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3種典型清水劑對不同原油組分界面穩定性、油滴聚并行為的影響（二）
來(lái)源：石油學(xué)報(石油加工) 瀏覽 141 次 發(fā)布時(shí)間:2025-06-18
2.2不同類(lèi)型清水劑對原油組分油滴聚并行為的影響
2.2.1陽(yáng)離子清水劑對原油組分油滴聚并行為的影響
油滴聚并的過(guò)程涉及到2個(gè)微觀(guān)過(guò)程：(1)2個(gè)油滴接近后，界面間排液；(2)活性物質(zhì)在界面發(fā)生移動(dòng)，界面破裂，油滴聚并，期間由于“界面張力梯度效應”會(huì )阻礙界面破裂。圖4為陽(yáng)離子清水劑對不同原油組分油滴聚并速率的影響。由圖4(a)可以看出，在陽(yáng)離子清水劑的作用下，膠質(zhì)、芳香分和飽和分的界面穩定性隨溫度升高而增強(其中飽和分的增強最為明顯)，但瀝青質(zhì)的穩定性卻逐漸下降，表明陽(yáng)離子清水劑在清水過(guò)程中可能主要是與瀝青質(zhì)作用后促進(jìn)油滴聚并。界面張力的測定結果表明，陽(yáng)離子清水劑并不能降低膠質(zhì)、芳香分和飽和分與水之間的界面張力(見(jiàn)圖5)，因此不會(huì )削弱界面張力梯度效應促進(jìn)聚并；但陽(yáng)離子清水劑相對分子質(zhì)量大，會(huì )增加水相黏度，油滴排液速率下降，從而導致界面穩定性增強，油滴聚并速率減慢。陽(yáng)離子清水劑卻能降低瀝青質(zhì)與水之間的界面張力，削弱界面張力梯度效應促進(jìn)油滴聚并。陽(yáng)離子清水劑中帶有大量酰胺，可能會(huì )與瀝青質(zhì)中的極性基團形成氫鍵，增加瀝青質(zhì)的親水性，從而降低界面張力；另外，如果1個(gè)陽(yáng)離子清水劑分子同時(shí)作用于2個(gè)油滴時(shí)，還有可能促進(jìn)排液，從而促進(jìn)聚并。由圖4(b)可以看出，隨著(zhù)陽(yáng)離子清水劑質(zhì)量濃度的增大，其對膠質(zhì)界面聚并的阻礙增大，對瀝青質(zhì)界面聚并的促進(jìn)也增大。
圖4陽(yáng)離子清水劑對不同原油組分油滴聚并速率的影響
圖5陽(yáng)離子清水劑質(zhì)量濃度(ρ(PAM-DAC))對不同原油組分-水界面張力(IFT)的影響
2.2.2兩性離子清水劑對原油組分油滴聚并行為的影響
圖6為兩性離子清水劑對不同原油組分聚并速率的影響。由圖6(a)可知，不同溫度下，兩性離子清水劑會(huì )導致膠質(zhì)和瀝青質(zhì)界面穩定性下降，飽和分和芳香分界面穩定性增強。表明兩性離子清水劑在清水過(guò)程中可能主要是與瀝青質(zhì)和膠質(zhì)作用后促進(jìn)油滴聚并。兩性離子清水劑結構中同時(shí)存在陽(yáng)離子基團和陰離子基團，部分陽(yáng)離子基團和陰離子基團會(huì )因為相互間電荷中和作用而親水性較弱，這時(shí)其分子鏈中含N五元環(huán)和硫酸根基團可能會(huì )與膠質(zhì)和瀝青質(zhì)中的含N和含S基團之間有較強的范德華作用力，從而發(fā)生相互作用。兩性離子清水劑存在時(shí)對油滴聚并有2種影響：(1)界面張力結果(見(jiàn)圖7)表明，兩性離子清水劑能降低所有原油組分與水之間的界面張力，即有能力削弱不同界面的界面張力梯度效應，促進(jìn)聚并；(2)兩性離子清水劑也是一種大相對分子質(zhì)量聚合物，會(huì )增加水相黏度，降低油滴間排液速率阻礙聚并。兩性離子清水劑對不同原油組分聚并速率的影響應該是這2種作用共同競爭的結果。
圖6兩性離子清水劑對不同原油組分油滴聚并速率的影響
由圖6(b)可以看出，對于膠質(zhì)油滴，隨著(zhù)兩性離子清水劑質(zhì)量濃度的增大，其聚并速率先增大后減小，這可能是由于兩性離子清水劑質(zhì)量濃度過(guò)高時(shí)水相黏度大，會(huì )抵消其降低界面張力的作用，因而聚并速率下降。
2.2.3非離子清水劑對原油組分油滴聚并行為的影響
圖8為非離子清水劑對不同原油組分聚并速率的影響。由圖8(a)可知，不同溫度下，非離子清水劑可同時(shí)降低原油4種組分的界面穩定性，表明非離子清水劑在清水過(guò)程中與原油4種組分均可作用促進(jìn)油滴聚并，溫度升高促進(jìn)作用增強。非離子清水劑具有兩親結構，其中環(huán)氧丙烷鏈段親油，環(huán)氧乙烷鏈段親水，與原油4種組分間均會(huì )有范德華作用力，相互作用后會(huì )增強界面分子的親水性，從而降低界面張力(見(jiàn)圖9)。另外，非離子清水劑相對分子質(zhì)量小，不會(huì )增大水相黏度，因此可促進(jìn)原油4種組分油滴間的聚并。由圖8(b)可知，溫度為60℃時(shí)非離子清水劑質(zhì)量濃度增大，對瀝青質(zhì)和膠質(zhì)油滴聚并的促進(jìn)作用同樣增強。
圖7兩性離子清水劑質(zhì)量濃度(ρ(PDM-XS))對不同原油組分-水界面張力(IFT)的影響
圖8非離子清水劑對不同原油組分油滴聚并速率的影響
圖9非離子清水劑質(zhì)量濃度(ρ(DMEA1231))對不同原油組分-水界面張力(IFT)的影響
3結論
(1)含聚污水中，界面上不同組分對油滴穩定性的影響由大到小順序為：膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、芳香分、飽和分。
(2)陽(yáng)離子清水劑在油、水分離過(guò)程中主要與瀝青質(zhì)作用促進(jìn)水中油滴聚并，提高溫度和增大清水劑添加量有助于油滴聚并；兩性離子清水劑主要與瀝青質(zhì)和膠質(zhì)作用促進(jìn)水中油滴聚并，提高溫度有助于油滴聚并；非離子清水劑在油、水分離過(guò)程中與原油中4種組分均可作用，促進(jìn)水中油滴聚并，提高溫度和增大清水劑添加量有助于油滴聚并。