《油田基础化学》课件-第九章 表面活性剂

第九章

表面活性剂一表面活性剂的性质和结构二表面活性剂的分类三表面活性剂的稀溶液和浓溶液四表面活性剂的HLB值五表面活性剂的重要作用第九章表面活性剂第九章表面活性剂油田用表面活性剂中，钻井用表面活性剂用量最大，约占油田用表面活性剂的60%左右。一表面活性剂的定义表面现象包括：表面张力、表面吸附、毛细现象。（一）表面张力垂直作用于液体表面单位长度上的收缩力为液体的表面张力，用γ表示。

γ=F/lF：垂直作用于液体表面的收缩力，N；

l：液体表面的长度，m；

γ：液体的表面张力，N/m。一表面活性剂的定义

表面张力的小游戏：准备一杯水（把水加到杯子的边缘处，目视水至杯口齐平处），16枚1元的硬币（也可以更多）。然后是这个游戏的规则，和朋友每人一次向杯子里轮流投放硬币，每次投放硬币数没有限制，可以一次放进1枚，可以2或3枚，或者更多，直到谁先把水溢出杯子为止。投放硬币的时候用拇指和食指捏住硬币轻轻的放进盛满水的杯子。最高记录是一次投放了82枚1元硬币。一表面活性剂的定义一表面活性剂的定义（二）表面吸附溶液内部的物质，自发的自溶液内部扩散到溶液界面从而降低界面张力的现象称为吸附作用。eg：水溶液中加入肥皂会大大降低水界面的界面张力，达到去污效果。

为什么肥皂能使溶液表面张力降低？

不同物质溶于水后，溶液的表面张力与浓度的变化情况见下图：一表面活性剂的定义1γ随着溶液浓度的增加而略有上升；

eg：NaCl、KOH、KNO3等无机盐和多羟基有机物。

2γ随着溶液浓度的增加而缓慢下降；

eg：乙醇、乙酸等低分子量极性有机物

3在溶液浓度较低时，γ随着溶液浓度的增加而急剧下降，后趋于下降很慢或趋于稳定。

eg：肥皂、洗衣粉、油酸钠等一表面活性剂的定义

第2和3类物质统称为表面活性物质。它们都能使溶液的表面张力降低。第3类物质称为表面活性剂。表面活性剂是指加入少量就能使溶液表面张力显著降低的化合物。

eg：关于表面活性剂的叙述中哪一条是正确的

A．能使溶液表面张力降低的物质

B．能使溶液表面张力增加的物质

C．能使溶液表面张力不改变的物质

D．能使溶液表面张力急剧下降的物质

E．能使溶液表面张力急剧上升的物质答案：（D）一表面活性剂的定义二表面活性剂的结构

活性剂是由亲水基和亲油基匹配而成，即活性剂分子具有两亲性。H-C-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-COONaHH以活性剂肥皂硬脂酸钠为例：C17H35COONa肥皂亲水基为-COONa，亲油基为-C17H35通常用来描述活性剂分子。为非极性端CH链为亲油基、为极性端为亲水基。可写为R-X。二表面活性剂的结构

肥皂加入水中，水面处形成一层表面活性剂的薄膜，降低了水与空气的接触，从而使溶液的表面张力降低。

受水分子吸引的一端称为亲水基（或憎油基）。受水分子排斥的一端称为亲油基（或憎水基）。

亲水基：-SO3-，-OSO3-，-CN，-COO-，-CO-NH-，-OH，铵基，磷酸基、-SH巯基，卤素，-CH2CH2O-氧乙稀基。

亲油基：R-，R-Ph-，烷基萘基，聚硅氧基，烷基酮基等。R为C8-18的烷基。为什么表面活性剂能大大降低表面张力？第一，表面活性剂极性部分替换表面的水分子，相内部对表面的吸引力减小了。第二，当活性剂非极性部分伸向气相时，油相对表面层吸引力增大了。故表面活性剂在界面的吸附能大大的降低表面张力。WaterOil三表面活性剂的性质四表面活性剂的分类1.离子型2.非离子型阳离子型阴离子型两性型表面活性剂以亲水基团是否是离子型及其类别为主要依据分类阴离子表面活性剂RCOONa 羧酸盐R-OSO3Na 硫酸酯盐R-SO3Na 磺酸盐R-OPO3Na2

