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氫氧化鈉用量對重烷基苯磺酸鈉水溶液/油體係界麵張力的影響（一）
來源：日用化學工業 瀏覽 107 次 發布時間:2026-01-29
摘要：
以不含酸的正壬烷作為油相，研究了氫氧化鈉用量對重烷基苯磺酸鈉水溶液/油體係界麵張力的影響。界麵張力測試結果表明，界麵張力隨氫氧化鈉質量分數的增加而降低，當重烷基苯磺酸鈉的質量分數為0.3%且氫氧化鈉質量分數為0.8%時，油/水界麵張力可以達到超低（10-3 mN·m-1數量級）。利用動態光散射實驗，研究了氫氧化鈉對降低界麵張力的影響，氫氧化鈉的加入可以使水溶性較差的重烷基苯磺酸轉化成重烷基苯磺酸根，並且從混合膠束中釋放出來，更多的表麵活性劑單體遷移到界麵，有利於界麵張力的進一步降低。
三元複合驅油體係，由於表麵活性劑的加入使得體係界麵張力達到超低，複合體係也隻有形成超低界麵張力才能更好地提高驅油效率。國內外研究人員在研究表麵活性劑體係與原油之間的界麵張力方麵做了大量工作。油/水間的界麵張力與表麵活性劑的相對分子質量、電解質及堿等因素有關，有關無機鹽對油/水界麵張力的影響也有一些相關報道，如含表麵活性劑的體係中，調節無機鹽濃度可使油/水界麵層間形成中相微乳，從而使界麵張力達到超低。
目前，油田上普遍應用的表麵活性劑大都需要在強堿性條件下才能形成超低界麵張力，但複合體係中堿的存在會給油田生產帶來一係列不利因素，如堿的存在能使注入泵結垢從而影響現場複合體係的注入，堿還會和地層中的一些岩石礦物發生反應，造成對地層的永久傷害。因此，研究堿對超低界麵張力形成的影響機理對充分認識現有三元複合驅油體係的界麵性能具有一定的現實意義。
堿對超低界麵張力形成的影響機理，主要是圍繞堿與原油中酸性活性物質的反應、堿的濃度、堿的類型及堿的離子作用展開研究工作。關於堿對原油/水界麵張力的影響，目前比較認同的觀點是堿可以與原油中的酸性物質反應生成一種皂類（相當於一種表麵活性劑），輔助溶液中原有的表麵活性劑降低界麵張力，進而使界麵張力達到超低。此外，堿還可以與表麵活性劑產生協同效應，可使油/水界麵張力降到超低狀態。
目前，國內關於堿對重烷基苯磺酸鈉降低界麵張力的機理研究較少，並且由於重烷基苯磺酸鈉是一種較複雜的混合物，與單一表麵活性劑的機理研究相比更為困難。因此，筆者以氫氧化鈉-重烷基苯磺酸鈉體係作為研究目標，對其降低界麵張力的行為進行探討，以期為重烷基苯磺酸鈉在油田現場的應用起到一定的理論支持。
1 實驗部分
1.1 主要試劑與儀器
原油，大慶油田采油二廠；重烷基苯磺酸鈉（HABS），w=50%，大慶東昊公司；部分水解聚丙烯酰胺（HPAM），相對分子質量1750萬，水解度25.8%，大慶煉化公司；其他試劑均為國產分析純。dIFT雙通道動態界麵張力儀，芬蘭Kibron 公司；動態光散射儀，德國Binder公司；Dataphysics DCAT21動態接觸角/表界麵張力測量儀，德國Dataphysics公司。
1.2 實驗方法
1.2.1 界麵張力測試
以去離子水配製HABS、HPAM與NaOH的三元複合體係，其中HABS的質量分數為0.3%，用界麵張力儀測試三元體係與大慶原油間的界麵張力，測定溫度為（45.0±0.1）℃。
以質量分數為0.3%的HABS的水溶液配製不同含量的NaOH溶液，用界麵張力儀測試其與油相正壬烷間的界麵張力，測定溫度為（45.0±0.1）℃。
1.2.2 臨界膠束濃度的測定
用去離子水配製一係列不同質量濃度（ρ）的HABS溶液，用表界麵張力測量儀以吊片法測定表麵張力（γ），測定溫度為（45.0±0.1）℃。以ρ對γ作圖，得到HABS水溶液的臨界膠束濃度（cmc）。
1.2.3 膠束粒徑測試
利用動態光散射技術考察堿對表麵活性劑膠束大小的影響。將HABS質量分數為0.3%的係列溶液（NaOH含量不同）放入樣品池中，90°檢測角進行測試。
2 結果與討論
2.1 NaOH和HPAM對大慶原油/水界麵張力的影響
選用大慶原油作為油相，考察NaOH和HPAM用量（以質量分數計，下同）對三元複合體係與大慶原油之間油/水界麵張力的影響，實驗結果見表1。
| 表1 NaOH和HPAM用量對油/水界麵張力（mN·m-1）的影響 | |||||||
| ρ(HPAM)/(mg·L-1) | w(NaOH)/% | ||||||
| 0 | 0.3 | 0.6 | 0.8 | 1.0 | 1.2 | ||
| 0 | 5.82 | 4.14×10-1 | 1.05×10-1 | 4.17×10-2 | 3.63×10-3 | 5.85×10-3 | |
| 600 | 3.58 | 7.88×10-1 | 2.43×10-1 | 5.38×10-3 | 5.45×10-3 | 7.39×10-3 | |
| 800 | 2.19 | 5.34×10-1 | 7.25×10-2 | 6.23×10-3 | 5.08×10-3 | 3.17×10-3 | |
| 1000 | 6.87 | 6.65×10-1 | 3.44×10-2 | 2.78×10-3 | 3.77×10-3 | 4.46×10-3 | |
| 1200 | 2.68 | 6.06×10-1 | 5.27×10-2 | 5.45×10-3 | 2.24×10-3 | 4.79×10-3 | |
由表1可知，在NaOH用量一定時，HPAM質量濃度變化對界麵張力的影響不大；當HPAM質量濃度一定時，隨著NaOH用量的增加，油/水界麵張力逐漸下降，且在NaOH的質量分數為0.8%時，體係的界麵張力達到超低（10-3 mN·m-1數量級），也就是說NaOH可使三元複合體係與大慶原油間的界麵張力達到超低。據報道NaOH可與原油中的石油酸反應生成助表麵活性劑，輔助溶液中原有的表麵活性劑降低界麵張力，進而使界麵張力達到超低。為了排除原油中石油酸的影響，下麵采用不含石油酸的正壬烷作為油相，考察NaOH對HABS水溶液/油體係界麵張力的影響。
2.2 NaOH對正壬烷/水界麵張力的影響
以質量分數為0.3%的HABS水溶液為水相，正壬烷為油相，考察NaOH用量對油/水界麵張力的影響，實驗結果見圖1。
圖1 NaOH用量對油/水界麵張力的影響