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氢氧化钠用量对重烷基苯磺酸钠水溶液/油体系界面张力的影响（一）
来源：日用化学工业 浏览 17 次 发布时间:2026-01-29
摘要：
以不含酸的正壬烷作为油相，研究了氢氧化钠用量对重烷基苯磺酸钠水溶液/油体系界面张力的影响。界面张力测试结果表明，界面张力随氢氧化钠质量分数的增加而降低，当重烷基苯磺酸钠的质量分数为0.3%且氢氧化钠质量分数为0.8%时，油/水界面张力可以达到超低（10-3 mN·m-1数量级）。利用动态光散射实验，研究了氢氧化钠对降低界面张力的影响，氢氧化钠的加入可以使水溶性较差的重烷基苯磺酸转化成重烷基苯磺酸根，并且从混合胶束中释放出来，更多的表面活性剂单体迁移到界面，有利于界面张力的进一步降低。
三元复合驱油体系，由于表面活性剂的加入使得体系界面张力达到超低，复合体系也只有形成超低界面张力才能更好地提高驱油效率。国内外研究人员在研究表面活性剂体系与原油之间的界面张力方面做了大量工作。油/水间的界面张力与表面活性剂的相对分子质量、电解质及碱等因素有关，有关无机盐对油/水界面张力的影响也有一些相关报道，如含表面活性剂的体系中，调节无机盐浓度可使油/水界面层间形成中相微乳，从而使界面张力达到超低。
目前，油田上普遍应用的表面活性剂大都需要在强碱性条件下才能形成超低界面张力，但复合体系中碱的存在会给油田生产带来一系列不利因素，如碱的存在能使注入泵结垢从而影响现场复合体系的注入，碱还会和地层中的一些岩石矿物发生反应，造成对地层的永久伤害。因此，研究碱对超低界面张力形成的影响机理对充分认识现有三元复合驱油体系的界面性能具有一定的现实意义。
碱对超低界面张力形成的影响机理，主要是围绕碱与原油中酸性活性物质的反应、碱的浓度、碱的类型及碱的离子作用展开研究工作。关于碱对原油/水界面张力的影响，目前比较认同的观点是碱可以与原油中的酸性物质反应生成一种皂类（相当于一种表面活性剂），辅助溶液中原有的表面活性剂降低界面张力，进而使界面张力达到超低。此外，碱还可以与表面活性剂产生协同效应，可使油/水界面张力降到超低状态。
目前，国内关于碱对重烷基苯磺酸钠降低界面张力的机理研究较少，并且由于重烷基苯磺酸钠是一种较复杂的混合物，与单一表面活性剂的机理研究相比更为困难。因此，笔者以氢氧化钠-重烷基苯磺酸钠体系作为研究目标，对其降低界面张力的行为进行探讨，以期为重烷基苯磺酸钠在油田现场的应用起到一定的理论支持。
1 实验部分
1.1 主要试剂与仪器
原油，大庆油田采油二厂；重烷基苯磺酸钠（HABS），w=50%，大庆东昊公司；部分水解聚丙烯酰胺（HPAM），相对分子质量1750万，水解度25.8%，大庆炼化公司；其他试剂均为国产分析纯。dIFT双通道动态界面张力仪，芬兰Kibron 公司；动态光散射仪，德国Binder公司；Dataphysics DCAT21动态接触角/表界面张力测量仪，德国Dataphysics公司。
1.2 实验方法
1.2.1 界面张力测试
以去离子水配制HABS、HPAM与NaOH的三元复合体系，其中HABS的质量分数为0.3%，用界面张力仪测试三元体系与大庆原油间的界面张力，测定温度为（45.0±0.1）℃。
以质量分数为0.3%的HABS的水溶液配制不同含量的NaOH溶液，用界面张力仪测试其与油相正壬烷间的界面张力，测定温度为（45.0±0.1）℃。
1.2.2 临界胶束浓度的测定
用去离子水配制一系列不同质量浓度（ρ）的HABS溶液，用表界面张力测量仪以吊片法测定表面张力（γ），测定温度为（45.0±0.1）℃。以ρ对γ作图，得到HABS水溶液的临界胶束浓度（cmc）。
1.2.3 胶束粒径测试
利用动态光散射技术考察碱对表面活性剂胶束大小的影响。将HABS质量分数为0.3%的系列溶液（NaOH含量不同）放入样品池中，90°检测角进行测试。
2 结果与讨论
2.1 NaOH和HPAM对大庆原油/水界面张力的影响
选用大庆原油作为油相，考察NaOH和HPAM用量（以质量分数计，下同）对三元复合体系与大庆原油之间油/水界面张力的影响，实验结果见表1。
| 表1 NaOH和HPAM用量对油/水界面张力（mN·m-1）的影响 | |||||||
| ρ(HPAM)/(mg·L-1) | w(NaOH)/% | ||||||
| 0 | 0.3 | 0.6 | 0.8 | 1.0 | 1.2 | ||
| 0 | 5.82 | 4.14×10-1 | 1.05×10-1 | 4.17×10-2 | 3.63×10-3 | 5.85×10-3 | |
| 600 | 3.58 | 7.88×10-1 | 2.43×10-1 | 5.38×10-3 | 5.45×10-3 | 7.39×10-3 | |
| 800 | 2.19 | 5.34×10-1 | 7.25×10-2 | 6.23×10-3 | 5.08×10-3 | 3.17×10-3 | |
| 1000 | 6.87 | 6.65×10-1 | 3.44×10-2 | 2.78×10-3 | 3.77×10-3 | 4.46×10-3 | |
| 1200 | 2.68 | 6.06×10-1 | 5.27×10-2 | 5.45×10-3 | 2.24×10-3 | 4.79×10-3 | |
由表1可知，在NaOH用量一定时，HPAM质量浓度变化对界面张力的影响不大；当HPAM质量浓度一定时，随着NaOH用量的增加，油/水界面张力逐渐下降，且在NaOH的质量分数为0.8%时，体系的界面张力达到超低（10-3 mN·m-1数量级），也就是说NaOH可使三元复合体系与大庆原油间的界面张力达到超低。据报道NaOH可与原油中的石油酸反应生成助表面活性剂，辅助溶液中原有的表面活性剂降低界面张力，进而使界面张力达到超低。为了排除原油中石油酸的影响，下面采用不含石油酸的正壬烷作为油相，考察NaOH对HABS水溶液/油体系界面张力的影响。
2.2 NaOH对正壬烷/水界面张力的影响
以质量分数为0.3%的HABS水溶液为水相，正壬烷为油相，考察NaOH用量对油/水界面张力的影响，实验结果见图1。
图1 NaOH用量对油/水界面张力的影响