亚甲蓝分光光度法测定水中阴离子表面活性剂含量的方法改进

对亚甲蓝分光光度法(GB 7494—1987)测定水中阴离子表面活性剂含量进行了方法改进。以毒性相对较小的二氯甲烷取代三氯甲烷作为萃取剂,试管取代分液漏斗,利用振荡器进行萃取。结果表明:改进方法的最佳萃取时间为1.5 min,单个样品的分析时间在10 min以内;十二烷基苯磺酸钠标准曲线的线性范围在2.0 mg·L^(-1)以内,检出限(3s/k)为0.0297 mg·L^(-1);对十二烷基苯磺酸钠标准溶液重复测定6次,测定值的相对标准偏差(n=6)均小于9.0%;对空白样品进行加标回收试验,回收率为95.0%~99.1%。

表面活性剂流体的空化-冲蚀耦合射流试验研究

为了研究赫姆霍兹空化喷嘴的射流机理,依据空化射流理论,以低黏度黏弹性表面活性剂(VES)溶液为介质,基于Schnerr-Sauer空化模型与DPM模型对赫姆霍兹自激振荡空化喷嘴进行流场仿真,对添加颗粒后的VES空化-冲蚀耦合射流近壁面流场特性与颗粒撞击壁面的运动特性进行了数值模拟,并通过淹没射流试验台开展空化-冲蚀耦合射流试验,探讨了VES溶液空化-冲蚀耦合射流对靶材的冲击特性。结果表明:相比于清水,VES射流能够提供更高的冲蚀速率,为清水冲蚀速率的1.37倍,达到3.29×10^(-3)kg/kg;同等条件下,空化喷嘴的冲蚀速率为7.47×10^(-4) kg/kg,略小于流线型喷嘴,但空化喷嘴对靶材的冲蚀凹坑直径为10.5 mm,大于流线型喷嘴的7.5 mm,并且空化喷嘴对靶材的的冲击形貌为V形,相比于流线型喷嘴的W形,更有利于钻井破岩。通过分析空化作用及流体性质对靶材冲蚀特性的差异,阐述了VES溶液空化-冲蚀耦合的射流机理,研究成果为基于VES的空化-冲蚀耦合射流辅助钻井以及提高井下破岩效率提供了新的思路。

炔属二醇表面活性剂在环氧树脂灌浆材料中的作用

通过在CW环氧树脂灌浆材料浆液中加入2种不同结构的非离子表面活性剂炔属二醇,制备了2种改性环氧树脂灌浆材料,并开展了黏度、表面张力、接触角、渗透性和浆材固化物力学强度的研究。结果表明:加入表面活性剂对浆液的黏度、浆材固结体抗压强度、抗拉强度无明显影响,但可以提高浆材的粘接强度和抗剪强度,降低浆液的表面张力和接触角,提高浆液在黏土中渗透性。其中,加入表面活性剂S 1对浆液的粘接强度、拉伸剪切强度和在黏土中的浸润渗透高度提升更为显著,分别提高了23.6%、37.5%和109.4%。基于以上试验,初步探讨了表面活性剂提高浆液渗透性的机理。