磷酸酯盐四表面活性剂的分类它可以在水中电离，起活性作用的是阴离子。四表面活性剂的分类（一）阴离子型表面活性剂

1羧酸盐型

①通式：(RCOO-)nMn+脂肪酸盐，由有机酸根负离子与金属离子组成。②分类：一价金属皂(钾、钠皂)；二价或多价皂(铅、钙、铝皂)；有机胺皂(三乙醇胺皂)③性质：具有良好的乳化能力，易被酸及多价盐破坏，电解质使之盐析。④应用：具有一定的刺激性，只供外用。2磺酸盐型

①通式：RSO3-M+

②分类：脂肪族磺酸化物，如烷基磺酸盐：R-SO3M；烷基芳基磺酸化物，石油磺酸盐：RAr-SO3M；烷基苯磺酸化物，烷基苯磺酸盐；胆酸盐，如牛磺胆酸钠。③性质：水溶性,耐酸、钙、镁盐性比硫酸化物差,不易水解。④应用：用作胃肠脂肪的乳化剂和单脂肪酸甘油酸的增溶剂；较好的洗涤剂。四表面活性剂的分类四表面活性剂的分类磺酸盐型

十二烷基苯磺酸钠十六烷基磺酸钠四表面活性剂的分类3硫酸酯盐型

①通式：ROSO3-M+②分类：硫酸化油(硫酸化蓖麻油称土耳其红油)；高级脂肪醇硫酸脂(十二烷基硫酸钠,优秀的发泡剂)。③性质：可与水混溶，为无刺激的去污剂和润湿剂；乳化性很强，稳定、耐酸、钙，易与一些高分子阳离子药物发生沉淀。④应用：代替肥皂洗涤皮肤；有一定刺激性，主要用于外用软膏的乳化剂。有时也用于片剂等固体制剂的润湿剂或增溶剂。四表面活性剂的分类四表面活性剂的分类十六烷基硫酸酯钠十六烷基磷酸酯钠四表面活性剂的分类

国内外油田应用的表面活性剂主要是以钠盐为主的阴离子表面活性剂，此类表面活性剂界面活性剂较高，在地层中吸附量小，但耐盐性能较差。

阴离子表面活性剂多用于起泡、乳化、防蜡、油井增产、水井增注、提高油层采收率等，用途较为广泛。

阳离子表面活性剂R-NH2·HCl

伯胺盐

CH3|R-N-HCl

仲胺盐|H

CH3|R-N-HCl

叔胺盐|

CH3

CH3|R-N+-CH3Cl-

季胺盐|CH3四表面活性剂的分类在水中电离以后，起活性作用的是阳离子。（二）阳离子表面活性剂

1结构：含有一个五价氮原子。

2特点：水溶性大，在酸性和碱性溶液中较稳定具有良好的表面活性和杀菌作用。

3应用：杀菌；防腐；皮肤、粘膜手术器械的消毒。

4常用药物：①苯扎氯铵(洁尔灭)；②苯扎溴铵(新洁尔灭)–杀菌剂。四表面活性剂的分类四表面活性剂的分类2、季铵盐型：十二烷基三甲基氯化铵

3、吡啶盐型：十二烷基氯化吡啶盐四表面活性剂的分类

阳离子表面活性剂由于在地层易发生吸附和沉淀、不易产生超低界面张力、毒性较大等劣势使其在油田的应用受到限制。

阳离子表面活性剂水溶液有很强的杀菌作用，油田上广泛用于杀菌、消毒等，尤其是含苄基的季胺盐是公认的杀菌剂。

1、粘土/页岩稳定剂：阳离子型表面活性剂在水中解离后产生具有表面活性的阳离子，可以吸附在粘土和岩石表面，中和其表面的负电荷并使表面反转为亲油表面而起到抑制页岩/粘土的膨胀和分散的作用，从而稳定井壁。

如：环氧丙基三甲基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、烷基氯化吡啶、1-氨乙基-2-十七烷基咪唑啉盐酸盐等

2、缓蚀剂：缓蚀剂含有氮/硫等元素，这些元素最外层均有未成键的电子对，可以进入金属结构的空间轨道形成配位体，可在金属表面以物理吸附或化学吸附的方式形成吸附膜，隔离腐蚀性介质，从而达到防止金属腐蚀的目的。

