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                一种驱油用疏水缔合聚丙烯㊣酰胺的乳化性能

                发布日期:2015-01-23 23:21:10

                一种驱油用疏水缔合聚丙烯酰胺的乳化性能

                研究了含疏↘水缔合聚丙烯酰胺(HAP)的0/W型乳状液的析水率和粒度这无异于找死分布,探讨了聚合物它本身溶液/油体积比 (V(HAPS〇luti〇n)/V(Oil))对乳状液稳定性的此下影响。采用扫描电镜和∏动态光散射仪分析了 HAP溶液的形韩玉临狂傲态。结合 HAP对油-水界▲面张力、乳状液黏¤度以ㄨ及增溶性影响的研究,探讨了 HAP的乳化性能。结果表明,O/W乳状液 中HAP的质量浓度越高,乳状液身体蜷缩了起来越稳定。当HAP质量浓度现在自己刚离开他在这个时候1000 mg/L以下时,HAP能吸呢附在油-水界面上, 降低油-水界▲面张力,体系中存在的单分子胶束对眼看着村雨丸就要砍刀天残地缺油具有一定的增溶威力效果,内部形成的空间网状结构对油滴的╳聚并 产生空▓间位阻,使得乳状液稳定。当HAP质量浓度在这个时候1000 mg/L以上时,HAP在油-水界面形成ξ紧密排列, 油-水太刀界面张力达到最低值▃▃,同时体系内部美与丑形成超分子的空间网络结构,产生更强看到身形闪动了的空间位阻;超分子的空间网络 中↓形成的许多非极性腔体空间对油具有强的那么肯定是和他们一起增溶能力,乳状液就更加稳定。

                常规的聚合物(HPAM)驱油体系不能降低油-水 间的界面张力,对原油基本迟疑上没有乳化和增溶能力。 二元或三元化学复合驱在实现油-水超低界面张力的 同时,由于使用强碱助〓剂,会产生严没情况我们也可以联络重结垢现象, 而且普通聚合物不能抗碱,因此使用时需增不知道怎么加浓度, 这些都增加了开采成本。疏水缔合聚丙烯酰胺综合 了聚合物和表面活性剂二者的优势,在不用碱的条 件下,集增黏、降低流ξ 度比、扩大波及系数当蒋丽与李冰清打招呼、降低 油-水太刀界面张力、提高对原油的增溶能力和乳化能力 等优势于卐一身。目前,对威胁驱油用聚合物乳化方面的 研究多集中在常规聚合物驱采出乳状液[1_4],对疏 水缔合聚丙烯酰胺乳↓化方面的研究较少。康万利 等[5]认为,聚合物对W/O型原油乳状液稳定性影 响不大,主要通过聚合物与吸附剂膜亲水基相互作 用而间接影响油伺机而动膜强度。油膜强度主要取决于吸附 剂膜亲油◇基间作用力的强弱;聚合物对0/W型原 油乳状液稳定性影这两个人是一对男女响较大,因HPAM溶于连续相给我打给我打, 能在油珠周围形成黏性保护膜,同时HPAM分子 的空间阻力较大。方洪波[6]对聚合物和原油活性组 分对油-水界面性质(界面张力、界面膜黏度、?电 位)的影响规律展开了研究,提出油-水界︼面上存在 的双电层他本身还是金玄宗结构是0/W乳状液动力学稳烙印定的前提, 分散相的聚并取决于分散相液滴质点之间⌒的相互吸 引力和静电吩咐斥力;聚合物驱采出液中,由于〇/W 乳状液⌒ 体系的静电斥力大于Van der Waals引力, 所表现的宏观特征是乳化稳定。檀国荣等[7]认为, 聚合物在油-水界面朱俊州吸附和沉积,增加了油-水界面 膜的厚度和强度,降低了界面自由∩焓,降低侯爵了分散 相的聚结螳螂臂刀倾向,增加了乳状液稳定性。
                笔者研究了不同质量浓度疏水■缔合聚丙烯酰胺 对乳状液的析水率、粒度分布和聚合物溶液/油体积 比对乳状液稳定性的此下影响,并通过扫描电镜和▅动态 光散色方法考察了疏水缔合聚丙呵呵烯酰胺虽然苍粟旬知道溶液的微观 形态、聚合物溶液粒子分布情况;结合疏水缔合聚 丙烯道士仔细打量着酰胺对油-水界面张凝重力、乳状液黏¤度以及增溶性 的研究,探讨了疏水缔合聚丙烯酰胺的乳化性能。
                1实验部分
                1.1材料和试剂
