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系列脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽表面活性劑制備、溶解性、表面張力及界面張力測定（二）
來源：石油化工 瀏覽 746 次 發(fā)布時間:2025-07-25
2.3地層水對表面張力的影響
使用模擬臨盤油田地層水將表面活性劑配制成溶液，考察油田地層水對表面活性劑表面活性的影響，實驗結(jié)果見圖1。由圖1可看出，在該油田地層水中，C14EO3S，C16EO3S，C18EO3S的cmc依次為80，40，10 mg/L，其所對應(yīng)的γcmc分別為28.86，32.38，33.75 mN/m。與C14EO3S在蒸餾水中的cmc相比，C14EO3S在油田地層水的cmc降低了20 mg/L。由文獻［1］的報道可知，在該油田地層水中，C14EO6S，C16EO6S，C18EO6S表面活性劑的cmc依次為100，50，50 mg/L，其所對應(yīng)的γcmc分別為29.14，36.74，34.65 mN/m。實驗結(jié)果表明，隨EO數(shù)的增加，脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽表面活性劑在油田地層水中的cmc和其所對應(yīng)的γcmc均有不同程度的增大。
圖1模擬臨盤油田地層水的濃度對表面活性劑表面活性的影響
2.4 CaCl2溶液對表面張力的影響
C16EO3S表面活性劑的抗鹽性能見圖2。
圖2 C16EO3S表面活性劑的抗鹽性能
由圖2可見，隨溶液中CaCl2含量的增大，C16EO3S表面活性劑的cmc和其所對應(yīng)的γcmc均呈下降趨勢；C16EO3S表面活性劑在質(zhì)量濃度為500，1 000，5 000 mg/L的CaCl2溶液中的cmc分別為40，30，25 mg/L，其所對應(yīng)的γcmc分別為32.76，31.13，30.42 mN/m，γcmc的降幅較小。實驗結(jié)果表明，C16EO3S表面活性劑在CaCl2溶液中也具有良好的活性，抗鹽能力較強。這是因為，C16EO3S分子結(jié)構(gòu)中的—SO3-基團有一定的抗二價陽離子的能力，且分子中的EO鏈節(jié)與水分子間有較強的氫鍵作用，增加了C16EO3S的水溶性，可抗衡膠束的聚集，提高抗硬水的能力。
2.5界面活性
測定表面活性劑溶液與一系列正構(gòu)烷烴間的界面張力，若它與其中一種正構(gòu)烷烴的界面張力最低，則此正構(gòu)烷烴的碳原子數(shù)即為該表面活性劑的最小烷烴碳數(shù)（nmin）。當某正構(gòu)烷烴和表面活性劑溶液形成的界面張力與原油和表面活性劑溶液形成的界面張力近似時，則可將該正構(gòu)烷烴視作與原油等效，原油的等效烷烴碳原子數(shù)值應(yīng)等于該正構(gòu)烷烴的碳原子數(shù)值，稱之為該原油的EACN。
用模擬臨盤油田地層水將脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽配制成質(zhì)量濃度為3 000 mg/L的溶液，在70℃下測得C14EO3S，C16EO3S，C18EO3S表面活性劑與原油間的界面張力分別為0.076，0.041，0.034 mN/m。表面活性劑溶液與正構(gòu)烷烴的界面張力見圖3。
圖3表面活性劑溶液與正構(gòu)烷烴的界面張力
從圖3可看出，隨正構(gòu)烷烴碳原子數(shù)的增大，表面活性劑溶液與正構(gòu)烷烴的界面張力呈先減小后增大的趨勢。當正構(gòu)烷烴的碳原子數(shù)為14～18時，C14EO3S，C16EO3S，C18EO3S與正構(gòu)烷烴的界面張力在10-2mN/m數(shù)量級，nmin分別為14，14，16。因此，脂肪醇聚氧乙烯醚（3）磺酸鹽表面活性劑與原油的界面張力和它與十四烷的界面張力非常接近，即臨盤原油的EACN為14。
脂肪醇聚氧乙烯醚（6）磺酸鹽表面活性劑與正構(gòu)烷烴間的界面張力在0.1 mN/m以上，界面活性明顯低于脂肪醇聚氧乙烯醚（3）磺酸鹽。這是因為，隨EO數(shù)的增加，脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽分子的親水性顯著增強，表面活性劑分子進入水相的趨勢逐漸增強，油水相的分布能力不均衡，減弱了表面活性劑分子在油水界面的富集。
3結(jié)論
1）C14EO3S，C16EO3S，C18EO3S表面活性劑的Krafft點分別為5，28，49℃。脂肪醇聚氧乙烯醚（3）磺酸鹽表面活性劑中的脂肪醇碳原子數(shù)越少（碳原子數(shù)小于16），在鹽溶液中的溶解性越好。
2）C14EO3S，C16EO3S，C18EO3S在蒸餾水中的cmc值分別為100，50，10 mg/L，其所對應(yīng)的γcmc分別為29.12，33.86，34.59 mN/m；在模擬臨盤油田地層水中的cmc值依次為80，40，10 mg/L，其所對應(yīng)的γcmc分別為28.86，32.38，33.75 mN/m。當疏水基鏈長相同時，隨EO數(shù)的增加，脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽表面活性劑的cmc和其所對應(yīng)的γcmc均呈增大趨勢。
3）C16EO3S表面活性劑在CaCl2溶液中具有良好的活性，抗鹽能力較強。
4）臨盤原油的EACN為14。脂肪醇聚氧乙烯醚（6）磺酸鹽表面活性劑的界面活性明顯低于脂肪醇聚氧乙烯醚（3）磺酸鹽的活性。
參考文獻［1］鄭延成，張曉梅，薛成，等.脂肪醇聚氧乙烯醚（EO6）磺酸鹽的合成及性能研究［J］.日用化學(xué)工業(yè)，2013，43（1）：21-25.