非離子表面活性劑對石油氧化皂及其復(fù)配體系界面活性的影響

發(fā)布日期：2011-07-13 瀏覽次數(shù)：517

核心提示：非離子表面活性劑對石油氧化皂及其復(fù)配體系界面活性的影響

已有研究表明,陰離子表面活性劑與非離子表面活性劑復(fù)配使用,可以獲得比單一表面活性劑更優(yōu)良的洗滌性質(zhì)、潤濕性質(zhì)以及其他性質(zhì)。然而,并非所有情況如此。本研究旨在通過實(shí)驗(yàn)弄清非離子表面活性劑(ORS)對石油氧化皂(POS2)及POS2/ORS復(fù)配體系界面活性的影響。

1實(shí)驗(yàn)條件與方法

本實(shí)驗(yàn)中采用的石油氧化皂(POS—2)為大慶原油的餾份油液相氧化所得烴液相氧化產(chǎn)物皂化后得到的產(chǎn)品,其羧酸鹽含量為9.07%(用溴甲酚綠法測得),總有機(jī)物含量為36.45%。ORS為美國Witco公司生產(chǎn)的石油磺酸鹽,其有效濃度為50%;EDTA,NaOH,Tween—20和Tween—80均為化學(xué)純試劑,全部使用大慶四廠注入水模擬水(礦化度為4333.32mg/L)配制;Tween—20由上海化學(xué)試劑采購供應(yīng)站經(jīng)銷,Tween—80由上海大眾制藥廠生產(chǎn);OP類非離子表面活性劑由沙市石油化工廠出品;原油用大慶聯(lián)一站脫氣原油。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1　OP類非離子表面活性劑的影響

1)對石油氧化皂POS－2體系界面活性的影響　圖1～3為不同濃度的OP—10,OP—30和OP—7對POS—2/堿體系界面活性的影響試驗(yàn)結(jié)果,從中可以發(fā)現(xiàn),只要在POS—2/堿體系中加入有OP類的非離子表面活性劑,體系的界面活性不但沒有改善,反而變差,不能達(dá)　到超低界面張力。隨著OP類非離子表面活性劑濃度的增加,其體系的界面活性明顯變差,甚至達(dá)到不能測量的程度。

2)對POS－2/ORS/堿復(fù)配體系界面活性的影響　表1為聚氧乙烯鏈長相差大的OP－10和OP－30對POS－2/ORS/堿復(fù)配體系界面活性影響的結(jié)果。從表1可知,在POS－2/ORS/堿復(fù)配體系中加入少量的OP－10和OP－30,都使體系的界面活性變差,界面張力升高,且OP－30的影響比OP－10要大。

表1　OP－10與OP－30對POS－2/ORS/堿復(fù)配體系界面活性的影響

從圖1～3和表1中可以得出,隨OP類非離子表面活性劑親水性增大(即隨聚氧乙烯鏈的

增長),體系的界面張力值升高,其對體系界面活性的影響也越大。

2.2　Tween類非離子表面活性劑的界面活性影響

1)對石油氧化皂POS－2體系界面活性的影響　

圖4所示為Tween－80對POS－2/堿體系界面活性的影響。從圖4可見,在POS2/堿體系及POS－2/ORS/堿復(fù)配體系中加入少量的Tween類非離子表面活性劑,體系的界面張力都升高。可見,Tween類非離子表面活性劑對POS－2/堿體系及POS－2/ORS/堿復(fù)配體系也有毒害作用。

2)對POS-2/ORS/堿復(fù)配體系界面活性的影響　為了便于討論,表2比較了親水性相差比較大的Tween－20和Tween－80對POS－2/ORS/堿復(fù)配體系界面活性的影響。

從表2可見，隨Tween類非離子表面活性劑親水性增大（即隨聚氧乙烯鏈的增長），體系的界面張力值升高,其對體系界面活性的毒害作用也越大。這與從OP類非離子表面活性劑對POS—2/堿體系及POS—2/ORS/堿復(fù)配體系界面活性的影響中總結(jié)出的結(jié)論相吻合。