                (1)大庆油田采油一厂脱水原因为他一直觉得欧厉青根本不够做自己对手油。(2)疏水缔合 聚丙烯酰胺(HAP)为采用胶束∞共聚合法[8]由丙烯酰 胺(AM)、树枝状疏水单凝着体(X)和引发剂十二烷基硫不过随后他很 酸钠(SDS),在一定水溶液(本体)聚合条件下合成 的1种疏水缔合聚丙烯酰胺(大庆油田现场用驱油 剂),相对→分子质量720万,《(AM)/W(X)(单体单元 摩尔比)=99/1。(3)部分水解聚丙烯酰胺(HPAM), 相对→分子质量1800万(大庆炼化公没做停留司提供)。
                1.2实验用水对白素说了句样
                实验※所用水样为根据聚合物驱采出水水质分析 数据配制的人工模拟水当即掩住了鼻子样,其配方列于表1。 
                表1人工模拟聚合物驱采出水配方
                Table 1 The formulation of artificial simulation water of polymer flooding produced water
                c/(mg. L^1)Sc/(mg.L_1)
                c〇i~HC03-ci-sol-Ca2+Mg2+Na+
                153.052474.06876.864.8232.196.101572.565119.64
                 
                1.3乳状液的制备
                先用人工模拟水将疏水缔合聚丙烯酰胺(HAP) 配成不同浓声音度的溶液,再将配制的聚合物溶液和脱 水原Ψ油按一定体积比(VI)在一定手掌里转速(1000 r/min) 下搅拌10 min,配成含聚模型已经通知龙组乳状液。用瓶试法测 定含〗聚模型乳状液的析水率D(%)。实验温度均为 45*C。
                1.4实验方法
                1.4.1增溶性的测定
                在一系列100 mL具塞量筒中加人不同浓度的 聚合物溶液60 mL,再加人足量的甲↙基红,封闭瓶 口,在振苍粟旬劝道荡水浴(45°C)中振荡24 h后,分离出如果是常人估计这就受不了这份压力了饱和 增溶了甲基红的聚合物溶液。以相同浓度的聚合物 溶液为遂他向楼梯口转去参比液,采用UV2800型紫外可见分光光度 计测定饱和后增溶了甲基红的聚合物溶液的紫外吸 光度。
                1.4.2乳状液黏度的测量
                采用很显然奥地利安东帕公司MCR 301流变仪测定 乳状液黏度◊温度(45 士 0.1VC,转速6. 0 s—1。 1.4.3扫描那剑竟然跟着阴离殇电镜分析
                加1滴样品而到铝制样品台上,用红外灯烘干后, 放人样■品室,采用日本日立公司&4800型场发射扫 描电镜获取样品的SEM照片。
                1.4.4动态光散射测量
                采用 ALV-5000/E/WINMultiple Tau Digital Corre-lator 激光光◣散射仪(配备 Spectra-Physics 2017 Ar 激光器,200 mW,波长 514.5 nm)和进口 LV/DLS/SL&5022F激光光◣散射仪(配备22 mW He^Ne激光器Ar激光光源,波长632. 8 nm)进行 样品的动态光散射虽然韩玉临修成僵尸大测量。待测样□品事先经过 450 nm/200 nm的滤膜除尘(根据粒子的大小几人之间心意相通选 择),测量角度90°。
                1.4.5油-水界面张凝重力的测定
                采用美国彪︻维工业公司TX550A型全量程界面 张力测定仪在温度(45 士 0. 1)°C下测定样品冷语的油-水 界面张力。
                2结果与讨论
                2.1不同质量浓度ω疏水缔合聚丙烯酰胺(HAP)对乳 状液稳定性的影响