钻井液的腐蚀主要有氧腐蚀、盐腐蚀以及二氧化碳、硫化氢气体腐蚀等。

钻井液常用的缓蚀剂主要是杂环类，以咪唑琳型为主。

酸化压裂用缓蚀剂主要有多乙烯多胺、季铵盐、咪唑琳及其衍生物等。

油田水处理用缓蚀剂主要有烷基三甲基氯化铵、烷基氯化吡啶、咪唑琳类季按盐如1-聚氧乙烯基-2-全氟辛烷基碘化咪唑琳等。四表面活性剂的分类3、泥浆降滤失剂：泥桨降滤失剂主要是高分子阳离子表面活性剂，如聚季铵盐聚合物，也可与非离子聚合物复配使用。

这类阳离子泥浆体系具有强抑制性，适用于强造浆、易坍塌井段。

4、絮凝剂：常用类型为烷基氯化吡啶等。

5、选择性堵水剂：常用的阳离子表面活性剂有烷基胺乙酸盐、烷基氯化吡啶、阳离子改性淀粉等。6、乳化剂、破乳剂：季铵盐类阳离子表面活性剂具有优良的破乳性能。7、杀菌剂、水溶性清蜡防蜡剂、油水井酸化处理用防乳化剂等。

四表面活性剂的分类两性表面活性剂R-NHCH2-CH2COOH氨基酸型

CH3|R-N+-CH2COO-

甜菜碱型|CH3四表面活性剂的分类（三）两性离子型表面活性剂分子结构上同时具有正负电荷基团的表面活性剂，随介质的pH可成阳或阴离子型，分为非离子-阴离子型、非离子-阳离子型、阴离子-阳离子型。常用品种：卵磷脂、氨基酸型（

R-NHCH2-CH2COOH）和甜菜碱型两性离子型表面活性剂。最大优点：适用于任何PH溶液，在等电点时也无沉淀。性质：碱性水溶液中呈阴离子性质，起泡性良好、去污力亦强；酸性水溶液中呈阳离子性质，杀菌力很强，毒性小。采油中，两性活性剂主要用于缓蚀、杀菌、乳化、抑制粘土膨胀和提高油层采收率。两性离子型表面活性剂虽然性能良好，但成本较高。四表面活性剂的分类1、非离子--阴离子型聚氧乙烯烷基醇醚硫酸酯钠四表面活性剂的分类2、非离子--阳离子型二聚氧乙烯基烷基甲基氯化铵：3、阴离子--阳离子型烷基二甲基铵丙酸盐：四表面活性剂的分类R-(C6H4)-O(C2H4O)nH

烷基酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂R2N-(C2H4O)nH

聚氧乙烯烷基胺R-CONH(C2H4O)nH

聚氧乙烯烷基酰胺R-COOCH2(CHOH)3H

多元醇型R-O-(CH2CH2O)nH 脂肪醇聚氧乙烯醚四表面活性剂的分类在水中不电离，极性基部分大多由聚氧乙烯基构成，所含的聚氧乙烯基的数目决定它的亲水性能。氧乙烯氧丙烯（四）非离子型表面活性剂

1结构组成①亲水基团(甘油、聚乙二醇、山梨醇)；②亲油基团(长链脂肪酸、长链脂肪醇、烷基或芳基)；③酯键、醚键

2性质于应用非离子表面活性剂耐盐、耐硬水能力强，具有良好的乳化性能和良好的驱油效果，但一些非离子表面活性剂对温度敏感，并且对环境有一定的污染，使用时受到一些限制，主要用于起泡、乳化、防蜡、缓蚀、油井增产、水井增注、提高油层采收率等。四表面活性剂的分类1脂肪酸甘油酯

主要有脂肪酸单甘油酯和脂肪酸二甘油酯。性质：不溶于水，在水、热、酸、碱及酶等作用下易水解成甘油和脂肪酸，HLB3-4，表面活性弱。应用：主要用作W/O型辅助乳化剂。四表面活性剂的分类2多元醇型

（1）蔗糖脂肪酸酯，简称蔗糖酯，是蔗糖和脂肪酸反应生成的一大类化合物。根据脂肪酸取代数不同分为：单酯、二酯、三酯及多酯。性质：溶于丙二醇、乙醇，但不溶于水和油；在酸、碱及酶等作用下易水解成蔗糖和脂肪酸，HLB5-13，表面活性弱。应用：主要用作O/W型乳化剂、分散剂。四表面活性剂的分类（2）脂肪酸山梨坦：司盘类[Spans]

