气源及纳米颗粒对氟碳-碳氢表面活性剂泡沫性能影响研究

以双子短链氟碳表面活性剂(Gemini)和两性碳氢表面活性剂(LAMC)为核心组分制备了环保型泡沫分散体。研究了纳米SiO_(2)颗粒和压缩气源种类对泡沫分散体起泡性、稳定性及铺展特性的影响。结果表明,纳米SiO_(2)颗粒与短链氟碳表面活性剂存在分子间相互作用,在试验范围内,与压缩空气相比,未添加纳米SiO_(2)颗粒的压缩氮气泡沫高度提升约5.8%,添加浓度为3%的纳米SiO_(2)颗粒后分散体发泡性能略微下降。随着纳米SiO_(2)颗粒的加入,泡沫的稳定性显著增加,氮气泡沫稳定性比空气泡沫提升约5%。纳米SiO_(2)颗粒形成网状结构聚集体堵塞在Plateau边界中,有效延缓泡沫析液和粗化,从而增强泡沫的稳定性。由于氮气和空气自身密度及对泡沫液膜渗透性的不同,压缩空气泡沫在油面上的平均铺展速率较压缩氮气泡沫提升2.6%。研究结果能够为纳米SiO_(2)颗粒在环保型泡沫灭火剂的研发和灭火应用方面提供理论指导。

非离子-阴离子Bola型表面活性剂和纳米SiO2颗粒协同稳定的双重响应型O/W乳状液

合成了一种非离子-阴离子Bola型智能表面活性剂,通过pH-响应可以在非离子型CH_(3)O(EO)_(5)-R_(11)-COOH(pHpKa)之间转换。单独使用时,非离子型和Bola型分别表现为不良乳化剂和优良乳化剂。与纳米SiO_(2)颗粒复配使用时,非离子型能与SiO_(2)颗粒协同稳定O/W(正癸烷)型Pickering乳状液,其中表面活性剂通过氢键作用吸附到颗粒表面产生原位疏水化作用,提高了颗粒的表面活性,并且这种Pickering乳状液具有pH-和温度-双重响应性,能够通过改变pH或者温度使乳状液在稳定和破乳之间实现多次转换。另一方面,Bola型CH_(3)O(EO)5-R_(11)-COONa能够与纳米SiO_(2)颗粒协同稳定分散液包油(oil-in-dispersion)乳状液,该乳状液具有良好的耐温性,但对调节pH时产生的盐较为敏感。然而与破乳后能完全返回水相便于回收再利用的同系物CH_(3)O(EO)7-R_(11)-COOH相比,具有较短EO链的CH_(3)O(EO)_(5)-R_(11)-COOH无论处于非离子型还是Bola型状态仍具有相当的油溶性,破乳后不能完全返回水相,表明EO数大小对这类新型智能表面活性剂的性能有显著的影响。

氨基酸表面活性剂及多元醇对月桂醇聚醚-6羧酸钠泡沫性能的影响

以月桂醇聚醚-6羧酸钠为研究对象,考察了复配不同种类的氨基酸表面活性剂及不同多元醇对其泡沫性能的影响。结果表明:月桂酰肌氨酸钠、椰油酰氨基丙酸钠与月桂醇聚醚-6羧酸钠复配具有较好的发泡力,而椰油酰谷氨酸二钠更有利于提升月桂醇聚醚-6羧酸钠的泡沫稳定性。在配方稳定性上,复配10%的月桂酰肌氨酸钠即可改善月桂醇聚醚-6羧酸钠的低温稳定性,使得样品在低温下仍为透明澄清液体。此外,不同多元醇的添加不会影响月桂醇聚醚-6羧酸钠的发泡力,而在泡沫稳定性上,添加甘油、麦芽糖醇则优于甲基丙二醇、聚乙二醇-8、丙二醇。

