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棕櫚酸二甘醇酰胺無堿條件下降低大慶原油/地層水界面張力——摘要、材料與方法
來源：江南大學學報（自然科學版） 瀏覽 107 次 發(fā)布時間:2024-12-17
烷醇酰胺型表面活性劑是一種綠色表面活性劑，通常用可再生的油脂及其衍生物與乙醇胺縮合制得，主要產(chǎn)品包括烷基單乙醇酰胺和烷基二乙醇酰胺兩大類。合成烷醇酰胺一般選用直接法、交酯法和甘油法，近年來又出現(xiàn)了選擇性酶催化工藝。
烷醇酰胺分子中親油基和親水基通過酰胺鍵相連接，因此該類產(chǎn)品具有較強的耐水解性能。由于親水基固定，故烷醇酰胺的溶解度隨烷基碳原子數(shù)的增加而降低，隨溫度升高而增大。烷醇酰胺具有良好的表面活性，且毒性低、生物降解性好、不刺激皮膚，在化妝品、洗滌劑、紡織助劑、皮革加脂劑等領域有廣泛的應用。近年來，烷醇酰胺類表面活性劑在驅(qū)油劑領域的應用得到了拓展，通過選擇恰當?shù)耐榛滈L以及進行適當?shù)男揎棧墒乖擃惐砻婊钚詣┏蔀榱己玫臒o堿驅(qū)油用表面活性劑。由于單乙醇酰胺具有較小的分子截面積，其作為驅(qū)油用表面活性劑優(yōu)于二乙醇酰胺。然而，單乙醇酰胺的親水性太弱，致使產(chǎn)品的水溶性不佳。
改進方法之一是加成環(huán)氧乙烷(EO)，但采用傳統(tǒng)的乙氧基化工藝所得產(chǎn)品具有較寬的EO數(shù)分布。文中試圖對單乙醇酰胺進行適當?shù)母牧迹⒌玫絾我换衔?，為此合成了棕櫚酸二甘醇酰?PDGA)。試驗表明，棕櫚酸二甘醇酰胺具有優(yōu)良的表面活性，通過與其他表面活性劑復配，能在無堿條件下，在較寬的濃度范圍內(nèi)將大慶原油/地層水界面張力降至10－3mN/m數(shù)量級，因此可以作為無堿驅(qū)油用表面活性劑。
1材料與方法
1.1試劑與儀器
1.1.1試劑棕櫚酸酰氯，工業(yè)級，質(zhì)量分數(shù)≥96%，上海卓銳化工有限公司生產(chǎn);二甘醇胺，色譜純，質(zhì)量分數(shù)≥98%，阿拉丁試劑(上海)有限公司提供;其余均為分析純試劑，皆由中國醫(yī)藥(集團)上?；瘜W試劑公司提供。
1.1.2儀器FTLA200-104紅外光譜儀，加拿大Boman公司制造;ZMD4000液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國Waters公司制造;IKA RV 10 Basic旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，德國儀科儀器有限公司制造;T旋轉(zhuǎn)液滴界面張力儀，芬蘭Kibron公司制造。
1.2方法
1.2.1棕櫚酸二甘醇酰胺的合成稱取9.10 g二甘醇胺，放入裝有攪拌器、溫度計和恒壓漏斗的500 mL三口燒瓶中，并加入約70 mL水。通過冰浴將溫度控制在0～5℃范圍內(nèi)，加入溶劑210 mL(V(水)∶V(四氫呋喃)=1∶3)及氧化鎂16.80 g(n(氧化鎂)∶n(二甘醇胺)=5∶1)。攪拌約30 min后，稱取22.88 g棕櫚酰氯溶解于70 mL四氫呋喃，轉(zhuǎn)移到恒壓漏斗中，緩慢滴加到三口瓶中，滴加時間為0.5 h左右，在0～5℃下攪拌反應2～2.5 h。反應物物質(zhì)的量比為n(棕櫚酰氯)∶n(二甘醇胺)=1∶1.02。反應結束后將反應混合物倒入布氏漏斗中抽濾，除去過量的氧化鎂和生成的氯化鎂，收集濾液，旋蒸除去溶劑，最后于55℃下真空干燥12 h，得到目標產(chǎn)物，外觀為白色粉末。
具體的反應方程式如下:
1.2.2棕櫚酸二甘醇酰胺的表征用鹽酸/異丙醇法
測定未反應二甘醇胺的含量，確定棕櫚酸二甘醇酰胺的轉(zhuǎn)化率，通過紅外光譜、質(zhì)譜和核磁確定棕櫚酸二甘醇酰胺的結構。
1.2.3棕櫚酸二甘醇酰胺的耐鹽性測定
分別配置濃度為0.5 mmol/L的棕櫚酸二甘醇酰胺和十二烷基苯磺酸鈉水溶液，向其中加入不同量的CaCl2，搖勻，在45℃恒溫箱中密封靜置24 h后，觀察溶液的外觀。
1.2.4棕櫚酸二甘醇酰胺水溶液表面張力的測定
用Du Noüy環(huán)法測定棕櫚酸二甘醇酰胺水溶液的表面張力，測定溫度45±0.2℃。
1.2.5棕櫚酸二甘醇酰胺水溶液/原油界面張力的測定
將棕櫚酸二甘醇酰胺與其他表面活性劑復配，溶于大慶地層水，用旋轉(zhuǎn)液滴界面張力儀測定與大慶四廠原油(ρ=0.845 g/mL)的界面張力，測定溫度45.0±0.2℃。地層水總礦化度為5 334 mg/L，其中Ca2+質(zhì)量濃度為34.1 mg/L，Mg2+質(zhì)量濃度為6.4 mg/L。