复配羟基磺基甜菜碱表面活性剂在油砂上吸附性能研究--《东北石油大学》2014年硕士论文
复配羟基磺基甜菜碱表面活性剂在油砂上吸附性能研究
【摘要】：本文主要以腰果酚、环氧氯丙烷、氢氧化钠、甲苯、二甲胺、3-氯-2-羟基丙磺酸钠等应用范围广、价格合理的物质为主要材料，依次经过醚化、叔胺化以及季铵化等反应，进而合成具有结构明确、性能良好的羟基磺基甜菜碱表面活性剂（代号为C15BS）。对最终产物进行重结晶提纯，并用FT-IR对最终产物进行了结构表征。研究了其与阴离子型表面活性剂、两性表面活性剂以及无机盐等复配体系对其在油砂上吸附性能的研究，为探索表面活性剂在地层中的吸附损失提供理论基础。
测定了表面活性剂C15BS在不同浓度下的水溶液与原油之间的界面张力，当C15BS的浓度不断增加时，油水界面张力则逐渐降低且达到超低数量级（≤10-3mN/m）。
确定了表面活性剂C15BS在固/液吸附的液固比为60:1，油砂的饱和吸附时间为15h。考察了表面活性剂C15BS与阴离子型表面活性剂烷基苯磺酸盐（C12-3S、C14-3S、C16-3S）、两性表面活性剂烷基甜菜碱（C12B、C14B、C16B）以及无机盐NaCl复配后对其在油砂上吸附性能的研究。结果表明：（1）当表面活性剂C15BS浓度为0.4g/L时，其与胜利原油间界面张力即可达到超低数量级（≤10-3mN/m）；（2）表面活性剂C15BS与C12-3S、C14-3S、C16-3S烷基磺酸盐的复配体系，确定了当表面活性剂C15BS含量为10%-20%时，随着吸附次数的增加，复配表面活性剂的界面张力值相应变大，且表面活性剂C15BS含量在10%-20%之间仍可达到超低界面（10-3mN/m数量级）。而且随着碳链长度的增加，界面张力值相应减小，其中与C16-3S烷基磺酸盐复配吸附效果最好；（3）表面活性剂C15BS与C12B、C14B、C16B烷基甜菜碱的复配体系，确定了当表面活性剂C15BS的含量为60%-80%时，随着吸附次数的增加，复配表面活性剂的界面张力值相应变大，且表面活性剂C15BS含量在60%-80%之间仍可达到超低界面（10-3mN/m数量级），且随着碳链长度的增加，界面张力值相应减小，且C16B的吸附效果最好，说明碳链的长短对复配体系的吸附性能有一定影响；（4）无机盐NaCl的加入对单独的羟基磺基甜菜碱表面活性剂以及其复配体系吸附前后均有良好的界面活性，说明该表面活性剂具有较好的耐盐性，且NaCl的加入也会降低其吸附损失。
【关键词】：
【学位授予单位】：东北石油大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2014【分类号】：O647.2【目录】：
摘要4-5ABSTRACT5-7创新点摘要7-10前言10-11第一章 文献综述11-27 1.1 三次采油技术11-13
1.1.1 三次采油技术分类11-12
1.1.2 三次采油技术发展现状及前景12-13 1.2 驱油用两性表面活性剂13-18
1.2.1 磺酸盐表面活性剂13
1.2.2 羧酸盐表面活性剂13-14
1.2.3 非离子表面活性剂14
1.2.4 Gemini(孪连)表面活性剂14-15
1.2.5 两性表面活性剂15
1.2.6 表面活性剂驱油机理15-18 1.3 两性表面活性剂有效物含量测定方法研究进展18-21
1.3.1 磷钨酸法18
1.3.2 铁氰化钾法18-19
1.3.3 高氯酸电位滴定法19
1.3.4 酸性橙Ⅱ法19-20
1.3.5 高效液相色谱法20
1.3.6 紫外分光光度法20-21 1.4 甜菜碱型表面活性剂性能研究21-23
1.4.1 甜菜碱型表面活性剂的界面性能21
1.4.2 甜菜碱型表面活性剂的溶解性能21
1.4.3 甜菜碱型表面活性剂的乳化性能21-22
1.4.4 甜菜碱型表面活性剂的吸附性能22
1.4.5 甜菜碱表面活性剂的耐温抗盐性能22-23 1.5 甜菜碱型表面活性剂复配23-24
1.5.1 同系同类型表面活性剂复配23
1.5.2 不同类型表面活性剂复配23-24
1.5.3 无机盐对表面活性剂的影响24 1.6 表面活性剂的吸附机理24-25 1.7 课题的意义及研究内容25-27
1.7.1 课题的意义25
1.7.2 主要研究内容25-27第二章 羟基磺基甜菜碱型表面活性剂的合成27-33 2.1 实验药品27 2.2 实验仪器27-28 2.3 实验原理28 2.4 腰果酚甜菜碱型表面活性剂的合成28-29
2.4.1 腰果酚缩水甘油醚的合成28
2.4.2 腰果酚叔胺的合成28-29
2.4.3 3-氯-2-羟基丙磺酸钠的合成29
2.4.4 腰果酚甜菜碱型表面活性剂的合成29 2.5 结果与讨论29-32
2.5.1 重结晶提纯29
2.5.2 腰果酚缩水甘油醚环氧值的测定29-30
2.5.3 腰果酚叔胺值的测定30
2.5.4 熔点的测定30
2.5.5 有效物含量的测定30-31
2.5.6 腰果酚甜菜碱结构表征31-32 2.6 本章小结32-33第三章 复配羟基磺基甜菜碱型表面活性剂吸附性能研究33-49 3.0 实验药品33 3.1 实验仪器33 3.2 实验方法33-34
