表面张力正交论文

表面张力正交论文

11月17日

摘要】 利用正交实验设计研究了表面活性剂(TRS)、聚合物(HPAM)及离子强度三种因素共存时对油水界面张力的影响。结果表明，三种因素共存时，在实验条件下，石油磺酸盐对油水界面张力的影响为非常显著性因子，离子强度及聚合物为非显著性因子。石油磺酸盐的存在使油水界面张力显著降低，而聚合物对界面张力的影响较小，离子强度的降低则使油水界面张力明显升高，但离子强度的改变对油水界面张力的影响程度比表面活性剂的影响要小得多。因此在复合驱体系中油水界面张力的变化主要取决于表面活性剂浓度及矿化度的改变。 【关键词】 界面张力;正交实验设计;石油磺酸盐；聚合物;离子强度；模拟油

Study on the effects of surfactant /polymer and ion strength on interface tension between oil and water by orthogonal-test-design

JIA Shao-hui,WANG Hui-yun, WEN Xin-min,et al.Jining Medical College, Jining 272113, China

【Abstract】 The orthogonal table was selected to investigate the effects of petroleum sulfonate, HPAM and ion strength on the interfacial tension of model oil. The results indicate that the interfacial tension between model oil and aqueous phase drasticaly decreases with the increase in petroleum sulfonate concentration but gradually increases with the decrease in ion strength, and moreover, the vary magnitude brought about by the increasing petroleum sulfonate concentration is far beyond than that brought about by the decrease in ion strength under the experimental conditions. So, petroleum sulfonate is a very prominent factor on the effect of interfacial tension between model oil and aqueous phase in the complex system. And the effect of ion strength on the interfacial tension is a prominent factor.Therefore, the contribution of petroleum sulfonate and ion strength play important roles in determining the interfacial tensions between model oil and aqueous in the oily waste water.

【Key words】 interface tension; orthogonal-test-design; petroleum sulfonate; HPAM;ion strength; model oil

随着工业的发展,含油污水的排放量日益增多，成分日益复杂,如何有效处理含油污水已成为工业发展的重要问题,而界面性质是影响含油污水稳定性的重要因素,因而必将对含油污水的处理效率和处理水平产生重大影响。其中，界面张力是界面性质的 重要的参数，因此对油水间界面张力的研究引起了人们极大的兴趣［1~3］。然而对表面活性剂、聚合物及离子强度三因素共存时，对油水界面张力的影响及各因素对界面张力影响程度的比较还未见文献报道。本文采用正交试验设计研究了三因素共存时各自对油水界面张力的影响程度，为提高含油污水的处理效率提供依据。

1 实验部分

1.1 实验材料 实验用油3％的孤东4＃原油模拟油（用经过硅胶处理过的煤油为模型油配制），酸值为3.217 mg KOH/g 油；黏度（50℃）为2078 mPa·s。部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)：美国Pfizer公司，产品牌号：3530S，粘均相对分子质量1613万，水解度28.3%；石油磺酸盐（TRS, 胜利油田设计院）。不同离子强度的NaCl溶液测量温度（45±0.5）℃。

1.2 SPINNING DROP INTERFACIAL TENSIOMETER MODEL 500; 32D3BEPM型超低界面张力仪（美国）；Dataphysics SCAT型界面张力仪（德国）；DMA45型密度计（Austria） 2 结果与讨论

2.1 石油磺酸盐对油水界面性质的影响 为了考察石油磺酸盐在油水界面的吸附情况，本实验中测定了石油磺酸盐对油水界面张力的影响。结果见表1。表1 石油磺酸盐(TRS)对模拟油油水界

面张力的影响 注：油相：各模拟油质量分数均为3%；水相：离子强度为0.1的石油磺酸盐溶液；界面张力值为平衡值，时间为界面张力到达平衡值的时间。

由表1可见，当石油磺酸盐浓度在0 ~ 0.5％的范围内时，煤油和模拟油体系的油水界面张力均随石油磺酸盐浓度的增加迅速降低，说明石油磺酸盐（TRS）具有较强的界面活性。当石油磺酸盐浓度达到0.5％时，模拟油的油水界面张力达到了超低界面张力值的范围，充分说明了石油磺酸盐与模拟油中界面活性组分之间产生了协同效应，因此油水界面张力大幅度降低。

2.2 聚合物对油水界面张力的影响 为了考察聚合物3530S与油中界面活性物质间的相互作用，以及对油中界面活性组分在油水界面吸附的影响，测定了不同浓度聚合物对模拟油油水界面张力的影响。结果见图1。图1 不同浓度聚合物体系油水界面张力随时间的变化曲线

Curves for the interfacial tensions between model oil and aqueous solution with

different concentrations of HPAM

油相：均为3％的模拟油；水相：a I=0.1mol/kgNaCl(溶液)；b 含5mg/kg HPAM I=0.1mol/kgNaCl(溶液)；c 含20mg/kg HPAM I=0.1mol/kgNaCl(溶液)；d 含80mg/kg HPAM I=0.1mol/kgNaCl(溶液)。

由图1可以看到，聚合物3530S对模拟油油水界面张力的影响幅度不大，当聚合物浓度较小时，聚合物的存在使油水界面张力略有升高，聚合物浓度较高时则又出现略微下降的趋势。HPAM是水溶性很强的聚合物，在油水界面上吸附较弱，但由于其在水相中的存在，必然会有HPAM分子扩散到界面上。HPAM分子在界面上会顶替部分原吸附的界面活性物质，从而影响界面层中各种分子间的作用力，且从HPAM分子结构分析其界面活性不大，因此对体系的界面张力不存在明显影响。油水界面张力仍主要取决于原油中界面活性物质在油水界面的吸附量。

2.3 离 …… 此处隐藏：3668字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……