高分子稳泡剂和SiO_(2)纳米颗粒对二元表面活性剂复配体系泡沫性能影响

利用短链氟碳表面活性剂(FS-50)、阴离子碳氢表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、亲水性SiO_(2)纳米颗粒和水溶性聚合物(羧甲基纤维素钠(NaCMC)和黄原胶(XG))制备了泡沫混合体系,系统研究了纳米颗粒和聚合物对FS-50/SDS复配体系的分子间相互作用和泡沫性能的影响。结果表明,FS-50/SDS/纳米颗粒/聚合物体系存在着强烈的分子间相互作用,导致其表面活性、黏度和电导率出现了复杂的变化。5%的SiO_(2)纳米颗粒可以提高FS-50/SDS复配体系的泡沫稳定性和起泡性能;0.05%的XG或0.5%的NaCMC在提高FS-50/SDS复配体系的泡沫稳定性的同时会降低其起泡性能。纳米颗粒和聚合物可以协同提高FS-50/SDS复配体系的泡沫稳定性;但是,同时存在纳米颗粒和聚合物会大幅降低FS-50/SDS复配体系的起泡性能。该研究结果可为开发性能优异的泡沫稳定剂提供理论参考。

阴-非离子型表面活性剂CO_2泡沫影响因素研究

选用4种表面活性剂作为起泡剂,其中N-NP-15c和N-NP-21c为非离子型表面活性剂,N-NP-15c-H和N-NP-21c-H为新合成的阴-非离子型表面活性剂,非离子基团为聚氧乙烯基,阴离子基团为磺酸基。利用高温高压搅拌式可视化泡沫仪,对表面活性剂进行高温高压和高盐条件下的CO2泡沫性能测试;研究了不同因素对CO2泡沫性能的影响规律,包括起泡剂浓度、矿化度、Ca2+浓度、温度和压力等。实验结果表明,N-NP-15c-H的起泡性能最好,抗温达125℃。在起泡剂质量分数0.7%、压力10 MPa、矿化度(NaCl)50 g/L、125℃时,泡沫的起泡体积和半衰期分别为81.6 mL和10.8 min。随着起泡剂质量分数的增大,CO2泡沫的起泡体积和半衰期均先增大后减小,最佳加量为0.7%;高温和高矿化度(高Ca2+浓度)都不利于CO2泡沫的稳定;压力升高则能显著提高CO2泡沫的性能,压力由5 MPa增至12 MPa时,泡沫起泡体积由87.9 mL增至165.8 mL,半衰期由34.5 min增至295.2min。

含纳米颗粒的黏弹性表面活性剂泡沫压裂液性能

为了实现低压、低渗、强水敏等非常规油气资源的高效开发,研究了纳米颗粒在高温条件下对黏弹性表面活性剂(VES)泡沫压裂液的性能影响。压裂液体系中以阳离子表面活性剂作为起泡剂,将亲水型纳米SiO_2颗粒和黏弹性的蠕虫状胶束加入到基液中,从而对泡沫的稳定和压裂液的增黏起到协同作用,最终提高了压裂液的高温抗剪切性、黏弹性、稳定性和悬砂性。实验结果表明,含有纳米SiO_2颗粒的VES泡沫压裂液配制简单、成本较低,抗高温能力达到120℃,能在地层条件下自动破胶,在90℃下的半衰期接近80 min。与常规压裂液相比,含纳米颗粒的VES泡沫压裂液性能提高显著,对于特殊油气藏的开发极具潜力。

表面活性剂对壳聚糖-乳清分离蛋白-纳米TiO_2复合膜保鲜性能的影响

为研究表面活性剂对壳聚糖-乳清分离蛋白-纳米Ti O2复合膜(chitosan-whey protein isolate-nano Ti O2composite film,CWTF)在果蔬保鲜应用中性能的影响,将表面活性剂吐温(tween,TW)20、TW60、TW80、TW85分别添加到CWTF成膜液中,测定制备复合膜的拉伸强度、断裂延伸率、透明度及透水性能,并分析表面活性剂对CWTF性质的影响。将加有不同表面活性剂的CWTF涂膜液涂覆到鲜切雷竹笋上,测定其贮藏过程中的质量损失率。结果显示,添加表面活性剂后CWTF表面光滑程度均有不同程度的劣变,按照膜机械性能及透水性能等从优到劣的排序依次为CWTF、CWTF-TW20、CWTF-TW85、CWTF-TW80、CWTF-TW60。涂膜实验结果表明,涂膜组雷竹笋的质量损失率均低于未涂膜组,不同涂膜处理的雷竹笋的质量损失率与膜性质呈负相关。TW20对CWTF的破坏作用最小,为适宜添加表面活性剂,适宜添加体积分数为0.1%。