高效液相色谱-紫外检测法同时测定洗面奶中4种N-月桂酰氨基酸表面活性剂

N-月桂酰氨基酸(NLAAs)表面活性剂与传统表面活性剂相比在安全性上具有明显的优势,应用领域日益增多。但由于NLAAs的紫外吸收较弱,采用高效液相色谱-紫外检测进行含量测定存在一定困难,一般使用示差折光指数检测器、蒸发光散射检测器等通用型检测器来进行检测。为解决这一难题,本研究通过优化流动相的组成,选择合适的色谱柱和检测波长,建立了高效液相色谱-紫外检测同时测定月桂酰谷氨酸(LG)、月桂酰甘氨酸(LC)、月桂酰丙氨酸(LA)、月桂酰肌氨酸(LS)4种NLAAs表面活性剂的方法。样品在乙腈-0.10%H_(3)PO_(4)水溶液(60∶40,v/v)中超声提取10 min,滤膜过滤后用高效液相色谱仪测定,以乙腈-0.10%H_(3)PO_(4)水溶液为流动相进行梯度洗脱,经Agilent Eclipse Plus C_(18)色谱柱(150 mm×4.6 mm,5μm)分离,在205 nm波长处进行检测。结果显示:4种NLAAs在2.0~800.0 mg/L范围内呈良好的线性关系,相关系数(r)均≥0.9995,检出限(LOD)为0.17~0.49 mg/L,定量限(LOQ)为0.57~1.63 mg/L。在0.60、4.50、15.00、24.00 mg/g 4个加标水平下,NLAAs的加标回收率在94.3%~107.4%范围内。采用该方法对5个洗面奶样品中的NLAAs进行含量测定,发现所有样品都含有一种或多种NLAAs化合物,NLAAs的总含量在64.58~97.01 mg/g范围内。该方法前处理简单,测试快速,方法精密度、准确性、稳定性良好,适于洗面奶中NLAAs的含量测定,也可为该类型表面活性剂原料纯度、合成产率检测及产品的质量控制提供有效的技术参考。

高效液相色谱-质谱法测定油藏地层水和土壤中甜菜碱型表面活性剂的样品处理

比较了测定油藏地层水和土壤这类复杂基质中3种甜菜碱型表面活性剂的样品净化方法。选用直接过微孔滤膜、活性炭固相萃取柱、碱性氧化铝固相萃取柱、HLB固相萃取柱、MCX固相萃取柱、WCX固相萃取柱,对10、50、100 mg/L质量浓度下的回收率对比分析,并结合高效液相色谱-质谱联用全扫描质谱图甄选较优净化手段。分析结果显示,采用混合型强阳离子交换柱(MCX固相萃取柱)进行净化提取后,用高效液相色谱-质谱联用法进行检测,3种甜菜碱型表面活性剂在质量浓度10~50 mg/L内与色谱峰面积线性良好,相关系数均达到0.99以上,检出限为0.01 mg/L。加标回收率为96.9%~100.5%,相对标准偏差为0.7%~2.1%(n=7)。该方法操作简单,特异性强,作为复杂基质中甜菜碱型表面活性剂净化最佳方法,为甜菜碱型表面活性剂的检测提供坚实的基础。

耐盐型阴/阳离子表面活性剂高效渗吸体系构筑及性能评价

针对长庆安塞油田油藏条件,构建了阴离子表活剂APGSHS和双十八烷基阳离子表活剂复配的耐盐型高效渗吸体系。在矿化度为74.11 g·L^(-1)、温度为50℃的条件下,通过界面张力优选出适合该油田的最佳渗吸体系,并研究了该渗吸体系的润湿性能、乳化性能以及渗吸采油效果。结果表明:复配体系可将油水界面张力维持在10^(-3)mN·m^(-1)数量级;同时,该体系具有优异的润湿反转能力以及较佳的乳化性能,该复配体系针对0.3~30.0 mD的岩心渗吸采收率可达40%以上。

表面活性剂对玻璃微珠镀银微观结构及性能影响

利用硅烷偶联剂KH792对小粒径玻璃微珠(GMs)表面进行修饰改性,以葡萄糖为还原剂,通过化学镀法制得玻璃微珠镀银(GMs@Ag)复合粒子,探讨了不同类型表面活性剂对样品物相、微观结构、外观及电性能的影响。将该复合粒子作为导电填料,制备柔性电磁屏蔽织物,对样品的电磁屏蔽性能进行了测试。结果表明:添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和阿拉伯树胶(AG)复合表面活性剂制备的GMs@Ag镀层致密、均匀、连续,粉末电阻率值为12.4mΩ·cm,在其添加量为70%,在电磁波频率为30~1500MHz下,涂层的电磁屏蔽效能可达到40dB以上,有一定的应用前景。