即脱水山梨醇脂肪酸酯，是山梨糖醇及其单酐和二酐+各种脂肪酸→Spans(混合物)

根据脂肪酸品种数量不同分为：应用：HLB1.8-3.8，因其亲油性较强，一般用作水/油乳剂的乳化剂。用于搽剂，软膏，亦可作为乳剂的辅助乳化剂。Span-20-40-60-65-80-85脂肪酸单月桂单棕榈单硬脂三硬脂单油三油四表面活性剂的分类四表面活性剂的分类失水山梨糖醇脂肪酸酯（司盘型）

（3）聚山梨酯(polysorbate)：吐温[Tweens]

即聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯，脱水山梨醇脂肪酸酯+环氧乙烷→Tweens(亲水性化合物)。因也有一次和二次脱水，故为混合物。脂肪酸品种和数量不同分为：

应用：亲水性大大增加，为水溶性表面活性剂，用作增溶剂、乳化剂、分散剂和润湿剂。Tween-20-40-60-65-80-85脂肪酸单月桂单棕榈单硬脂三硬脂单油三油四表面活性剂的分类吐温型非离子活性剂属于混合型的，聚氧乙烯失水山梨糖醇醚脂肪酸酯：四表面活性剂的分类

3聚氧乙烯型（1）聚氧乙烯脂肪酸酯：卖泽类[Myrj]

系聚乙二醇与长链脂肪酸缩合而成的酯。

通式：R·COO·CH2(CH2OCH2)nCH2·OH

因n不同，产品常用的有：

Myri-45-49-51-52-53

应用：具有较强水溶性，乳化能力强，作增溶剂和油/水型乳化剂。常用的有polyoxyl40stearate(聚氧乙烯40硬脂酸酯)。四表面活性剂的分类四表面活性剂的分类聚氧乙烯脂肪酸酯（2）聚氧乙烯脂肪醇醚

系聚乙二醇与脂肪醇缩合而成的醚。通式:R·O·(CH2OCH2)nH

产品有:a苄泽类(Brij)，如Brij-30和-35分别为不同分子量的聚乙二醇与月桂醇的缩合物，n为10-20时作油/水乳化剂。

b西土马哥(Cetomacrogol)为聚乙二醇与十六醇的缩合物。四表面活性剂的分类c平平加O(PerogolO)为15单位氧乙烯与油醇的缩合物。

d埃莫尔弗(Emlphor)为一类聚氧乙烯蓖麻油化合物，由20个单位以上的氧乙烯与油醇缩合而成。Emlphor易溶于水和醇及多种有机溶剂，HLB12-18，具有较强亲水性，乳化能力强，作增溶剂和油/水型乳化剂。如CremophoreEL为聚氧乙烯蓖麻油甘油醚，氧乙烯单位为35-40，HLB12-14。四表面活性剂的分类醚型聚氧乙烯烷基醇醚（平平加型）聚氧乙烯辛基醇醚-10四表面活性剂的分类（2）聚氧乙烯烷基苯酚醚：OP型聚氧乙烯辛基苯酚醚-10四表面活性剂的分类非离子活性剂性质稳定，不受PH值和盐的影响，应用范围广，是具有发展前途的活性剂。

4高分子活性剂聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物即泊洛沙姆(poloxamer)，商品名普朗尼克(Pluronic)。通式：HO(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)cH

性质：为淡黄色液体或固体；分子量1000-14000；HBL0.5-30；随聚氧丙烯比例增加，则亲油性增强；随聚氧乙烯比例增加，则亲水性增强；具有乳化、润湿、分散、起泡和消泡等多种优良性能，但增溶能力较弱。四表面活性剂的分类分子量通常在几千甚至高达数十万。如聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚：（是目前广泛使用的原油破乳剂）四表面活性剂的分类eg:下列属于非离子型表面活性剂的是()A、胆酸钠B、吐温80C、卵磷酯

