓度为1800ppm）。 油/水比例对乳化原油能力的影响油水比10/100，20/100，30/100，40/100，50/100；216S（浓度为0.3wt.%）；N

13、a2CO3（浓度为1.2wt.%）；HPAM（浓度为1800ppm）。参考图 MOASO-4/HABS的不同配比对油/水体系乳化性能测图片。（A）制备样品；（B）轻轻翻转3次后；（C）再次轻轻地翻转4次；（D）第三次轻轻翻转10次后；（E）静止25h后。油/水比例为5/100，表面活性剂总浓度为4g/L，Na2CO3的浓度为1.5wt%。MOASO-4/HABS的质量比16号分别为：2:8；3:7；5:5；7:3；8:2，10:0：参考图2 A组6瓶溶液的显微镜照片 乳化稳定性测试驱油体系与原油乳状液稳定性常用的评价指标包括析水时间和析水率。通过记录不同时间乳状液的析水量，计算出静置不同时间条

14、件的析水率。针对W/O型乳状液，用析水率表示乳状液的稳定性，析水率在0-1之间产生变化，如果在某一时刻析水率的数值很大，则此乳状液稳定性较差，反之这个乳状液具有较好的稳定性。析水率= 式中： V1 某一时刻乳状液析出水的体积，mL； V0 乳状液中水的总体积，mL。具体操作：配制3wt%的216S母液，配制弱碱三元驱油体系；用移液管吸取三元体系溶液25ml放入碘量瓶内，再将脱水原油和三元体系按照1:1的体积比混合，水浴加热至45；用手按紧玻璃塞，上下猛烈振动5次，静置1min，如此重复振动-静置5次；将此乳液倒入100ml量筒中，立即用秒表记录时间；记录析水率为25%的时间作为乳化稳定性的相对

15、比较，乳化稳定性愈强则时间愈长。考察以下规律： 碱浓度对原油乳状液稳定性的影响Na2CO3 (%wt)HPAM(ppm)表活剂(%wt)25%析水率对应时间018000.10.218000.10.418000.10.618000.10.818000.11.018000.11.218000.11.418000.1 表面活性剂浓度对原油乳状液稳定性的影响Na2CO3 (%wt)HPAM(ppm)表活剂(%wt)25%析水率对应时间1.2180001.218000.0051.218000.011.218000.051.218000.11.218000.21.218000.31.218000.4 聚丙烯酰胺浓度对原油乳状液稳定性的影响Na