分子动力学模拟表面活性剂驱油的研究进展与展望

表面活性剂在油田三次采油中具有广泛应用,从微观上对表面活性剂驱油的作用机理进行研究具有重要意义。近年来,分子动力学(Molecular Dynamics,MD)模拟已成为油气田开发研究的一种重要方法。运用MD模拟方法对表面活性剂进行研究已成为热点。通过MD模拟计算系统中所有运动粒子的牛顿方程数值解,分析原子位置随时间变化的规律。利用MD模拟研究表面活性剂分子的微观行为,从而探究表面活性剂分子的性能和微观驱油机理,MD模拟界面处表面活性剂的运动及聚集状态,分析界面处表面活性剂分子对界面体系的影响,对表面活性剂的现场应用具有一定的指导意义。为此,基于MD模拟的原理概述,首先对MD模拟中的力场、边界条件、系综类型和数值算法进行了总结;其次重点阐释了MD模拟表面活性剂驱油的微观机理,包括降低油水界面张力,改变表面润湿性,增加界面电荷及乳化作用等;介绍了MD模拟在表面活性剂驱油的应用实例;最后提出了MD模拟在表面活性剂驱油的发展方向,包括与生产相近的驱油环境、新型表面活性剂的设计、理论与实验的关系、分子力场和势能模型的优选、复合与多功能一体化表面活性剂的研发等。

适合致密油藏的超临界CO_(2)-气溶性表面活性剂复合吞吐技术

为了进一步提高致密油储层超临界CO_(2)吞吐的开发效果,探索适合致密油藏的超临界CO_(2)-气溶性表面活性剂复合吞吐技术,通过原油黏度实验、油气界面张力实验、最小混相压力实验、原油膨胀系数实验以及超临界CO_(2)-气溶性表面活性剂复合吞吐模拟实验,评价了不同类型气溶性表面活性剂的性能及其对吞吐采收率的影响。结果表明:气溶性表面活性剂GRS⁃1的综合性能更加突出,随着气溶性表面活性剂质量分数的不断增大,原油黏度、油气界面张力和最小混相压力均呈现出逐渐降低的趋势,而原油体积膨胀系数则逐渐增大,并且岩心的吞吐采收率和入口端压力也呈现出逐渐增大的趋势;随着混合流体注入量的增加以及闷井时间的延长,岩心吞吐采收率和入口端压力均逐渐增大,并且岩心的渗透率越大,吞吐采收率就越高;超临界CO_(2)-气溶性表面活性剂复合吞吐的最佳实验参数为气溶性表面活性剂GRS⁃1的质量分数0.6%、混合流体注入量0.5 PV、闷井时间3 h、吞吐轮次3次。该复合吞吐技术能够显著提高致密油藏的采收率,对高效开发致密油藏具有指导意义。

蓄能缝网压裂开发中表面活性剂作用研究

水平井蓄能体积压裂结合焖井渗吸是提高非常规油藏油井产量的主要方式。通过渗吸动力解析计算和多介质油藏温度常压静态可视平行渗吸实验定量比较渗吸液驱油效率,认识到表面活性剂在非常规油藏开发和渗吸置换中的作用是双向的:正向作用是改善储层表面润湿性、降低残余油饱和度,但是作用深度和程度十分有限。表面活性剂降低界面张力大幅度减小渗吸动力,常态下难以进入微纳米孔缝,进而难以改变非常规油藏细粒沉积岩作为原油主要赋存空间的微纳米岩石的润湿性。表面活性剂在非常规油藏开发中的负向作用是降低油水界面张力、减小毛细管力、减小渗吸动力,大幅度降低了油水渗吸置换效率,而且表面活性剂浓度越高,渗吸排油效率越低。为发挥表面活性剂在非常规油藏中的作用,需要以纳米粒子等为载体,以改善润湿性为主要目的。该成果认识对于致密油、页岩油开发中注入介质和方式的选择具有借鉴作用。