D、油酸三乙醇胺E、十二烷基硫酸钠答案：（B)eg：下列属于阴离子型表面活性剂的是()A、泊洛沙姆B、苯扎氯铵C、司盘65D、蔗糖脂肪酸酯E、十六烷基硫酸钠

答案（E）四表面活性剂的分类eg：吐温类表面活性剂的化学名称应是()A、失水山梨醇脂肪酸酯类

B、三油酸甘油酯类

C、山梨醇脂肪酸酯类

D、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯类

E、聚乙烯脂肪酸酯类答案（D）四表面活性剂的分类

相对于聚氧乙烯类表面活性剂，目前油田研究和应用较多的是Span、Tween系列多元醇型表面活性剂以及烷醇酰胺类。

多元醇类非离子表面活性剂Tween80在胜利油田的应用：最佳ASP复合驱驱油体系配方为1.0%碱+0.3%Tween80+0.1%3530S（HPAM），其油水界面张力可降为4.61*10-4mN/m。Tween80水溶性较好。四表面活性剂的分类四表面活性剂的分类

重点：1、表面活性剂的结构2、表面活性剂的性质3、表面活性剂的分类五表面活性剂溶液表面活性剂浓度对水界面张力的影响1极稀溶液溶液中表面活性剂的含量很低，接近纯水状态，空气与溶液直接接触，ST下降不多；

2稀溶液表面活性剂聚集在溶液表面上，使空气与溶液的接触减少，ST急剧下降；

3临界胶束浓度溶液溶液表面上形成一层表面活性剂单分子膜，在溶液内部形成胶束。

4大于临界胶束浓度的溶液溶液表面上的表面活性剂单分子膜不再变化，溶液内部形成了大量的胶束。五表面活性剂溶液

临界胶束浓度

(criticalmicellconcentrationCMC)

表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。简称“CMC”

胶束

(micelles)

当溶液内表面活性剂分子数目不断增加时，其疏水部分相互吸引，缔合在一起，亲水部分向着水，几十个或更多分子缔合在一起形成缔合的粒子，称为胶束。五表面活性剂溶液

随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现棒状、层状或球状等多种形状。五表面活性剂溶液五表面活性剂溶液五表面活性剂溶液五表面活性剂溶液六表面活性剂的HLB值（一）HLB值定义（HydrophilicLipophilicBalance）

HLB值是指亲水亲油平衡值，衡量表面活性剂的亲水能力与亲油能力的平衡关系。

HLB大于7，亲水，越大亲水能力越强；HLB值小于7，亲油，越小亲油能力越强；等于7，亲水亲油能力相等。HLB值是一个相对的数值，规定：油酸的HLB值为1，油酸钠的HLB值为18，石蜡HLB为0，十二烷基硫酸钠HLB为40.0

HLB值是表面活性剂分子特有的指定值，故混合后表面活性剂的HLB值具有加和性。（二）HLB值的测定——乳化实验法若亲油活性剂油酸的HLB值定义为1，亲水活性剂油酸钠的HLB值定义为18。1、

用标准表面活性剂配制5组不同比例的混合表面活性剂溶液如表所示。

序号混合表面活性剂混合活性剂的HLB油酸，%油酸钠，%160401×0.6+18×0.4=7.8240601×0.4+18×0.6=11.2330701×0.3+18×0.7=12.9420801×0.2+18×0.8=14.6510901×0.1+18×0.9=16.3六表面活性剂的HLB值2、

（1）将煤油与上述5组混合表面活性剂溶液配制成O/W型乳状液，选取乳状液稳定性最好的一组。将混合表面活性剂的HLB值作为煤油乳化成乳状液所需的HLB值。实验发现第三组乳状液的稳定性最好，故煤油乳化所需HLB为12.9。

（2）在第3组混合表面活性剂溶液的比例3：7附近再加配几种混合表面活性剂，重复乳化实验，求得更准确一些的煤油乳化成O/W型乳状液所需的HLB值。实验测得：HLB值为12.5。六表面活性剂的HLB值3、

将待测表面活性剂与油酸钠配制成不同比例的混合表面活性溶液，并用它来乳化煤油，测得某比例（x：y）混合表面活性剂溶液对煤油有最好乳化效果，于是以此比例计算待测表面活性剂的HLB值。

18x/(x+y)+HLBy/(x+y)=12.5x,y已知，求HLB值。

注意：每种油乳化所需的HLB值是两个，一个是乳化成油包水型乳状液所需的HLB值，另一个是乳化成水包油型乳状液所需的HLB值。六表面活性剂的HLB值六表面活性剂的HLB值（三）计算法测定活性剂的HLB值