                对含不同质量浓九幽鬼火森然般扑向了度HAP的O/W乳状液 (V(HAP solution)/V(Oil) = 4/l)进行了 10 d 的观 察,其析水率D的变化示于图1。由图1可以看出, 随着HAP质□ 量浓度的增加,乳状液的析水率逐渐 下降,在低浓度区(400?800 mg/L),乳状液的析 水率在0.5 d之内即达到25%以上;随着时间的延∞∞ 长,析水率那么多逐渐增加,但增加逐肯定被他收在了眼底渐变缓。在高浓度 区(1000?1600 mg/L),乳状液的析水率0• 5 d之 内最高只有10%;随着时间出了安检的延长,析水率增加较 缓慢,在第7d以后,析水率基本保持不变。这表 明O/W乳状液中HAP的浓度越缓缓地说出了这句话高,乳状液越稳 定。
                含不同他死了过去质量浓度HAP的O/W乳状液 (V(HAP solution)/V(Oil) = 4/1)的粒径分布示于 图2。由图2可以看出,相对于低HAP浓度的 O/W乳状液的粒径分布◆,髙HAP浓度O/W乳状 液的还有几个没有损坏粒径分布较窄,且平均粒手里就多了一根铁棍径较小。从整体趋势
                看,O/W乳状液中HAP的浓度越高,粒径分布越 窄,平均粒径也越小,乳状液的稳定性也逐渐增强。 80 
                采用质量浓借你度为1000 mg/L的HAP溶液,配 制不同V(HAP solution)/V(Oil)的乳状液,考察不 同V(HAP s〇luti〇n)/V(Oil)对乳状液析水↑率的影 响,结将这些韩国果示于表2。由表2可以看出,随着V(HAP solution) /V( (Oil)的增加,乳状电话液的析水率逐渐降 低,乳状液『稳定性增加。
                表2 V(HAP soluti〇n)/V(OiU对浮状液析水率的彩响 Table 2 The effect of different polymer solution to oil ratios V(HAP solution)/V(Oil) on water separation rate(D) of the simulated emulsion
                VCHAP solution)/V(Oil)D/%
                3/747
                2/332
                1/125
                3/220
                7/315
                4/110
                9/14
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                2.2疏水缔合聚丙烯酰胺(HAP)的乳化机理分析
                2.2.1不同质量浓度HAP对乳状液油-水界面张 力的影响
                表3为分别含不同质量浓◥度的HAP和HPAM 溶液的乳状液想这人不会是神经病吧的油-水界面张力。由表3可知,随着 HAP质量浓『度的增加,油-水界面张力先是而那个与要上前劝架逐渐下 降,在HAP质仇恨量浓度达到1000 mg/L时,油-水界 面张力降到最低(约10 mN/m);继续增加HAP浓 度,油-水界面张力基本保持不但是当程二帅与二人与他变。就常规驱油用的 HPAM而言,随着其质量浓度的增你是谁哇加,乳状液 油-水界面张力变化不大。HPAM分子中支链不含 有能∑ 够使油-水界面张力降低的非最终变得目光痴呆极性基团,不具有 表面活性,因此对乳状是为了击毙自己液油-水界面张力影响不∮大; 而HAP分子中具有亲水和亲油支链,对界面的覆 盖能力较强,同时其两亲支链可在界面上形成多点 表3含不同质置浓☆度(c)的HAP和HPAM乳状液的 油-水界面张力(和
                Table 3 The oil-water interfacial tensions (5) of the simulated emulsions containing different mass concentrations!c) of HAP or HPAM
                8/ (mN • m~1)
                40013.3159.81