注射用牛肺表面活性剂不同给药方式在新生儿胎粪吸入综合征中的应用

目的探讨注射用牛肺表面活性剂不同给药方式在新生儿胎粪吸入综合征(MAS)中的应用效果。方法回顾性分析2021年3月至2023年3月南阳市第一人民医院收治的120例MAS患儿的临床资料,根据给药方式不同分为A组和B组各60例。A组患儿采用肺泡灌洗+气管内滴入给药,B组患儿采用气管内滴入给药,连续治疗48 h。比较两组患儿的临床疗效,以及治疗前后的血气指标[氧分压(PaO_(2))、二氧化碳分压(PaCO_(2))、氧指数(OI)]、肺动脉收缩压(SPAP)、凝血纤溶指标[D-二聚体(D-D)、纤溶酶原激活抑制剂-1(PAI-1)/组织型纤溶酶原激活物(t-PA)、血小板活化因子(PAF)]、炎症因子[肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、降钙素原(PCT)、白细胞介素-5(IL-5)、白细胞介素-13(IL-13)]水平,同时比较两组患者的康复相关指标和并发症发生情况。结果A组患儿的治疗总有效率为91.67%,明显高于B组的76.67%,差异有统计学意义(P<0.05);治疗后,A组患儿的PaO_(2)为(60.65±6.33)mmHg,明显高于B组的(56.12±5.93)mmHg,PaCO_(2)、OI、SPAP分别为(42.36±4.02)mmHg、13.10±1.12、(26.14±2.67)mmHg,明显低于B组的(45.66±4.33)mmHg、(15.66±1.53)、(29.46±3.11)mmHg,差异均有统计学意义(P<0.05);治疗后,A组患儿的血浆D-D、PAI-1/t-PA、PAF含量分别为(1.35±0.38)mg/L、3.52±0.78、(404.55±78.78)×10^(9)/L,明显高于B组的(1.00±0.31)mg/L、2.64±0.71、(340.59±65.33)×10^(9)/L,差异均有统计学意义(P<0.05);治疗后,A组患儿的血清TNF-α、PCT、IL-5、IL-13含量分别为(11.11±1.01)ng/L、(0.78±0.23)ng/mL、(0.90±0.34)pg/mL、(1.15±0.66)pg/mL,明显低于B组的(13.75±1.63)ng/L、(1.46±0.34)ng/mL、(1.50±0.40)pg/mL、(1.63±0.94)pg/mL,差异均有统计学意义(P<0.05);A组患儿的发绀、吸气性三凹征消失时间及氧疗时间、住院时间、机械通气时间明显短于B组,差异均有统计学意义(P<0.05);A组患者的并发症总发生率为1.67%,明显低于B组的15.00%,差异有统计学意义(P<0.05)。结论相较于气管内滴入给药,注射用牛肺表面活性剂肺泡灌洗+气管内滴入给药治疗MAS患儿的治疗效果更优,其可促进血气指标、凝血纤溶指标恢复,降低肺动脉高压,减轻机体炎性损伤,降低并发症发生率。

L38区长8油藏表面活性剂驱先导试验开发特征分析

环江油田超低渗油藏储量、产量占比大,一次井网注水开发后水驱矛盾突出。表面活性剂性能评价结果显示,此次表面活性剂驱试验能大幅降低界面张力,具有抗吸附性、小浓度下改变润湿性等效果,两相共渗区范围扩大,驱油效率可提高5.53%。在L38区中部选取4个注采井组开展先导试验,连续注入8个月后水驱矛盾改善,控水增油效果显著,开发指标变好,水驱动态储量增加1.07倍。