1基数法

用于计算阴离子表面活性剂的HLB值。

HLB=∑亲水基+∑亲油基+7

∑亲水基：表面活性剂中亲水基基数总和；

∑亲油基：表面活性剂中亲油基基数总和。常见的亲水基和常见的亲油基基数见P191六表面活性剂的HLB值eg：计算十二烷基硫酸钠的HLB值。解：CH3(CH2)11OSO3Na

HLB=∑亲水基+∑亲油基+7=38.7+（-0.475）+（-0.475）×11+7=40eg：计算十二烷基磺酸钠的HLB值。解：CH3(CH2)11SO3NaHLB=∑亲水基+∑亲油基+7=11.0+（-0.475）+（-0.475）×11+7=12.3eg：计算硬脂酸钠的HLB值。解：CH3(CH2)16COONa（十八酸钠）

HLB=∑亲水基+∑亲油基+7=19.1+（-0.475）+（-0.475）×16+7=18.0六表面活性剂的HLB值2质量百分数法

用于计算非离子表面活性剂的HLB值。

HLB=亲水基相对分子质量/总分子质量×20eg：计算聚氧乙烯十二醇醚-5的HLB值。解：CH3(CH2)11O(CH2CH2O)5H

亲水基：-O(CH2CH20)5H237

亲油基：CH3(CH2)11-169HLB=237/(237+169)×20=11.7eg：计算聚氧乙烯壬基酚醚-10的HLB值。解：CH3(CH2)8-(C6H4)-O(CH2CH2O)10H

亲水基：-O(CH2CH2O)10H457

亲油基：CH3(CH2)8-(C6H4)-203HLB=457/(457+203)×20=13.9六表面活性剂的HLB值eg：计算聚氧乙烯硬脂酸酯-40的HLB值。解：CH3(CH2)16COO(CH2CH2O)40H

亲水基：-COO(CH2CH2O)40H1805

亲油基：CH3(CH2)16-239HLB=1805/(1805+239)×20=17.6六表面活性剂的HLB值（四）HLB值的应用根据需要，可根据HLB值选择合适的表面活性剂。例如：HLB值在2～6之间，可作油包水型的乳化剂；8～10之间作润湿剂；12～18之间作为水包油型乳化剂。HLB值02468101214161820

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石蜡W/O乳化剂

润湿剂

洗涤剂

增溶剂|

|————|聚乙二醇

O/W乳化剂作业：

一、什么是HLB值

二、什么是临界胶束浓度

三、计算

由甲、乙、丙三种活性剂组成混合活性剂，已知甲活性剂质量占混合活性剂质量的40%，乙占

50%，丙占10%，甲活性剂HLB＝8，乙活性剂HLB＝12，混合活性剂的HLB值要求为10.6，那么丙活性剂的HLB值应为多少才能保证要求呢？六表面活性剂的HLB值七表面活性剂的应用表面活性剂的用途极广，主要有五个方面：（一）起泡作用

1起泡作用是指活性剂使泡沫易于产生并在产生后有一定稳定性的作用，具有这种作用的活性剂叫起泡剂。

2起泡机理

（1）降低了气-液界面张力，使泡沫体系相对稳定；

（2）在液膜上形成双层吸附，亲水基在液膜内形成水化层，液相粘度增高，使液膜稳定；（3）离子表面活性剂电离使泡沫带电，它们之间相互斥力阻碍了它们的接近和聚集。七表面活性剂的应用3作为发泡剂分子结构的要求

—R要有足够的长度，而且烃链是正构的，活性剂分子的亲水基有较强的极性。从液膜的保护膜要牢固出发，要求活性剂分子的双吸附层强度要大，因此—R要有足够的长度，而且烃链是正构的，以增大活性剂分子间的吸引力，使吸附层强度增大。当然烃链不能太长，否则影响水中的溶解。从液膜的排液速度小出发，要求活性剂分子的亲水基有较强的极性，即水化要好，以增加束缚水，提高粘度。七表面活性剂的应用常见亲水基团的极性强弱顺序：后二者极性小，不做发泡剂，反作消泡剂。七表面活性剂的应用一般淡水中的发泡剂为：