2.3　綜合分析

從OP類和Tween類非離子表面活性劑對POS－2/堿體系及POS－2/ORS/堿復(fù)配體系界面活性的影響中,可以得到聚氧乙烯型非離子表面活性劑對石油氧化皂的影響規(guī)律:隨聚氧乙烯鏈的增長,非離子表面活性劑對POS及其復(fù)配體系的界面活性毒害作用也增大。

表面活性劑復(fù)配體系界面活性的好壞主要取決于表面活性劑在油水界面上的吸附;而表面活性劑在油水界面上的吸附,又和表面活性劑復(fù)配體系形成混合膠束結(jié)構(gòu)的緊密程度有關(guān)。但由于各種表面活性劑的結(jié)構(gòu)和性能差異大,所以形成混合膠束結(jié)構(gòu)的緊密程度不一樣。另外,溶液中表面活性劑的復(fù)配比例不同,形成混合膠束結(jié)構(gòu)的緊密程度。不僅與表面活性劑的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和配比有關(guān),還與溶液環(huán)境有關(guān)。那些膠束結(jié)構(gòu)緊密的混合表面活性劑體系易于在油水界面上吸附,吸附于油水界面上的表面活性劑排列也緊密,吸附量相應(yīng)地要大一些,因而界面活性好;而那些松散的體系不易在油水界面上吸附,吸附量相對低些,因而界面活性差。

由于OP類和Tween類非離子表面活性劑中都含有不同聚集數(shù)的聚氧乙烯鏈,它們在水溶液中呈曲折形,與陰離子表面活性劑混合時(shí),曲折形聚氧乙烯的屏蔽作用和空間位阻效應(yīng),一方面可以減少離子端電荷間的靜電斥力,有利于形成結(jié)構(gòu)較緊密的混合膠束;另一方面,聚氧乙烯鏈的空間位阻效應(yīng)又不利于形成結(jié)構(gòu)緊密的混合膠束。此兩方面相互競爭的結(jié)果導(dǎo)致是否能形成較緊密的混合膠束結(jié)構(gòu),具體體現(xiàn)在:能形成較緊密的混合膠束結(jié)構(gòu),體系的界面活性好;否則,體系的界面活性差。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看,兩類非離子表面活性劑中聚氧乙烯鏈不利于體系形成較緊密的混合膠束結(jié)構(gòu),相反,對能形成緊密混合膠束結(jié)構(gòu)的石油氧化皂及其復(fù)配體系因其加入造成破壞,不利于表面活性劑在油水界面上的吸附,因而減少了表面活性劑的吸附量,使體系的界面活性降低。由于聚氧乙烯鏈空間位阻效應(yīng)占主導(dǎo)地位,破壞陰離子表面活性劑及其復(fù)配體系膠束結(jié)構(gòu)的緊密程度,因此加有非離子表面活性劑的陰離子表面活性劑(POS－2)及其復(fù)配體系的界面張力比未加時(shí)要高。

聚氧乙烯型非離子表面活性劑的極性部分由長的聚氧乙烯鏈組成,其體積遠(yuǎn)大于憎水基;且隨聚氧乙烯鏈的增長,其溶于水的能力也增強(qiáng)(即親水性增強(qiáng))。曲折形聚氧乙烯鏈的增長,對陰離子表面活性劑(POS－2)及其復(fù)配體系的屏蔽作用和空間位阻效應(yīng)也隨著增大,其親水性愈強(qiáng),愈不利于形成結(jié)構(gòu)緊密的混合膠束,愈破壞陰離子表面活性劑(POS—2)及其復(fù)配體系結(jié)構(gòu)緊密的混合膠束,對體系界面活性的毒害作用也增強(qiáng),使得復(fù)配體系界面張力隨聚氧乙烯鏈的增長而其界面張力升高。