3.2.1 吸附量的测定33-34
3.2.2 界面张力的测定34 3.3 实验参数的选定34-36
3.3.1 液固比的选定34-35
3.3.2 吸附时间的选定35-36 3.4. 羟磺基甜菜碱表面活性剂的界面性能36-38
3.4.1 实验条件36
3.4.2 实验结果与讨论36-38 3.5 烷基苯磺酸盐复配体系在油砂上吸附性能结果与分析38-42
3.5.1 与 C12-3S 烷基苯磺酸盐复配吸附性能研究38-39
3.5.2 与 C14-3S 烷基苯磺酸盐复配吸附性能研究39-40
3.5.3 与 C16-3S 烷基苯磺酸盐复配吸附性能研究40-42 3.6 烷基甜菜碱复配体系在油砂上的吸附性能结果与分析42-45
3.6.1 与 C12B 烷基甜菜碱表面活性剂复配吸附性能研究42-43
3.6.2 与 C14B 烷基甜菜碱表面活性剂复配吸附性能研究43-44
3.6.3 与 C16B 烷基甜菜碱表面活性剂复配吸附性能研究44-45 3.7 无机盐对表面活性剂在油砂上吸附性能结果与讨论45-48
3.7.1 无机盐对单一甜菜碱表面活性剂吸附性能研究46-47
3.7.2 盐对复配体系在油砂上吸附性能的研究47
3.7.3 比较盐对单一与复配体系在油砂上吸附性能研究47-48 3.8 本章小结48-49结论49-50参考文献50-55发表文章目录55-56致谢56-57详细摘要57-63
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聚合物表面羟基化及其在化学键组装和生物功能化方面的
官方公共微信类松质骨羟基磷灰石支架材料的制备与性能研究
随着社会老龄化进程的加大，因疾病和创伤造成的骨组织修复需求也越多。无机磷酸钙基骨组织支架材料具有人类骨质相似的矿物组成，而且具有三维网状、高气孔率的优异特点，是一种质量优异的人工骨支架材料，但高孔隙率、高连通率的磷酸钙基生物材料在力学性能和生物学性能上还存在很多不足。为此，研究具有类松质骨结构特征的羟基磷灰石支架材料愈来愈受到人们的广泛关注。　　本文采用水热法研究了Mg2+、Zn2+掺杂羟基磷灰石晶须（Mg&Zn-HA）的合成和制备技术，对其进行了表征。利用HA粉体（D50=13.22μm）为基础原料、Mg&Zn-HA晶须作为增强增韧材料，同时加入1...展开
随着社会老龄化进程的加大，因疾病和创伤造成的骨组织修复需求也越多。无机磷酸钙基骨组织支架材料具有人类骨质相似的矿物组成，而且具有三维网状、高气孔率的优异特点，是一种质量优异的人工骨支架材料，但高孔隙率、高连通率的磷酸钙基生物材料在力学性能和生物学性能上还存在很多不足。为此，研究具有类松质骨结构特征的羟基磷灰石支架材料愈来愈受到人们的广泛关注。　　本文采用水热法研究了Mg2+、Zn2+掺杂羟基磷灰石晶须（Mg&Zn-HA）的合成和制备技术，对其进行了表征。利用HA粉体（D50=13.22μm）为基础原料、Mg&Zn-HA晶须作为增强增韧材料，同时加入1,4-二氧六环作为凝结助剂、纤维素作为粘结剂、聚丙烯酸钠作为分散剂和一定量生物玻璃粉以降低烧成温度和促进HA分解，采用冷冻干燥法成功制备出相组成可控，孔隙率70-80％，抗压强度0.2～0.75MPa，孔径范围80～240μm的类松质骨支架材料。　　研究结果表明，Mg2+，Zn2+单独掺杂制备HA晶须的比例不超过10mol%时，样品的物相为 HA。超过10mol%后，样品中分别会出现Ca18Mg2H2(PO4)14和CaZn2(PO4)2·2H2O第二杂项。混掺时，选取5mol%为总掺量，研究发现Zn2+掺量增加时，材料的XRD衍射峰向小角度偏移，晶须的团聚程度加大。Mg和Zn以1:1的比例混合掺杂，对制备Mg-Zn掺杂HA晶须较为合适。　　在烧成过程中，玻璃粉在高温下形成液相可以均匀地铺展在粉体和晶须材料的表面，HA颗粒间、HA晶须与颗粒之间由于相互之间的粘结也可形成一定的孔隙，增加了材料的气孔率。改进的生物玻璃粉的最优配比：46%P2O5，15%SiO2，14%CaO，8%MgO，11% Na2O，5% ZnO，和1%CaF2熔制温度为950℃。综合考虑材料的气孔率，收缩率和抗压强度，玻璃粉的最优掺量应当控制在20%。当烧成温度在950℃，保温时间小于1h，所得样品主要为HA/β-TCP双相支架材料。当温度高于1000℃，保温时间大于0.5h后，HA会发生分解，材料的主晶相转变为β–TCP相。　　冷冻制度主要影响着材料的孔结构特征：在起始冷冻温度为-12℃条件下；冷冻速率不易过缓，尽管材料的孔径随冷冻速度的减缓而增大，但是随之而来材料中的分支孔也会增加。为避免冰晶分支的出现，实验的最优冷冻速度选取-1℃/min。冷冻终点温度对材料的影响不太明显，考虑到样品的制备过程，最优终点温度应选取-40℃。料浆的固含量影响材料的力学性能、气孔率和孔结构，最优固含量为40wt%。当加入5wt%的晶须材料后对制备具有定向孔结构特征的HA类松质骨的影响也较小，材料的力学性能得到一定程度上的改善，此时得到的孔径范围约为80-240μm。收起
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