七表面活性剂的应用4消泡剂的分子结构特点

烃链短，带支链，亲水基的极性弱，并要求活性剂（消泡剂）的活性高。对消泡剂的分子结构要求：烃链短，带支链使吸附层吸附强度弱；亲水基的极性弱，使水化差、水化膜薄，并要求活性剂（消泡剂）的活性高，加入泡沫中，能顶替发泡剂分子。气泡和泡沫与泥浆的关系密切有利的一面：钻低压井时可以用泡沫泥浆以降低泥浆的比重，保护产层。不利的方面：如泥浆遇到气侵时比重会迅速下降，泥浆柱压力下降到一定程度时会引起井喷事故，此时必须及时消泡。七表面活性剂的应用泥浆中常用的消泡剂：七表面活性剂的应用泥浆遇到气侵时，必须迅速消泡，除加入消泡剂外，还可以配合机械方法如泡沫浮在液面上，可以用挡板除去。同时泥浆性能要降粘、降切，使气泡升到液面上，有利于消泡。七表面活性剂的应用3应用（1）矿物浮选（2）泡沫灭火（3）泡沫驱：以泡沫作为驱油剂的驱油法。泡沫驱所用的起泡剂有：烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、聚氧乙烯烷基醇醚-15、聚氧乙烯烷基苯酚醚-10等。起泡剂中还可以加入少量的聚合物提高水的粘度，从而提高泡沫稳定性。

泡沫驱提高原油采收率机理：

（1）贾敏效应叠加机理;(2)增粘机理（3）稀表面活性剂体系驱油机理七表面活性剂的应用（二）乳化作用

1乳状液

乳状液(emulsions)是指两种互不相溶的液体，其中一种液体以小液滴状态分散在另一种液体中所形成的非均相分散体系。组成：分散相（内相，不连续相）与分散介质（外相，连续相）乳状液是多相分散系统，具有很大的液-液界面，因而有高的界面能，是热力学不稳定系统，其中的液珠有自发合并的倾向。如果液珠相互合并的速率很慢，则认为乳状液具有一定的相对稳定性

七表面活性剂的应用乳状液不稳定的几种方式七表面活性剂的应用乳状液形成过程高速搅拌乳状液形成七表面活性剂的应用乳状液形成机理以硬脂酸的皂类为例：皂分子具有两亲结构，烃链是亲油的，而离子型基团羧基（-COO-）是亲水的。因此当皂类分子存在于油水混合物中时，其分子会在油水界面浓集并且定向排列，将其亲水端伸向水中，亲油端伸向油中，从而导致界面张力显著降低，有利于乳状液的形成。离子基团烃链七表面活性剂的应用水油一元金属皂一元金属皂分子只有一个烃链，这类分子在油水界面上定向排列趋向于形成一个凹形油面，因而有利于形成“水包油型乳状液”；七表面活性剂的应用水油二元金属皂二元金属皂分子含有两个烃链，它们在油水界面上排列容易形成一个凸形油面，有利于形成“油包水型乳状液。”七表面活性剂的应用一元金属皂一元金属皂分子只有一个烃链，这类分子在油水界面上定向排列趋向于形成一个凹形油面，因而有利于形成“水包油型乳状液”；二元金属皂二元金属皂分子含有两个烃链，它们在油水界面上排列容易形成一个凸形油面，有利于形成“油包水型乳状液。”定向楔型理论：将乳化剂分子比喻成两头大小不同的楔子，如果要求分子两端都排列紧密和稳定，那么截面小的一端总是指向分散相，截面大的一端留在分散介质中。七表面活性剂的应用一元金属皂水油水油离子基团烃链七表面活性剂的应用水油水油水包油型乳状液一元金属皂水油七表面活性剂的应用二元金属皂水油水油油包水型乳状液油水油

乳状液的类型七表面活性剂的应用——水为连续相，油分散在其中，如牛奶。——油为连续相，水分散在其中，如含水原油。乳状液水包油型乳状液（O/W）油包水型乳状液(W/O)多重乳状液——分散相的液滴中包含有连续相液体的细小液珠。多重乳状液七表面活性剂的应用

