论文题目: 系列烷基苯磺酸盐异构体纯化合物的合成、界面性能及构-效关系的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 应用化学
作者: 杨捷
导师: 程侣柏,李宗石
关键词: 三次采油,界面张力,烷基苯磺酸盐,囊泡,层状液晶
文献来源: 大连理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本论文的主要目的是合成出一系列烷基苯磺酸盐异构体纯的化合物,并通过研究该系列表面活性剂结构与性能的关系,找出具有最佳降低油水界面张力能力的表面活性剂分子构型,同时从微观上解释表面活性剂降低油水界面张力至超低的作用机理,从而为三次采油用表面活性剂的分子设计提供理论依据。 本文合成了一系列不同烷基碳链长度、苯环连接在烷基不同位置上的烷基苯磺酸钠异构体纯化合物。分别用气相色谱和气-质谱对烷苯酮、叔醇和烷基苯这三类中间体进行了纯度分析及结构表征。最终产物烷基苯磺酸钠经高效液相色谱验证纯度均在95%以上,并通过电喷雾质谱、核磁共振1H谱和13C谱鉴定了结构正确。 分别对该系列烷基苯磺酸盐表面活性剂在烷烃/水溶液体系及原油/碱水体系的界面张力行为进行了考察。动态界面张力行为的研究表明,单一表面活性剂体系对烷烃的界面张力动态变化呈单调递减性,而在原油/碱水体系中的动态界面张力出现瞬时最小值,这是由于碱与原油中的酸反应就地生成的活性物与外加表面活性剂协同作用的结果,之后随着生成的活性物从界面上脱附并扩散进入体相,这种协同作用消失,平衡时的界面张力主要是外加表面活性剂作用的结果。从烷烃选择性、界面张力的碱度特性等方面的研究结果表明,烷基总碳数为16并且苯环连接在靠近烷基链中间位置的烷基苯磺酸盐在低碱度下可将油水界面张力降至超低,并且对较宽分子量范围的油相都适用,是三次采油用表面活性剂的理想结构。 通过对该系列烷基苯磺酸盐异构体纯化合物的表面性能及质子核磁共振弛豫的研究,阐明了表面活性剂的分子结构与胶束形态、降低表面张力的能力及表面吸附层结构之间的关系。用透射电子显微镜、偏光显微镜表征了该系列化合物在水溶液中分子有序组合体的形态,研究发现5位异构体可自发形成单室囊泡,而7位异构体则易形成层状液晶结构,在经过长时间的超声振荡后也可转变为单室囊泡。综合研究表明,随苯环向烷基链的中间移动,烷基苯磺酸盐表面活性剂的分子临界排列参数增大,几何形状由圆锥→截锥→圆柱形转化,使得有序组合体的形态由胶束→囊泡→层状液晶转变。 对超低界面张力形成机理进行了探索,发现在低表面活性剂浓度、无醇体系中,表面活性剂分子既没有通过界面传质油水相扩散进入油相并达到相等的两相分配,也不能形成中相微乳液,于是认为该体系超低界面张力的形成是由表面活性剂分子的界面吸附层状态所决定,并且有可能是在当吸附层既不倾向于朝水相弯曲也不倾向于朝
论文目录:
摘要
Abstract
前言
第一章 文献综述
1．1 采油技术的发展及分类
1．1．1 一次采油、二次采油和三次采油
1．1．2 三次采油技术的分类与原理
1．1．3 表面活性剂驱的发展
1．2 表面活性剂驱的基础研究
1．2．1 复合驱用表面活性剂的开发
1．2．2 表面活性剂微观驱油机理
1．2．3 流体相体积的改变
1．2．4 碱的作用机理
1．2．5 扰动及自发乳化
1．2．6 表面活性剂体系油水界面张力行为的研究
1．3 烷基苯磺酸盐类表面活性剂构-效关系的研究概况
1．4 分子有序组合体概述
1．4．1 胶束
1．4．2 反向胶束