表面活性剂对(Ni-P)-纳米(SiC)_P化学复合镀层的影响

采用正交试验法研究了阴离子、阳离子和非离子表面活性剂对(Ni-P)-纳米(Si C)P化学复合镀层性能的影响,确定了适宜活性剂的种类,同时制备了相应化学复合镀层。采用扫描电子显微镜观察了(Ni-P)-纳米(Si C)P镀层的形貌,采用能谱仪测试了镀层的成分。结果表明,阴离子表面活性剂有利于纳米粒子与镍-磷合金共沉积,所得镀层均匀、致密、硬度高。

表面活性剂对树形银纳米结构影响的蒙特-卡洛模拟（英文）

采用偏压受限扩散聚集模型研究溶液中银树形纳米结构的生长。模拟中,在二维正方形格子中引入了等腰直角三角形粒子进行模拟,同时运用不同的粘贴概率来描述表面活性剂的效果。模拟结果表明树形纳米结构随着偏压的增大而变得更密。表面活性剂的加入使得树形纳米结构变得更加对称和规则。更进一步,当表面活性剂的效果足够强且外加偏压很小的时候,银纳米颗粒聚集成了银纳米片。模拟结果有利于定性解释相关的实验结果。

原位合成Au/泡沫镍磁性基底用于表面增强拉曼快速检测血清中免疫抑制剂代谢物

该文采用处理后的泡沫镍为反应模板,直接还原氯金酸溶液,经实验条件优化,原位制备了纳米金-泡沫镍多孔磁性复合表面增强拉曼散射(SERS)基底(Au-NFs)。泡沫镍三维网状具有大的比表面积和粗糙度,可稳定负载纳米金,通过Au—S键化学吸附更多的目标分子6-巯基嘌呤。复合基底的磁特性易于磁分离富集,避免血液共存物对SERS检测6-巯基嘌呤的干扰。利用磁场诱导纳米金-泡沫镍聚集,可进一步优化纳米金局域等离子场分布,形成SERS热点,大大提升了分析灵敏度,对于探针分子4-巯基吡啶的检出限可达5×10^(-9)mol/L。在外磁场优化条件下,基于Au-NFs复合SERS基底定量检测6-巯基嘌呤,在5×10^(-7)~1×10^(-8) mol/L浓度范围内有良好的线性,检出限为1×10^(-9) mol/L。该Au-NFs基底无需样品预处理,可实现血清中6-巯基嘌呤的快速分析,加标回收率在92.8%~107%范围内,表明方法可靠。

表面活性剂辅助溶胶-凝胶法制备掺Ba纳米MgO及其负载钌基氨合成催化剂

在表面活性剂聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酸钠(PAAS)、聚乙烯醇(PVA)的辅助下,采用溶胶-凝胶法制备了一系列掺Ba纳米MgO及其负载的氨合成Ru催化剂。并采用场发射扫描电镜、X射线粉末衍射、N2物理吸附-脱附、X射线能谱仪对样品进行表征。结果表明:表面活性剂的添加可改善掺Ba纳米MgO的织构性质和表面性质,并增强钡、镁之间的相互作用,促使了钡在载体中的分散。其中,在10 MPa、425℃、10000 h-1的测试条件下,添加5%的PAAS时制得的2%Ru/Ba-MgO催化剂出口氨生成速率达65.9 mmol/(g.h)。

