威蘭膠與脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉之間的相互作用.pdf

1、水溶性大分子聚合物與表面活性劑復(fù)合體系在實(shí)際應(yīng)中已倍受關(guān)注。聚合物與表面活性劑的相互作用往往可使聚合物鏈的構(gòu)象發(fā)生變化，同時(shí)，聚合物的存在可影響表面活性劑溶液的物理化學(xué)性質(zhì)。表面活性劑和聚合物共存常常產(chǎn)生獨(dú)特性質(zhì)和功能，這些特性往往優(yōu)于任一純組分體系。因此，研究聚合物與表面活性劑的相互作用具有極其重要的意義，不僅可豐富膠體與界面科學(xué)的理論基礎(chǔ)，而且可指導(dǎo)水溶性大分子與表面活性劑復(fù)合體系在生物、化學(xué)、醫(yī)藥、采礦和石油開發(fā)以及日常生活中的

2、實(shí)際應(yīng)用。尤其是在油田開發(fā)中，水溶性大分子常常用于聚合物驅(qū)、聚合物/表面活性劑二元復(fù)合驅(qū)和聚合物/表面活性劑/堿三元復(fù)合驅(qū)。聚合物與表面活性劑的相互作用將顯著影響其應(yīng)用效果。
　　 可再生的多糖具有天然、無(wú)毒、可持續(xù)、使用安全等諸多優(yōu)點(diǎn)，其與表面活性劑間的相互作用既可以模擬天然生物大分子與表面活性劑相互作用的生命跡象，又可指導(dǎo)石油工業(yè)等生產(chǎn)中許多產(chǎn)品的配方設(shè)計(jì)。因此，有關(guān)多糖與表面活性劑復(fù)合體系的物化性質(zhì)、多糖與表面活性劑形成的

3、聚集體結(jié)構(gòu)及相互作用機(jī)理等方面的研究已引起眾多研究者的興趣。陰-非離子表面活性劑兼具非離子型和陰離子型表面活性劑的優(yōu)點(diǎn)，以其溫和、安全、易生物降解和多功能型等特點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的青睞。但是多糖與陰-非離子表面活性劑相互作用的研究尚不多見。本文運(yùn)用表面張力、熒光探針及流變學(xué)等技術(shù)首先研究了威蘭膠、黃原膠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES)各自的物化性質(zhì)，然后考察了威蘭膠、黃原膠與AES復(fù)合體系在表面、體相及起泡、穩(wěn)泡方面的協(xié)同作用，期望通

4、過(guò)我們的研究能夠?yàn)橥m膠、AES及兩者的復(fù)合體系在強(qiáng)化采油及其它工業(yè)應(yīng)用中提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論指導(dǎo)。論文主要包括以下五部分的內(nèi)容:
　　 論文第一章概述了微生物多糖的研究現(xiàn)狀，綜述了多糖與不同類型表面活性劑相互作用的研究進(jìn)展，闡明了本論文的研究意義和目的。
　　 論文第二章系統(tǒng)地考察了濃度、溫度和鹽度對(duì)威蘭膠水溶液流變性的影響，同時(shí)對(duì)比研究了相同條件下黃原膠的流變性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:與黃原膠相比，威蘭膠具有更好的增粘效果，

5、更優(yōu)異的抗剪切、抗溫及抗鹽性能;巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示了威蘭膠的驅(qū)油效率明顯高于黃原膠。威蘭膠和黃原膠溶液的流變行為的差異反映出威蘭膠和黃原膠各自分子間相互作用機(jī)理的不同，威蘭膠比黃原膠更容易形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，而且雙螺旋采取了一種和黃原膠不同的排列形式。由于分子內(nèi)及分子間的吸引力，威蘭膠相鄰雙螺旋間的排列類似于拉鏈一樣平行排列，分子間的纏繞或交聯(lián)程度增強(qiáng)，形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加牢固，能夠抵抗更強(qiáng)的外加應(yīng)力、溫度及離子強(qiáng)度，因此，威蘭膠水溶液具有

6、更高的粘彈性，表現(xiàn)出更高的驅(qū)油效率。
　　 論文第三章研究了AES在不同無(wú)機(jī)鹽、模擬地層水和模擬海水中的聚集行為。對(duì)AES/無(wú)機(jī)鹽溶液表面活性及流變性的研究表明:無(wú)機(jī)鹽能夠促使AES形成蠕蟲狀膠束溶液，AES的EO基團(tuán)在AES/無(wú)機(jī)鹽膠束溶液的形成中起到了關(guān)鍵作用。相同濃度時(shí)，三種無(wú)機(jī)鹽中AES降低表面張力的效率和能力為:CaCl2＞MgCl2＞NaCl;三種不同水介質(zhì)中AES降低表面張力的效率和能力為:模擬海水＞模擬地層水＞純