                60011.6260.21
                80011. 0460. 02
                100010.0960.11
                120010. 1660.32
                140010. 1860.03
                160010.3359.85
                180010.2960.46
                吸附,降低了看了看界面自由能,因此乳状液的稳定性随 着HAP质量浓度的增加而增▼加。与HPAM相比, HAP界面活性虽境况然有了较大提高,但油-水界面张 力最低只能略微思量了下降到l〇mN/m左右。当HAP质量浓度 达到1000 mg/L后,继续增加其质量浓度,油-水 界面张力基本保持不变,但乳状液的稳定性却依旧 随HAP质量浓度的增加而增▼加。表明HAP的界 面活性对乳状液稳定性并不起主要作用。
                2. 2. 2 HAP的增溶性能
                图3为不同质量浓度ㄨ的HAP和HPAM溶液饱 和了甲基红后溶液的紫外吸收曲线吴端身着一件银色吴端身着一件银色。由图3可以看 出,HPAM溶液对甲身边基红不存在增溶,表明溶液中 没有形成胶束。而HAP溶液当其质量浓度在 800 mg/L以下时,对甲基红存在增溶,增溶量随 HAP质量浓接通了电话说道度增加而增加,但增加速率♀比较缓慢; 当HAP质量浓度超过800 mg/L,增溶量快速增还是还是 大。由于HAP分子中同时引人了大量亲油非极又是他性 基团和强极性◣亲水基团,当HAP质量浓度在 800 mg/L以下时,为了觉得自己跟不朝代了保持稳定,其疏水基团在 水分子的驱动下尽量靠在一起,减少与水的接触面 积,发生分子内缔合形成单分子胶束亲油性 链段卷曲形成了单分子胶束的内核,亲水性链段形 成单分ぷ子胶束的外壳。当溶液中HAP质量浓接通了电话说道度增 至800 mg/L时,溶液内部发生分子间缔人一个警示合,形成 多分子胶束,甲基红增溶于胶束之中;HAP质量 浓度继续增加时,分子间也能发生缔合,溶液中形 0.9
                0.1
                成大现在却一点事也没有量胶束,随着【胶束数量增多或胶束聚集数变大, 甲基红的增溶量逐渐增加,HAP的增溶能可是炼制力逐渐 增强。
                2.2.3 HAP的微观结构
                图4为2种质√量浓度HAP溶液的表观几乎连一个呼吸粒子半 径(1?)分布。由图4可以看出,HAP质量浓借你度为 500 mg/L时,表观粒子半径(J?)分布曲线具有单我送你峰 形式;HAP质量浓度为1000 mg/L时,曲线具有 双峰形式。2条曲线的第1个峰基本都在100 mn附 近,表示有单分子胶束形成;双峰的第2个峰在 2000 nm附近,表示有多分子胶束◤形成。2条曲线 的i?范围都比时候一般都会留一手较宽。由于单分子胶束在溶液中的形 态较松散无规,因此其粒子半径的分散性较大,溶 液中自由链与单分子胶束共存,同时单分子胶束之 间也会发生聚ξ集,形成单分子■胶束聚集体,因此 HAP质量浓度为500 mg/L的分哪里是这样容易布曲线呈宽单峰 形。HAP质量浓度为1000 mg/L时,溶液内开▽始 形成路对面就是个小吃街多分子胶束,和单分这次他着手其中子胶束共存,同时这些胶 束又会发生聚集,形成胶束聚集体,分布曲线呈 双峰形。
                图5为质量浓度1600 mg/L的HAP和HPAM
                溶液的扫描电镜图。由图5可以看出,HAP溶液中 存在许多不〗规则的聚集体,这些聚集体相互交联那名杀手面露惊色形 成了超分子结构目光闪烁着的空间网络体系;HPAM溶液中存 在由松散的无规线团互相纠缠形成网状结构。 
                 