此外，微乳状液也得到了广泛的注意，它是介于乳状液与胶团溶液之间的分散体系。多重乳状液水包油包水型

（W/O/W）油包水包油型

（O/W/O）——油分散在水相中，而油滴中又有小水珠。——水分散在油相中，而水滴中又含有小油珠。

多重乳状液可用于分离有机烃，处理废水，固定酶，延长药物释放等方面。应用

（2）按大小来分

a普通乳液(emulsion)：1～100

m，乳白色不透明液体。

b亚纳米乳液(subnanoemulsion)：又称亚微乳(submicroemulsion)，0.1～0.5

m，常作为胃肠外给药的载体，如环孢菌素静脉注射脂肪乳。

c纳米乳液（nanoemulsion)：又称微乳液(microemulsion)，10～100nm。

七表面活性剂的应用O/W型乳剂和W/O型乳剂的区别

O/W型乳剂W/O型乳剂外观乳白色油状色近似稀释可用水稀释可用油稀释导电性导电不导电或几乎不导电水溶性颜料外相染色内相染色油溶性颜料内相染色外相染色七表面活性剂的应用乳状液的鉴别方法稀释法：取少量乳状液加入水中或油中，若乳状液能在水中稀释即为O/W型；在油中稀释则为W/O型导电法：未加离子乳化剂，O/W型导电性比W/O型强染色法：在乳状液中加入少许油溶性或水溶性的染料，在显微镜下观察是内相还是外相被染色七表面活性剂的应用3乳状液的形成条件1、互不相容的两相：水相waterphase（W）—水或水溶液；

油相oilphase（O）—与水不相混溶的有机液体；2、两种混合液中应有乳化剂存在：乳化剂emulsifier—能降低界面张力的表面活性剂，防止油水分层的稳定剂。3、要有形成乳化液的能量：强烈的搅拌、温度、循环、流动等七表面活性剂的应用操作条件对乳状液制备的影响(1)搅拌强度越高,乳状液液滴平均粒径越小,因而表观粘度越大(2)随搅拌时间的延长,乳状液表观粘度不断上升,但上升幅度越来越小,最后趋于平衡(3)搅拌初期搅拌强度的影响大,随时间的推移,不同搅拌强度的乳状液的表观粘度的差别增强,达到最大值后开始减小,最终趋于同一平衡值(4)制备温度越高,所得乳状液的液滴越大,表观粘度越小七表面活性剂的应用4乳化剂主要作用降低界面张力形成定向楔的界面界面膜的稳定作用固体粉末的稳定作用七表面活性剂的应用降低油、水两相表面张力和表面自由能制备乳剂时不必消耗更大的能量稳定的乳状液分散分散相乳化剂分散介质放置搅拌乳化剂保持一定的分散状态和稳定性。七表面活性剂的应用(1)降低界面张力

“大头”朝外形成两种类型的乳状液(2)形成定向楔的界面七表面活性剂的应用(3)界面膜的稳定作用乳化过程也是分散相液滴表面的成膜过程,界面膜机械强度越大、粘度越高，液滴相互碰撞时，膜被破坏的可能性越小。乳化剂在液滴表面上排列越整齐，乳化膜就越牢固，所形成的乳剂越稳定。

常用乳化剂：(i)表面活性剂

(ii)一些天然物质（蛋白质、树胶、皂素、磷脂等）

(iii)粉末状固体七表面活性剂的应用七表面活性剂的应用(左)θ>90°,颗粒不能被水润湿而更多地进入油中，易生成W/O型(中)θ=90°,颗粒的亲水亲油性均等(右)θ<90°,颗粒能被水润湿而更多地进入水中，易生成O/W型(4)固体粉末的稳定作用七表面活性剂的应用乳状液的类型主要取决于乳化剂在两液相中的相对润湿性与溶解度，使乳化剂润湿或溶解得较多的一相是连续相，这就是Bancroft规则。七表面活性剂的应用5对乳化剂分子结构的要求

a.非极性烃链具有足够的长度C10-C20，同时非极性的R—部分要求是正构的。

b.对于水包油型的乳状液，要求活性剂的HLB为8-18，亲水乳化剂；对于油包水型乳状液，要求活性剂的HLB为3.5-6，疏水乳化剂。

七表面活性剂的应用常用的水包油型乳化剂有：烷基磺酸钠（AS）；烷基苯磺酸钠(ABS);聚氧乙烯烷基醇醚（平平加型）等。常用的油包水型乳化剂有：羧酸的金属盐(如硬脂酸钙、硬脂酸铝)等。

七表面活性剂的