2結(jié)果與討論

2.1 GYD組分及含量分析

取一定量的GYD，用甲醇作溶劑，將其稀釋至約0.4%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)后，進行GC-MS全掃描分析，得總離子流色譜圖見圖1。用氣相色譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以峰面積歸一法測得其中各組分的相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)，分析結(jié)果見表2。從表2可以看出，GYD是一種組成復(fù)雜的烷基醇酰胺混合物，主要包括不同碳數(shù)脂肪酸二乙醇酰胺和剩余原料甘油、二乙醇胺、月桂酸等。其中，月桂酸二乙醇酰胺相對含量最高為55.13%。

2.2 GYD和CnDEA與原油油/水界面張力

測定不同濃度CnDEA和GYD與原油油/水界面張力，得到油/水界面張力穩(wěn)定值隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化曲線，結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出，在0.01%～0.3%質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)，C8DEA、C10DEA與C16DEA原油體系界面張力只能達(dá)10?1mN/m數(shù)量級；C12DEA隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，界面張力先減小再增大后趨于平穩(wěn)，在0.02%～0.04%時，界面張力可達(dá)10?3mN/m數(shù)量級，濃度窗口較窄；C14DEA隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，界面張力先大幅下降后趨于平穩(wěn)，在0.05%～0.3%范圍時，界面張力可降低至10?4～10?3mN/m數(shù)量級，濃度窗口較寬。隨著CnDEA烷基鏈長的增加，表面活性劑界面活性先增加后降低，其中烷基鏈長n=12/14時，界面活性最高，這是因為對于某特定體系表面活性劑在油水界面層的富集能力與其親水-親油能力密切相關(guān)，親水性或親油性過強均不能有效吸附于油水界面層，只有與特定油相相匹配的親水-親油能力時才能有效降低油水界面張力，C8DEA、C10DEA親水性過強，C16DEA親油性過強，而只有C12DEA和C14DEA的親水-親油能力較為適宜。除此之外，可以明顯地看出GYD界面張力隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化趨勢與C12DEA基本一致，界面張力值略高于C12DEA，可能是由于GYD體系中C12DEA含量較高，對降低油水界面張力貢獻最大，表現(xiàn)出C12DEA的界面特性。

表2 GYD組分分析結(jié)果

圖2不同烷醇酰胺油/水界面張力穩(wěn)定值隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化曲線

2.3 CnDEA復(fù)配體系與原油界面張力

2.3.1 CnDEA之間復(fù)配對油/水體系動態(tài)界面張力的影響

為了更詳盡地研究GYD組成對油水界面張力的影響規(guī)律，首先考察了CnDEA之間的復(fù)配對動態(tài)界面張力的影響。結(jié)合上述CnDEA和GYD與原油界面張力測試結(jié)果可以看出，C12DEA和C14DEA具有較好的界面活性，故在此基礎(chǔ)上考察不同質(zhì)量比C12DEA/C14DEA復(fù)配體系與原油動態(tài)界面張力，體系總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%，結(jié)果如圖3所示。

從圖3可以看出，隨著C12DEA/C14DEA復(fù)配體系中C14DEA含量增加，界面張力值降低，但其界面活性均介于兩種單獨表面活性劑之間，這個符合一般同系物復(fù)配規(guī)律。

圖3 C12 DEA/C14 DEA不同復(fù)配比對油/水動態(tài)界面張力的影響

選取C12DEA/C14DEA復(fù)配比為2∶8、總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%的復(fù)配體系為研究對象，分別考察了C8DEA、C10DEA和C16DEA對C12DEA/C14DEA復(fù)配體系油水動態(tài)界面張力的影響，結(jié)果如圖4。

從圖4(a)和圖4(b)可以看出，隨著C8DEA、C10DEA濃度的增加，體系界面張力逐漸增加，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%時，界面張力最低值分別為0.1331mN/m、0.0589mN/m；從圖4(c)可以看出，C16DEA在質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.005%時，體系C12DEA/C14DEA/C16DEA具有一定的正協(xié)同效應(yīng)，界面張力最低值可達(dá)0.00612mN/m，繼續(xù)增加C16DEA濃度，體系界面張力增大，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%時，體系界面張力為0.0299mN/m。綜上所述，C8DEA、C10DEA、C16DEA對C12DEA/C14DEA復(fù)配體系油/水動態(tài)界面張力的影響規(guī)律為：在較高濃度下，具有負(fù)協(xié)同效應(yīng)，且影響強弱為C8DEA>C10DEA>C16DEA，在低濃度下，C16DEA具有一定的正協(xié)同效應(yīng)。

由前述GYD組分分析結(jié)果可知，不同碳鏈烷基醇酰胺相對含量百分比為C8DEA∶C10DEA∶C12DEA∶C14DEA∶C16DEA=1.3∶2.4∶13.2∶2.4∶1，故在不改變C8DEA、C10DEA和C12DEA相對比例的條件下，考察了C12DEA/C14DEA不同復(fù)配比對油/水動態(tài)界面張力的影響，結(jié)果見圖5、圖6。

