摘要

探索了堿木質(zhì)素經(jīng)H?O?預(yù)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(guò)氧化氫預(yù)處理?xiàng)l件對(duì)表面張力的影響。結(jié)果表明，當(dāng)過(guò)氧化氫與堿木質(zhì)素質(zhì)量比為1:10，溫度70℃，處理時(shí)間30min效果較好，經(jīng)該條件預(yù)處理后合成的表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%時(shí)，表面張力降至24mN/m。進(jìn)一步考察堿、表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)孤島原油油/水界面張力的影響，并與同條件下未經(jīng)預(yù)處理合成的表面活性劑的油/水界面張力對(duì)比，結(jié)果表明，堿木質(zhì)素經(jīng)預(yù)處理合成的表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%時(shí)，與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%NaOH復(fù)配后可使最低油/水界面張力達(dá)0.07mN/m，較未經(jīng)氧化預(yù)處理組穩(wěn)定時(shí)間明顯延長(zhǎng)。紅外光譜(FT-IR)分析表明了堿木質(zhì)素改性前后結(jié)構(gòu)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(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。在化學(xué)驅(qū)油中，表面活性劑的應(yīng)用可提高原油采收率，因此表面活性劑驅(qū)油技術(shù)在三次采油中有了較快發(fā)展。木質(zhì)素來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉，且分子結(jié)構(gòu)中含有多種活性官能團(tuán)，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(duì)堿木質(zhì)素進(jìn)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(jìn)，油/水界面張力可達(dá)0.1mN/m。張統(tǒng)明等通過(guò)對(duì)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(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。在化學(xué)驅(qū)油中，使用時(shí)能使油/水之間的瞬時(shí)界面張力最低達(dá)到0.0001~0.001mN/m。本研究探索了過(guò)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(yù)處理?xiàng)l件對(duì)合成表面活性劑表面張力的影響，進(jìn)一步考察了堿、表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)油/水界面張力的影響，并與同條件下未經(jīng)氧化預(yù)處理合成的表面活性劑的油/水界面張力對(duì)比。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要試劑與儀器

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

Delta-8全自動(dòng)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(guó)。

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(guò)氧化氫預(yù)處理，在設(shè)定溫度反應(yīng)結(jié)束后，再冷卻加稀酸調(diào)pH值至3以下，將析出沉淀過(guò)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(guò)氧化氫預(yù)處理后，與無(wú)水亞硫酸鈉在180℃下反應(yīng)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(zhǎng)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(cè)定

Delta-8全自動(dòng)高通量表面張力儀測(cè)定，測(cè)定溫度為室溫，表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%以內(nèi)。

1.4油/水界面張力的測(cè)定

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

2結(jié)果與討論

2.1預(yù)處理對(duì)合成表面活性劑表面張力的影響

2.1.1過(guò)氧化氫用量影響

過(guò)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(duì)表面張力的影響如圖1所示。由圖1可見(jiàn)，隨著表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大表面張力均逐漸降低，并且，隨著過(guò)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(dāng)過(guò)氧化氫與堿木質(zhì)素的質(zhì)量比為1:10時(shí)表面張力較低，表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的溶液表面張力可達(dá)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(yù)處理溫度影響

過(guò)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?jǐn)?shù)的曲線如圖2所示。由圖2可見(jiàn)，隨著溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大表面張力均逐漸降低，比較不同溫度過(guò)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(shì)，當(dāng)70℃處理時(shí)效果較好，表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的溶液表面張力可達(dá)到28mN/m。