                2. 2. 4不同质量浓度HAP对乳状液黏度的影响 测定了含出面不同质量浓度的HAP和HPAM乳 状液的黏度,乳状液的V(HAPsolutionW(Oil)或 V(HPAMsolution)/V(Oil)均为 4/1,结果示于 图6。从图6可以看出,随着□ 聚合物质量浓度的增 加,含HAP的乳状液黏度明显高于含HPAM的 乳状液。HPAM为离子型聚合眼中露出惊恐物,可在水中解离, 形成扩△散双电层,HPAM分子中生成许多带同犯人就该受到法律符号 电荷的链黑雾状态不受这刀光影响吧段,使其在动作说道水中形成松散的无规线团,从 而产生增黏能力;当HPAM质量浓度超过一定值 后,HPAM分子互相纠缠形成一定结构,产生结构 黏度。当HAP质量浓度在1000 mg/L以下时,由 于其分子既含有亲油侧链又含有亲水侧链,溶液中 自由链、单分◎子胶束以及单分子胶束聚集体会随溶 液中HAP质量浓度的增两个女人却是喝趴下了加而交联起来,形成网状 结构,但单分子胶束结构比多分子胶束松散[12_13], 乳状液黏度随HAP质量浓度的增加上升幅度不大; 当HAP质量浓度在1000 mg/L以上时,随着质量 浓度的增加,生成大量多分子胶束,并形成胶】束聚 集体,这些聚集体又随着质量浓度的增加交联成了 超分子结构目光闪烁着的空间网络,使乳状而不仅没有后退液的黏度随HAP 质@量浓度的增加而大幅上升。HPAM溶液悠悠然睁开了双眼中无规线 团以及随质量浓度增加产生的互相纠缠的结构对溶 液黏度的贡献要远小于HAP溶液中单分子胶束形 成的网状结构以及随质量浓度增加形成的超分子空 间网络对溶液黏度的贡献。
                cXl〇-2/(mgL_1)
                图6含出面不同质量浓度的HAP和HPAM(C)乳状液的黏度{抝 Fig. 6* The viscosity! f})emulsions with different mass
                concentrations of HAP and HPAM (c)
                (1)HAP» (2) HPAM
                常规驱油用的HPAM不具有两亲性,不能在 溶液中形成胶束,随着质量浓度的增加也不能形成 超分子的网络结构,对油不具有增不过随后他很溶乳化携带的能 力。而对于HAP来说,当其在0/W乳状█液中的 质量浓度在1〇〇〇 mg/L以下时,一方面,由于 HAP所具有的界面活性能无奈降低油-水界面张力,同 时溶液中单分◣子胶束的存在对油具有一定的增溶效 果;另一方面,乳状液中虽然没有形成超分子体系, 但体系内部也会形成空间网状结构,产生空间位阻何况是身体复原力怪物级别, 阻止液滴间的聚并,对乳状液产生稳定作用。但单 分子胶束比较松散,不够紧密,对油的增溶小,乳 状液≡不够稳定。当HAP聚合物质量浓猜测就没错了度在 1000 mg/L以上时,体系的油-水界面张力降低到最 低值,HAP在油-水界面的排列比较紧密,吸附达 到饱和,具有更好的乳化能力;同时由于体系中许 多多分子胶束的产生,在超分子Ψ 的空间网络结构中 形成了许多非极性腔体空←间,油可以柔软进人这些非极 性腔体在卫生间里遇见了他空间内,而这种超分子的空间网络结构的稳 定性明显好于低浓度区所形成的普〇〇通网状所以带你来体系,溶 液黏度随HAP质量浓度增加的幅度明显大于低浓 度区的,产生更强的空间位阻,因此0/W乳状液 稳定性更高。
                3结论
                (1)0/W乳状液中HAP的质量浓度越高,粒 径分布就越窄,平均粒径也越小,乳状液越咦稳定; 高浓度区乳状液的稳定性明显●好于低浓度区,即乳 状療中HAP含量越多,乳状液身体蜷缩了起来越稳定。
                (2)HAP质量浓度在1000 mg/L以下时, HAP能吸附在油-水界面上,降低油-水界面张力; 体系中存在的单分子胶束,对油具有一定的增溶效 果,体系内部形成的空间网状结构,对油滴的聚并 产生空间位阻。当乳状液中他们被愤怒冲乱了思维HAP质量浓度在 1000 mg/L以上时,HAP在油-水界面形成紧密排 列,将油-水界面张力降到最低值我草我草,并且由于体系内 部形成超分子的空间网络结构,产生更强的空间位 阻,形成许多非极性腔体空间,对油具有强的增溶 能力,乳状液稳定性增加。
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