摘要

探索了堿木質(zhì)素經(jīng)H?O?預處理，再經(jīng)磺化、胺化、烷基化合成驅(qū)油用表面活性劑的方法。首先考察了過氧化氫預處理條件對表面張力的影響。結(jié)果表明，當過氧化氫與堿木質(zhì)素質(zhì)量比為1:10，溫度70℃，處理時間30min效果較好，經(jīng)該條件預處理后合成的表面活性劑質(zhì)量分數(shù)為0.9%時，表面張力降至24mN/m。進一步考察堿、表面活性劑質(zhì)量分數(shù)對孤島原油油/水界面張力的影響，并與同條件下未經(jīng)預處理合成的表面活性劑的油/水界面張力對比，結(jié)果表明，堿木質(zhì)素經(jīng)預處理合成的表面活性劑質(zhì)量分數(shù)為0.4%時，與質(zhì)量分數(shù)為0.4%NaOH復配后可使最低油/水界面張力達0.07mN/m，較未經(jīng)氧化預處理組穩(wěn)定時間明顯延長。紅外光譜(FT-IR)分析表明了堿木質(zhì)素改性前后結(jié)構的變化。

在石油資源日趨緊張的情況下，提高石油采收率已成為石油工業(yè)關注的熱點問題。在化學驅(qū)油中，表面活性劑的應用可提高原油采收率，因此表面活性劑驅(qū)油技術在三次采油中有了較快發(fā)展。木質(zhì)素來源廣泛、價格低廉，且分子結(jié)構中含有多種活性官能團，可用于合成驅(qū)油用表面活性劑以及其他多種表面活性劑。Morrow對堿木質(zhì)素進行烷基化、氧化或烷基化、磺化的改性研究，使產(chǎn)品的性能有了很大改進，油/水界面張力可達0.1mN/m。張統(tǒng)明等通過對堿木質(zhì)素改性得到三次采油用在石油資源日趨緊張的情況下，提高石油采收率已成為石油工業(yè)關注的熱點問題。在化學驅(qū)油中，使用時能使油/水之間的瞬時界面張力最低達到0.0001~0.001mN/m。本研究探索了過氧化氫氧化處理堿木質(zhì)素，然后再高溫磺化、胺化、烷基化合成表面活性劑的改性路線。首先考察了預處理條件對合成表面活性劑表面張力的影響，進一步考察了堿、表面活性劑質(zhì)量分數(shù)對油/水界面張力的影響，并與同條件下未經(jīng)氧化預處理合成的表面活性劑的油/水界面張力對比。

1實驗部分

1.1主要試劑與儀器

堿木質(zhì)素干粉，工業(yè)級，由山東某造紙廠提供;過氧化氫(30%)、無水亞硫酸鈉、乙二胺、甲醛、溴代十六烷、無水乙醇，均為分析純。

Delta-8全自動高通量表面張力儀（芬蘭）;SVT20N視頻旋轉(zhuǎn)滴張力儀(瑞士);傅里葉紅外光譜儀FTS-470，美國。

1.2改性方法

稱取10g堿木質(zhì)素于三口燒瓶中，加50mL水，攪拌使其完全溶解，然后加入過氧化氫預處理，在設定溫度反應結(jié)束后，再冷卻加稀酸調(diào)pH值至3以下，將析出沉淀過濾干燥即為氧化處理后堿木質(zhì)素。

堿木質(zhì)素經(jīng)上述過氧化氫預處理后，與無水亞硫酸鈉在180℃下反應30min，得木質(zhì)素磺酸鹽，再與乙二胺、甲醛在80℃胺化4h，最后與長鏈鹵代烴如溴代十六烷在80℃胺烷基化5h，即得合成表面活性劑。

1.3表面張力的測定

Delta-8全自動高通量表面張力儀測定，測定溫度為室溫，表面活性劑質(zhì)量分數(shù)1%以內(nèi)。

1.4油/水界面張力的測定

由SVT20N視頻旋轉(zhuǎn)滴張力儀65℃下測定孤島原油油/水界面張力。

2結(jié)果與討論

2.1預處理對合成表面活性劑表面張力的影響

2.1.1過氧化氫用量影響

過氧化氫與堿木質(zhì)素的質(zhì)量比為0.5:10~2:10，在70℃處理堿木質(zhì)素30min，然后經(jīng)磺化、胺化、烷基化合成表面活性劑，H?O?用量對表面張力的影響如圖1所示。由圖1可見，隨著表面活性劑質(zhì)量分數(shù)的增大表面張力均逐漸降低，并且，隨著過氧化氫用量的增大，表面活性劑的表面張力呈先降低后增大，當過氧化氫與堿木質(zhì)素的質(zhì)量比為1:10時表面張力較低，表面活性劑質(zhì)量分數(shù)為0.9%的溶液表面張力可達到28mN/m，與同濃度下堿木質(zhì)素的表面張力相比，降低了約20mN/m。

2.1.2預處理溫度影響

過氧化氫與堿木質(zhì)素的質(zhì)量比為1:10，在60~80℃處理堿木質(zhì)素30min后合成表面活性劑。表面張力-質(zhì)量分數(shù)的曲線如圖2所示。由圖2可見，隨著溶液質(zhì)量分數(shù)的增大表面張力均逐漸降低，比較不同溫度過氧化氫處理后合成表面活性劑的表面張力發(fā)現(xiàn)，隨著氧化處理溫度的升高，表面張力呈先降低后升高趨勢，當70℃處理時效果較好，表面活性劑質(zhì)量分數(shù)為0.9%的溶液表面張力可達到28mN/m。