基于Gemini表面活性剂及纳米材料的高效泡排剂

针对部分低压产水气井温度高、矿化度高以及含高浓度H_2S气体的特点,通过合成特殊梳状结构的Gemini阴离子表面活性剂,并将其作为起泡剂分子,再加入改性后的一定尺寸、疏水程度的纳米粒子充当固态稳泡剂,制备出高效泡排剂。该高效泡排剂一方面利用特殊梳状结构的Gemini阴离子表面活性剂可以在气液界面形成致密排列的结构,增强泡膜的稳定性;另一方面固态稳泡剂——纳米粒子可以吸附在气水界面形成稳定的空间壁垒,从而阻止气泡的聚并和歧化;该体系极大程度的发挥了表面活性剂和纳米粒子之间的协同作用从而达到提高泡沫稳定性的作用。室内实验研究结果表明:该泡排剂在温度为150℃、矿化度为250000ppm、H_2S浓度为400ppm下起泡性、稳泡性优良,而压力的增加则会提高泡沫稳定性,可以满足高温、高矿化度及含酸性腐蚀气体产水气井的泡排施工要求。

不同离子头基对阴-非离子表面活性剂性能的影响

通过测定阴-非离子表面活性剂的泡沫、润湿和乳化性能,以及与阳离子表面活性剂十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)的配伍性,研究了离子头基(—SO_3Na、—SO_4Na和—COONa,对应的表面活性剂缩写为C_(1214)E_3SO、C_(1214)E_3S和C_(1214)E_3C)对表面活性剂性能的影响。结果表明:复配体系稳定性、复配体系与十二烷之间的界面张力大小顺序为C_(1214)E_3C/DTAC>C_(1214)E_3SO/DTAC>C_(1214)E_3S/DTAC;C_(1214)E_3C的起泡能力明显高于C_(1214)E_3SO和C_(1214)E_3S;C_(1214)E_3C和C_(1214)E_3S的润湿时间短于C_(1214)E_3SO;乳化力大小顺序为C_(1214)E_3SO>C_(1214)E_3S>C_(1214)E_3C。

新型双链表面活性剂DDOBA的合成与高单分散性憎水纳米金的制备

自行设计合成了新颖的苄胺型双链表面活性剂3,4-双十二烷氧基苄胺(DDOBA).利用DDOBA/正丁醇/正庚烷/甲酸/HAuCl4·4H2O自发形成的水/油(W/O)型微乳液作为微反应器,通过微波辐射下的甲酸还原法成功制备了DDOBA保护的憎水性金纳米粒子,并通过紫外-可见(UV-Vis)光谱、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HR-TEM)和X射线衍射(XRD)等方法进行了表征和分析.结果显示,DDOBA既可参与形成稳定的W/O型(油包水型)微乳液,又可作为金纳米粒子的良好保护剂.在合适的微乳液体系组成范围内,用本实验方法可以获得高单分散性的憎水性金纳米粒子,并能在空气/水界面上自动形成大面积短程有序的纳米金二维自组装膜.

C_(12)NCl/AS复配表面活性剂的泡沫性能

测定了 3十二烷氧基 2羟丙基三甲基氯化铵 (C1 2 NCl)与十二烷基磺酸钠 (AS)混合水溶液的泡沫性能。结果表明 :AS的起泡和稳泡效能高于 C1 2 NCl,起泡和稳泡效率低于后者。C1 2 NCl/AS混合系统表现出良好的泡沫性能 ,两组分等物质的量混合时 ,起泡效率为 1 .1 7mmol/L,起泡参数为 1 .1 8,稳泡性参数为 1 .86mmol/L,最大稳泡能力可达 5 2 0

在表面活性剂-气体交替泡沫驱中通过长时间分流来提高石油采收率的现场试验研究——长期注气过程中泡沫具有降低气体流度的能力，试验结果对计算近井气体流度、注入能力以及更大表面活性剂段塞的表-气交替泡沫驱的现场应用能起到指导作用

注气驱可以有效地驱替出气体波及区内的原油，但注入气波及效率不高，泡沫是提高波及效率的一种有前景的技术。在哥伦比亚Cusiana油田Mirador储层表面活性剂－气体交替泡沫驱现场试验中，处理区域的直径约为5．3m。当注气24～41PV、220PV和1250PV（PV为处理区域孔隙体积）时，该区域的气体流度系数分别为0．12、0．27和0．51。试验结果表明，长期注气过程中泡沫具有降低气体流度的能力．试验结果对计算近井气体流度、注入能力以及更大表面活性剂段塞的表面活性剂气体交替泡沫驱的现场应用能起到指导作用。无限期注气后泡沫强度仍然很低的模型拟合的泡沫参数与该现场试验中泡沫的长期动态不符。