含聚醚基团阴离子表面活性剂对PMMA表面润湿性的影响

为了探索同时具有聚氧异丙烯基团(PO)和聚氧乙烯基团(EO)的延展型表面活性剂分子在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面的润湿性调控机制,对5种具有PO基团和EO基团的阴离子延展型表面活性剂十八烷基-(聚氧异丙烯)_(m)-(聚氧乙烯)_(n)-羧酸钠(C_(18)PO_(m)EO_(n)COONa,m=5、10、15和n=5、10、15)溶液在PMMA表面的润湿性进行测试分析,考察了PO基团、EO基团和表面活性剂浓度对表面张力(γ_(LV))和接触角(θ)的影响,并计算黏附张力(γ_(LV)cosθ)、黏附功(W_(A))和固液界面张力(γ_(SL))等吸附参数。结果表明:表面活性剂浓度小于临界胶束浓度(CMC)时,C_(18)PO_(m)EO_(n)COONa分子在溶液-空气界面和PMMA-溶液界面吸附,导致γLV降低,疏水烷基链朝向水相,导致γSL升高,两者共同作用导致θ不发生变化,维持在约75°;浓度大于CMC时,C_(18)PO_(m)EO_(n)COONa分子在溶液-空气和PMMA-溶液界面同时达到饱和吸附,吸附参数趋于稳定;进一步增大浓度,C_(18)PO_(m)EO_(n)COONa分子通过疏水相互作用在PMMA-溶液界面形成聚集体,亲水基团朝向水相,导致γSL迅速减小,θ急剧降低,C_(18)PO_(5)EO_(15)C的θ可降低至约43°。随着PO基团数量的增加,C_(18)PO_(m)EO_(n)COONa在CMC时的γLV和高浓度时的θ逐渐升高;而随着EO基团数量的增加,γLV和θ几乎不发生变化。

纳米流体和两性表面活性剂改善钻井液性能实验研究

本文研究了碳化硅纳米流体和表面活性剂对水基钻井液物理和化学性质(热稳定性、黏度、表面张力和滤失特性)的影响。将碳化硅纳米流体、表面活性剂溶液和水基钻井液混合形成表面活性剂——碳化硅(Si C)钻井液,分别用流变仪、张力仪和压滤机对混合钻井液的黏度、表面张力和滤失性等性质进行了研究。实验结果表明,与常规表面活性剂相比,两性表面活性剂对钻井液黏度的增量最大,此外,混合钻井液具有更好的热稳定性,随着温度的升高,黏度平均变化率为9%,表面张力和滤失性分别下降了31.0%和22.2%。

表面活性剂辅助的煤矸识别教学实验设计

基于“液体介入+红外检测”技术设计了不同浓度表面活性剂辅助下的煤矸识别实验,从煤矸温变规律、煤矸温差规律、混矸率及识别准确率计算三方面分析了活性剂辅助对煤矸石识别效果的影响。实验结果表明,表面活性剂可极大增强煤矸温变效应,但不同浓度的活性剂扩大煤矸温差的程度不同;与清水对照组相比,0.05%浓度的DTAB溶液具有最佳的煤矸短时温差提升效果,可大幅提高基于红外图像的煤矸识别准确率。该实验设计基于智能放煤领域学科前沿成果,涉及采矿、计算机、化学等多个学科的知识交叉,能够提升学生综合运用跨学科知识解决实际问题的能力。

海水条件下延展型表面活性剂降低界面张力性能研究

为系统探究海水条件下延展型表面活性剂降低界面张力的结构-性能关系,本研究选取不同结构的延展型表面活性剂进行了界面张力测试,并分别考察了疏水烷基链长、烷基支链化、氧丙烯(PO)基团数、氧乙烯(EO)基团数对降低界面张力能力的影响。结果表明,通过增加烷基链长和疏水基支链化,对界面张力降低能力影响幅度小,不能达到超低数值(<10^(-2)m N/m)。PO数是影响延展型表面活性剂降低界面张力能力的关键因素,通过长PO链段螺旋卷曲,增大疏水基尺寸,在适宜的亲水亲油平衡条件下,可以将界面张力降至10^(-3)m N/m数量级。EO基团增加不利于分子在界面上紧密排列,造成界面张力升高。原油组分在界面上的竞争吸附不利于界面张力降低,PO数增加,与原油的界面张力逐渐降低。该类表面活性剂在海水条件下依然具有高界面活性,适用于海上油藏化学驱提高采收率。

