1實驗部分

1.1材料

陰離子表麵活性劑內烯烴磺酸鹽A⁃18、I⁃20由中國科學院理化技術研究所提供，純度均大於95%，質量分數均為0.3%。其中，A⁃18的疏水烷基鏈呈近直鏈結構，I⁃20的疏水基團則具有較高的支鏈化程度，其結構式如圖1所示。

圖1內烯烴磺酸鹽的結構式

二次蒸餾水，實驗室自製，電阻率大於18.2MΩ⋅cm；CaCl2（分析純）、NaCl（分析純）、正構烷烴（純度>99%），上海阿拉丁生化科技股份有限公司；原油樣品取自我國勝利油田，油藏溫度為85℃。

1.2設備與測試方法

采用旋轉滴界麵張力儀（Texas‑500C型，北京盛維科技有限公司）測定動態油水界麵張力。實驗以2μL正構烷烴或原油為內相，注入至充滿表麵活性劑溶液的石英玻璃管中；為了減小初始油滴尺寸差異帶來的實驗誤差，油水體積比固定為1∶200。設定儀器轉速為5000r/min，測試溫度為（85±1）℃。當油滴長度和寬度均保持恒定時，即可認為油水界麵吸附達到動態平衡。采用滴外形法測定界麵張力，當界麵張力小於1mN/m時，測量誤差控製在小於±5%。

采用瓶試法對內烯烴磺酸鹽的抗鹽性能進行表征。將樣品置於烘箱中，在85℃的條件下恒溫靜置30min，取出後觀察溶液的溶解性，當瓶底有明顯的不溶性小顆粒析出時，認為表麵活性劑失效。

考察離子強度對內烯烴磺酸鹽的影響時，以二次蒸餾水為溶劑，通過逐漸增加Na+質量分數配製係列內烯烴磺酸鹽溶液，觀察其溶解性，並測定界麵張力；考察Ca2+對內烯烴磺酸鹽的影響時，固定水相總礦化度為6%（NaCl的質量分數為6%），在NaCl溶液中逐漸增加Ca2+質量分數，記錄其溶解性並測定其界麵張力。

2結果與討論

2.1Na+的影響

2.1.1抗鹽性表征

采用瓶試法對支鏈化程度不同的兩種內烯烴磺酸鹽的抗鹽性進行了表征，結果如圖2所示。圖2中，紅色數字代表蒸餾水中NaCl的質量分數。

圖2內烯烴磺酸鹽Na+的抗鹽性表征

由圖2可知，經充分加熱後，A⁃18呈澄清透明狀態，無沉澱析出；I⁃20在NaCl的質量分數為8%時有微量沉澱。總體而言，兩種內烯烴磺酸鹽均表現出較好的抗鹽性。

2.1.2親水⁃親油平衡

當表麵活性劑分子的親水基團與疏水尾鏈在油水兩相中所受作用力相近，即表麵活性劑的親水⁃親油達到平衡時，表麵活性劑分子更易自發地向油水界麵富集，從而有效降低界麵張力。S.ZHAO等對不同碳鏈長度的正構烷烴與表麵活性劑溶液體係界麵張力進行了測定。結果表明，界麵張力會在某一特定碳鏈長度的正構烷烴中達到最小值，此時對應的烷烴碳數（ACN）即為該表麵活性劑界麵張力最低時的等效烷烴碳數（n），等效烷烴碳數越小，說明表麵活性劑的水溶性越強。

對支鏈化程度不同的兩種內烯烴磺酸鹽進行了親水⁃親油平衡表征，結果如圖3所示。由圖3可知，A⁃18與正構烷烴間的界麵張力普遍偏高，這是因為A⁃18的疏水烷基為直鏈結構，而烷基鏈過長不利於其界麵表麵活性的提升；隨著烷基支鏈化程度的加深（由A⁃18過渡到I⁃20），內烯烴磺酸鹽與低等效烷烴碳數(n=6、7、8)烷烴間的界麵張力大幅降低，I⁃20表現出比A⁃18更優的界麵活性；A⁃18和I⁃20達到最低界麵張力時對應的等效烷烴碳數分別約為10和6，表明I⁃20的水溶性比較強。支鏈化結構可縮短烷基鏈長，進而增加表麵活性劑的水溶性，該結果與理論規律一致，同時也為A⁃18具有更優的耐鹽性能提供了重要依據。

圖3內烯烴磺酸鹽與係列正構烷烴間的界麵張力

2.1.3油水界麵張力

研究表明，無機鹽可通過壓縮雙電層提高表麵活性劑分子的界麵吸附量，對降低油水界麵張力具有顯著作用。在NaCl質量分數不同的條件下，測量了兩種內烯烴磺酸鹽分別與正癸烷及勝利原油間的界麵張力，結果如圖4所示。由圖4可知，兩種內烯烴磺酸鹽與正癸烷的界麵張力總體上均隨Na+質量分數的升高而降低；A⁃18的界麵張力穩態值約為10-1mN/m數量級，I⁃20的界麵張力穩態值更低。

圖4內烯烴磺酸鹽與正癸烷、勝利原油間的界麵張力

在陰離子表麵活性劑溶液中引入Na⁺，可削弱表麵活性劑離子頭基間的靜電排斥作用，宏觀上表現為分子表觀截麵積減小，在相同界麵區域內可容納更多的表麵活性劑分子，即界麵吸附量顯著提升；界麵分子排布密度的增加，促使界麵膜更加致密與穩定，從而實現油水界麵張力的降低。同時，Na+質量分數對支鏈化內烯烴磺酸鹽界麵活性的影響較大，這是因為支鏈化結構增大了表麵活性劑在油水界麵的吸附位阻，而無機鹽對雙電層的壓縮作用可同時降低靜電斥力和界麵吸附位壘，從而使界麵活性顯著增大。

表麵活性劑降低油水界麵張力的性能，一方麵由表麵活性劑分子結構決定，另一方麵受油相性質的影響，尤其當油相為原油時，其所含天然活性物質可與表麵活性劑分子在界麵產生協同/反協同作用，進而影響界麵張力。對於勝利原油體係，隨著Na+質量分數的增加，界麵張力逐漸降低，整體呈現標準的“L”型。A⁃18在不同離子強度條件下的界麵張力穩態值始終低於以正癸烷為油相的體係，而I⁃20的界麵張力受油相種類差異的影響則並不明顯。勝利原油屬於稠油，油相中的活性物質主要集中在瀝青質等大分子組分中。對於界麵吸附膜比較鬆散、吸附空位較多的直鏈內烯烴磺酸鹽體係，原油中的活性組分可能是主導界麵性能的主要因素；對於界麵吸附膜相對緊密的支鏈內烯烴磺酸鹽，原油中的活性組分既不會與表麵活性劑分子發生混合吸附，也不會破壞原有的吸附膜結構，因此界麵張力變化不大。