7、水。AES/無(wú)機(jī)鹽膠束溶液的穩(wěn)態(tài)剪切粘度可用Cross經(jīng)驗(yàn)方程描述。AES和無(wú)機(jī)鹽的配比有一最佳值，此時(shí)體系的表觀粘度最大，粘彈性最強(qiáng)。溫度升高，AES/無(wú)機(jī)鹽溶液的表觀粘度及粘彈性降低，粘度較高的溶液剪切活化能較大。AES/無(wú)機(jī)鹽溶液的動(dòng)態(tài)粘彈性基本符合Maxwell模型，可以用Cole-Cole圖較好地?cái)M合。濃度相同時(shí)，Ca2+、Mg2+作用強(qiáng)于Na+;離子強(qiáng)度相同時(shí)，Na+的作用最強(qiáng)。無(wú)機(jī)鹽對(duì)AES蠕蟲狀膠束的形成與反離子的水化半

8、徑和所帶電荷數(shù)有關(guān)，而且后者占主導(dǎo)作用，同時(shí)，多價(jià)陽(yáng)離子和AES的EO基團(tuán)之間的絡(luò)合作用也對(duì)AES膠束溶液的形成發(fā)揮了積極作用。
　　 論文第四章采用體相流變、表面張力和熒光探針方法研究了威蘭膠與AES復(fù)合體系的性質(zhì)，并和黃原膠/AES復(fù)合體系進(jìn)行了比較。研究結(jié)果表明:威蘭膠/AES復(fù)合體系表現(xiàn)出剪切變稀性，為假塑性流體。AES對(duì)威蘭膠/AES復(fù)合體系表觀粘度的影響不大，動(dòng)態(tài)模量略有升高，表現(xiàn)出以彈性為主的性質(zhì)。威蘭膠/AES體

9、系的表觀粘度、復(fù)合模量、儲(chǔ)能模量及損耗模量均大于黃原膠/AES復(fù)合體系，表明威蘭膠/AES復(fù)合體系比黃原膠/AES復(fù)合體系具有更好的粘彈性、更強(qiáng)的抗干擾能力。威蘭膠、黃原膠分子結(jié)構(gòu)中皆沒有疏水基團(tuán)，與AES之間無(wú)法產(chǎn)生疏水締合作用，而且兩者與AES帶同種電荷，靜電排斥作用阻礙了兩者之間的相互作用，因此，AES分子聚集體對(duì)威蘭膠和黃原膠的流變性影響不大。由于威蘭膠本身增粘效果優(yōu)于黃原膠，所以威蘭膠/AES復(fù)合體系的粘彈性強(qiáng)于黃原膠/AES

10、復(fù)合體系。總的來(lái)看，威蘭膠/AES復(fù)合體系既能達(dá)到較低界面張力，又能保持較高的表觀粘度，并且優(yōu)于黃原膠/AES復(fù)合體系的粘彈性，表明威蘭膠/AES復(fù)合體系同時(shí)具備了威蘭膠和AES的優(yōu)點(diǎn)，說(shuō)明在工業(yè)應(yīng)用中具有非常大的應(yīng)用潛力，特別是在強(qiáng)化采油技術(shù)中，威蘭膠/AES復(fù)合體系作為二元復(fù)合驅(qū)理論上既能擴(kuò)大波及體積又可提高洗油效率，可大大提高原油的采收率。
　　 論文第五章采用Foamscan分析儀考察了威蘭膠/AES復(fù)合體系的起泡性和穩(wěn)

11、泡性能，探討了影響復(fù)合體系所起泡性和穩(wěn)定性的因素。研究表明:室溫條件下，AES溶液的最佳起泡濃度為500mg·L-1。威蘭膠能夠增強(qiáng)AES溶液的起泡性，威蘭膠的濃度為80mg·L-1時(shí)，威蘭膠/AES復(fù)合體系的起泡能力最強(qiáng)。同時(shí)，威蘭膠能夠增強(qiáng)AES溶液的泡沫穩(wěn)定性。威蘭膠/AES復(fù)合溶液泡沫電導(dǎo)及攜液量均高于AES溶液，威蘭膠能夠提高AES泡沫液膜的含液量，液膜排液難度增加。界面流變實(shí)驗(yàn)表明:威蘭膠能夠增強(qiáng)AES的界面擴(kuò)張粘彈性，界面