延长油田低渗储层改性表面活性剂驱提高采收率

表面活性剂-纳米颗粒稳定泡沫在提高采收率(EOR)领域具有巨大潜力。评价含有N,N′-双(二甲基十四烷基基)-1,6-己二溴化铵(FSF)+二氧化硅/氮化硼泡沫流体,并确定最佳配方。稳定性研究表明,FSF泡沫的半衰期约为6 h,在二氧化硅(SiO_(2))和氮化硼(BN)颗粒的存在下,半衰期分别提高到27 h和33 h。在表面活性剂NP液中,油/盐水IFT由27.2 mN·m^(-1)降至5 mN·m^(-1)以下。接触角、zeta电位分析表明,岩石的润湿性质从中湿状态转变为强水湿状态。泡沫流体表现出假塑性流动行为。黏弹性剖面研究表明,泡沫在驱油过程中仍保持其“拖拽”特性。综上所述,FSF-NP泡沫具有良好的稳定性、界面活性和流变性,是延长油田低渗储层三次采油的理想驱油剂。

含硒磺基甜菜碱表面活性剂界面性能的氧化-还原响应行为

硒,作为一种新的氧化-还原响应位点因其良好的生物相容性日益引起人们的关注,然而,对这种新型氧化-还原响应型表面活性剂的研究相对较少,尤其是其界面性能的智能调控。本文以含硒两性离子表面活性剂苄基十一烷基磺基甜菜碱(BSeUSB)为对象,研究了其分子结构、Krafft温度、表/界面张力及发泡和乳化性能的氧化-还原刺激响应行为。发现在极微量的H_2O_2(≤体系总质量的0.056%)氧化下,BSeUSB分子中疏水的―Se―C―键转变成了具有一定亲水能力的Se=O键,表面活性剂从单头单尾的还原态变成了类Bola型的氧化态,导致表面活性剂的Krafft温度由(23.5±0.5)°C下降至0°C以下,5.00 mmol?L^(-1)时的表/界面张力分别从45.15、5.52 mN·m^(-1)升高至61.63、18.38 m N·m^(-1)。宏观上,还原态具有良好的发泡和乳化性能,而氧化态的发泡和乳化能力几乎消失。再次加入极少量还原剂Na_2SO_3(≤体系总质量的0.060%)后,分子的微观结构和溶液性能又可恢复到初始状态。总之,通过极微量H_2O_2和Na_2SO_3的交替加入,我们实现了该表面活性剂界面性能的智能调控。

表面活性剂对溶胶-凝胶法制备Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3粉体的影响

钛酸锶钡(BST)陶瓷是一种性能优异的电容器材料、热敏材料和铁电压电材料,具有非常广阔的应用领域。采用溶胶-凝胶法合成了Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3纳米粉体,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪对粉体的物相组成、颗粒大小和形态进行了分析,利用红外光谱仪(FT-IR)研究了表面活性剂在合成纳米Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3过程中的作用,并重点考察了表面活性剂对Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3粉体性能的影响。研究结果表明,通过添加适量的表面活性剂能有效改善纳米钛酸锶钡粉体的表面性能,使纳米钛酸锶钡具有较好的分散性,可充分发挥材料的纳米效应。

纳米粒子表面活性剂性能评价

针对油藏注泡沫提高采收率中泡沫稳定性差的问题,通过向已有泡沫体系中加入纳米粒子来改善泡沫的综合性能。利用改进的Ross-Miles法,针对十六种不同的表面活性剂和三种纳米粒子进行泡沫体系性能筛选,并评价筛选出的泡沫体系的耐温性、耐盐性。研究表明纳米粒子具有增加起泡体积,延长泡沫半衰期的作用,而泡沫体系99.98%GW-1+0.02%SPH受温度影响较大、受矿化度影响较小,性能表现最佳。