拉曼光谱研究表面活性剂对皮肤刺激和皮肤防护的体内分子机制

为了更好地研究表面活性剂对皮肤损伤和皮肤防护的分子机制,需要研究人(内源性物质和结构)、物质(刺激物和抗刺激活性物)、以及人与物质的相互作用。然而,在人体上分子水平的机制研究报道很少。共聚焦拉曼光谱可以开展此类研究,因其可以在体、实时和非侵入式地测定角质层中的某些内源性或外源性物质,并分析角质层结构。文章以十二烷基硫酸钠(SDS)作为刺激剂,通过共聚焦拉曼光谱扫描志愿者前臂屈侧皮肤12μm深度内,定性和半定量地测量SDS经皮吸收的相对量和深度,以及SDS“入侵”时皮肤脂质相对含量和结构的变化。结果表明,SDS经皮吸收进入角质层,导致角质层脂质流失和脂质有序性降低。据报道刺激物的进入量和深度是影响皮肤刺激程度的两个主要因素,文章首次在人体上通过SDS给予证实;此外,文章首次发现SDS引起的人体皮肤屏障损伤的第三个因素,我们称之为“刺激传导网络”,即SDS对皮肤的损伤不仅局限于其所到之处,“刺激传导网络”可以将刺激损伤传递到SDS未到达的更深更远处。通过拉曼光谱对皮肤内部进行研究,并结合体外手段例如3D皮肤等,结果一致,进而提出了“现实世界发生的”SDS诱导皮肤损伤的分子学机制。根据该机制设计的表面活性剂拮抗剂简称ASF,数据显示,可以有效阻挡SDS的经皮吸收,进而有效阻止皮肤脂质流失和脂质有序性的降低,对皮肤屏障的保护效果很好,为表面活性剂在人体刺激机制以及保护机制提供进一步佐证。

氟表面活性剂的合成及油田应用的最新进展(待续)

与碳氢表面活性剂相比,氟表面活性剂降低表面张力的效率更高,且具有高热稳定性并能改善表面性能。然而,氟表面活性剂的亲水性不如碳氢表面活性剂。这一点限制了氟表面活性剂在更大范围内的应用。例如,Yoshino等合成了含有2条氟烷基链的阴离子型氟表面活性剂(图9)。

氟表面活性剂的合成及油田应用的最新进展(待续)

选择合适的化学品并采取高效低成本的合成方法对于油田应用来说至关重要。本综述介绍了用于制备氟表面活性剂的各种合成路线,并重点介绍了其在油田中的应用。氟表面活性剂是一类疏水基中氢原子全部或部分被氟原子取代的表面活性剂。与相应的碳氢表面活性剂相比,氟表面活性剂具有更低的表面张力、更好的界面张力降低效率、其含氟烷基既疏水又疏油、且具有高热稳定性和高化学稳定性的特点。这些特性使其成为多种应用的首选材料,包括但不限于消防、家居用品、起泡、涂料和油漆。尽管有这些吸引人的特性,但与氟表面活性剂有关的环境问题是扩大此类表面活性剂应用的主要障碍。本综述讨论了阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型表面活性剂的多种合成路线。重点介绍了合成的表面活性剂的表/界面活性。此外,还重点介绍了氟表面活性剂在油气工业中的应用。

表面活性剂复配对1/3焦煤润湿性能的影响研究

以1/3焦煤为研究对象,选取5种表面活性剂,通过接触角、表面张力和沉降实验,研究表面活性剂及其复配溶液对煤尘润湿性能的影响;通过红外光谱实验,分析复配溶液对煤表面官能团的影响。结果发现当表面活性剂的浓度达到CMC后,继续增加表面活性剂的浓度,表面活性剂的表面张力、接触角和煤尘的沉降速度呈现不同的变化规律,分析认为表面活性剂分子吸附状态发生变化是导致这种现象发生的原因;0.4wt%APG0810+0.4wt%JFC-E的等质量复配溶液,对1/3焦煤有着显著的协同润湿效应。煤尘沉降速度达到了45.45mg/s。煤样经0.4wt%APG0810+0.4wt%JFC-E的复配溶液浸泡处理后,含氧官能团和亲水官能团的比例升高,分别达到了50.24%和83.65%。由此推断,复配后表面活性剂分子在煤尘上有更高的吸附密度。