1．4．3 微乳液
1．4．4 溶致液晶
1．4．5 囊泡
第二章 异构体纯的烷基苯磺酸盐的合成
2．1 脂肪酰氯的制备及纯度分析
2．2 烷苯酮的制备、纯度分析及结构鉴定
2．3 叔醇的制备、纯度分析及结构鉴定
2．4 烷基苯的制备、纯度分析及结构鉴定
2．5 烷基苯磺酸钠的制备、纯度分析及结构鉴定
2．6 实验部分
2．6．1 仪器与试剂
2．6．2 脂肪酰氯的制备
2．6．3 烷苯酮的制备
2．6．4 Grignard试剂的制备
2．6．5 叔醇的制备
2．6．6 烷基苯的制备
2．6．7 烷基苯磺酸钠的制备
2．6．8 烷基苯磺酸钠的提纯
2．7 本章小结
第三章 烷基苯磺酸盐类表面活性剂界面性能的构-效关系研究
3．1 烷基苯磺酸盐表面性能的构-效关系研究
3．2 烷烃/水溶液体系的界面张力行为
3．2．1 研究条件范围的选择
3．2．2 动态界面张力行为
3．2．3 烷烃选择性
3．2．4 界面张力最小值(DIFT_(min))的碱度特性
3．3 原油/碱水体系的界面张力行为
3．3．1 动态界面张力行为
3．3．2 界面张力的碱度特性
3．4 实验部分
3．4．1 仪器与试剂
3．4．2 表面张力曲线的测定
3．4．3 界面张力的测量
3．5 本章小结
第四章 表面活性剂分子结构对有序组合体形态的影响
4．1 质子核磁共振方法研究胶团聚集状态
4．2 囊泡及液晶的形成与表征
4．2．1 透射电镜法对有序组合体形态的表征
4．2．2 层状液晶的偏光表征
4．3 表面活性剂分子结构与组合体形态的关系
4．4 实验部分
4．4．1 仪器与试剂
4．4．2 表面张力曲线的测定
4．4．3 质子弛豫时间的测定
4．4．4 囊泡的制备与电镜观察
4．4．5 偏光镜下液晶纹理的观察
4．5 本章小结
第五章 超低界面张力形成机理的探索
5．1 界面传质及两相分配的研究
5．1．1 室温下7ΦC16S在壬烷/水体系的两相分配
5．1．2 45℃下7ΦC16S在壬烷/水体系的两相分配
5．2 扰动下的乳化状态及稳定性研究
5．3 低表面活性剂浓度无醇体系超低界面张力形成机理的探讨
5．4 实验部分
5．4．1 仪器与试剂
5．4．2 两相分配的测定
5．4．3 乳化稳定性研究
5．5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表学术论文情况
创新点摘要
致谢
大连理工大学学位论文版权使用授权书
发布时间: 2005-09-07
参考文献
- [1].系列烷基苯磺酸盐纯化合物的合成及界面性能的研究[D]. 赵宇.大连理工大学2006
相关论文
- [1].三元复合驱表面活性剂吸附及碱的作用机理研究[D]. 李道山.大庆石油学院2003
- [2].油气开采用表面活性剂的合成及性能研究[D]. 陈洪.西南石油学院2004
- [3].改性木质素磺酸盐的合成及其在三次采油中的应用研究[D]. 焦艳华.大连理工大学2005
- [4].阳离子双子表面活性剂在三次采油领域的应用基础研究[D]. 杨建军.西南石油学院2005
- [5].阴—非离子型表面活性剂的合成与理化性能研究[D]. 王显光.中国科学院研究生院（理化技术研究所）2007
- [6].新型烷基苯磺酸盐Gemini表面活性剂的合成及性能研究[D]. 杜西刚.中国科学院研究生院（理化技术研究所）2007
- [7].含芳环侧基的支链阴离子表面活性剂的合成及理化性质研究[D]. 严峰.中国科学院研究生院（理化技术研究所）2007