圖4 C8 DEA、C10 DEA、C16 DEA對C12 DEA/C14 DEA復(fù)配體系油/水動態(tài)界面張力的影響

圖5不同復(fù)配比CnDEA體系界面張力穩(wěn)定值隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化曲線

從圖5可以看出，隨著C14DEA相對含量的增加，體系達(dá)超低界面張力的濃度窗口變寬，當(dāng)C12DEA/C14DEA復(fù)配比小于1時，在0.05%～0.3%均能達(dá)到10?3mN/m，表現(xiàn)為C14DEA界面特性。在動態(tài)特性方面，從圖6可以看出，0.1%不同復(fù)配比體系隨C14DEA相對含量的增加，界面張力大幅下降，平衡值由0.0602mN/m降至0.00653mN/m，且達(dá)到最低值的時間變短。其原因可以由動態(tài)吸附-脫附理論得到解釋，即在表面活性劑剛與原油接觸時，發(fā)生吸附與脫附的動態(tài)變化，吸附速率主要取決于活性劑分子自體相內(nèi)部到界面層的擴散，溶液濃度越大，溶液內(nèi)部與界面層的濃度梯度越大，則擴散速率越快，因而吸附速率也越大，表現(xiàn)為界面張力的時間效應(yīng)越小。結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)母淖僀12DEA/C14DEA的復(fù)配比例，可以有效地改善體系油/水界面活性。

圖6不同復(fù)配比CnDEA對油/水動態(tài)界面張力的影響（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%）

2.3.2 CnDEA/助劑復(fù)配體系對油/水動態(tài)界面張力的影響

基于GYD各組分相對含量分析結(jié)果，考察了剩余原料甘油、二乙醇胺和月桂酸對體系油水動態(tài)界面張力的影響，結(jié)果如圖7所示。

圖7不同助劑對復(fù)配體系油/水動態(tài)界面張力的影響

從圖7可以看出，體系中加入甘油，界面張力略有升高；加入月桂酸，界面張力降低，達(dá)到最低值時間更短。這是因為甘油的加入增加體系的親水性，破壞了表面活性劑分子在油水界面層原有的排布，使其更易分配于水相中，體系界面張力增大；月桂酸的加入增加體系的親油性，改善了體系的親水-親油性能，在一定程度上降低油/水界面張力，同時也加快了表面活性劑吸附速度，從而縮短了達(dá)最低值的時間。加入二乙醇胺，體系界面張力大幅下降，可達(dá)到10?3mN/m數(shù)量級，主要是因為二乙醇胺作為一種有機堿，與原油中酸性物質(zhì)反應(yīng)，生成了原位表面活性劑，再與原有表面活性劑體系發(fā)生協(xié)同作用，從而降低油/水界面張力。

2.3.3 C14DEA對GYD油/水動態(tài)界面張力的影響

GYD質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%，加入不同濃度的C14DEA，考察C14DEA濃度對油/水界面張力的影響，結(jié)果如圖8所示。

圖8 C14 DEA對GYD油/水動態(tài)界面張力的影響

從圖8可以看出，隨C14DEA濃度增加，體系油水界面張力大幅降低，達(dá)到最低界面張力時間縮短，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.1%時，油水界面張力能達(dá)10?3mN/m數(shù)量級，與CnDEA復(fù)配規(guī)律一致。

3結(jié)論

（1）在大慶條件下，不同烷基鏈長醇酰胺CnDEA和混合型烷醇酰胺GYD降低油/水界面張力能力強弱為：C14DEA>C12DEA≈GYD>C16DEA>C10DEA>C8DEA。C14DEA在0.05%～0.3%較寬質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)降低油水界面張力至10?3mN/m數(shù)量級；C12DEA和GYD油/水界面張力隨濃度變化趨勢相同，在0.02%～0.04%時可達(dá)超低界面張力，濃度窗口較窄。

（2）CnDEA之間符合一般同系物復(fù)配規(guī)律，C8DEA、C10DEA、C16DEA對C12DEA/C14DEA復(fù)配體系油/水動態(tài)界面張力的影響規(guī)律為：在較高濃度下，具有負(fù)協(xié)同效應(yīng)，且影響強弱為C8DEA>C10DEA>C16DEA，在低濃度下，C16DEA具有一定的正協(xié)同效應(yīng)。當(dāng)C14DEA/C12DEA復(fù)配比大于1時，體系達(dá)到超低界面張力濃度窗口更寬，界面動態(tài)特性更好。

（3）適量助劑（月桂酸和二乙醇胺）的加入對體系降低界面張力有一定的協(xié)同效應(yīng)；GYD/C14DEA復(fù)配體系隨C14DEA濃度增加，體系界面活性明顯改善。

（4）揭示了混合型烷醇酰胺組成對油/水界面張力的影響機制，同時也能對類似油田表面活性劑配方篩選工作提供一定的指導(dǎo)意義。