处添加幻灯主标题• 课题组成员：施逸凡 杨霄 汪庭康

• 汇报人：施逸凡

一种新型生物基两性表面活性剂的性质研究

第一部分 第二部分 第三部分 第四部分

背景介绍

实验原理与设计 实验数据分析

技术的未来应用

• 内容简介 Contents

处添加幻灯主标题第一部分 Chapter One背景介绍 Background Introduction

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• 表面活性剂 Surfactants in exploiting oil

石油开采现状表面活性剂的性质简介 1 、结构简介 2 、工作原理我们的表面活性剂

处添加幻灯主标题第二部分 Chapter Two实验原理与设计 Theories and Experiments

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• 表面和界面张力 Surface and Interfacial Tension

为什么要降低表 / 界面张力？临界胶团浓度及其意义超低界面张力及其在采油方面的意义

通过超低界面张力、临界胶团浓度得知表面活性剂的性质实验测试

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• 实验测试用物质 Test Subjects

两性表面活性剂：苯基十八酰胺丙基甜菜碱 1 、结构特色 2 、来源广泛 3 、耐硬水和高浓度电解质 对比物质 1 、阳离子表面活性剂：十六烷基三甲基溴化铵 2 、阴离子表面活性剂：十二烷基苯磺酸钠 3 、两性表面活性剂：十八酸酰胺丙基甜菜碱

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• 实验测试方法 Testing Methods

表面张力：吊片法

)(2表面张力max

DLF

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• 实验测试方法 Testing Methods

界面张力：旋滴法 若液滴为平躺的圆柱型，两端成半球状，则

( 其中 r 为圆柱半径 ) 若液滴为长椭球体，则公式为

( 其中 x 为液滴长度一半， b 为顶点曲率半径，测定时转速通常为 1200~24000r/min)

4界面张力30

2R

)1(42

界面张力3

bx

R

处添加幻灯主标题第三部分 Chapter Three实验数据分析 Statistical Analysis

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• 苯基十八丙基酰胺甜菜碱表面张力的测定 ( PODB ) Test Results of the Surface Tension of N-phenyloctadecanoicamidopropyl-N,N-dimethylcarboxylbetaine

拐点的意义：临界胶团浓度

如图可见，在等浓度的地层水（ 0.5g/L ）的条件下，表面张力随着表面活性剂溶液浓度的升高而降低。临界胶团浓度出现在图像的拐点处，该浓度的表面张力是 28.3mN/m ，浓度是 0.00296 g/L 。

0.001 0.01 0.120

30

40

50

60

70

C g L-1

SFT

mN

m-1

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• 对比实验表面张力的测定 Test Results of the Surface Tension of Contrast Experiment

10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 100 10120

30

40

50

60

70

C g L-1

SFT

mN

m-1

PODB

SDBS

CTAB

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• 苯基十八酰胺丙基甜菜碱界面张力的测定 Test Results of the Interfacial Tension of Phenyl eighteen propyl betaine 50 ℃

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 35000.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25 0.1 g/L0.3 g/L0.5 g/L0.7 g/L

t(s)

IFT(

mN/

m)

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80.00

0.02

0.04

0.06

0.08

C(g/L)

IFT(

mN

/m)

如图所示，在大庆四厂脱水脱气原油作为油相以及模拟地层水和不同浓度表面活性剂的混合液作为水相的条件下，发现浓度和界面张力之间存在界面张力随浓度先增大后减小的趋势。在同浓度条件下，界面张力会降低到趋向于一个定值的条件下。在我们的实验中，发现最佳界面张力稳定在 0.008mN/m (0.5g/L) 。效果令人满意。

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• 苯基十八酰胺丙基甜菜碱界面张力的测定 Test Results of the Interfacial Tension of Phenyl eighteen propyl betaine 60 ℃

0 500 1000 1500 2000 25000.0001

0.001

0.01

0.1

1

10

0.7 g/L

0.1 g/L

0.5 g/L0.3 g/L

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• 苯基十八酰胺丙基甜菜碱界面张力的测定 Test Results of the Interfacial Tension of Phenyl eighteen propyl betaine 70 ℃

0 400 800 1200 1600 2000 2400 280010 -4

10 -3

10 -2

10 -1

100

t(s)

IFT

(mN

/m)

0.1 g/L0.3 g/L0.5 g/L0.7 g/L

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• 对比实验界面张力的测定 Test Results of the Interfacial Tension of Contrast Experiment

0 1000 2000 3000 40000.001

0.01

0.1

s

mN/

m

SDBSPODB

CTAB

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• 对比物质十八酸酰胺丙基甜菜碱 (ODB) N-octadecanoicamidopropyl-N,N-dimethylcarboxylbetaine

0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 360010 -3

10 -2

10 -1

100

101

十八酸酰胺丙基甜菜碱苯基十八酸酰胺丙基甜菜碱

t s

IFT

mN

m-1

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• 苯基十八酰胺丙基甜菜碱界面张力的测定 Test Results of the Interfacial Tension of Phenyl eighteen propyl betaine

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• 实验结果• 苯基十八酸酰胺丙基甜菜碱性质远远高于当前采油常用的阴、阳离子表面活性剂 SDBS 和 CTAB ，能够达到超低界面张力。　• 苯基十八酸酰胺上的苯环对整个结构起着很大的影响，有苯环的结构可以提升表面活性剂降低界面张力的能力。　• 在同温不同浓度情况下，界面张力随着浓度升高有先减小后升高的趋势。而且在不同温度下，最适宜浓度随温度升高而下降。综合发现，苯基十八酸酰胺丙基甜菜碱最适宜温度是 60℃ ，而该温度下最适宜浓度是 0.3g/L. 　相对较适宜的温度是 70℃ ，在该浓度下最适宜浓度是 0.1g/L 。

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• 实验结果的分析 Analysis of the Experiments

总体而言，苯基十八酰胺丙基甜菜碱是一种很好的表面活性剂，性质超过了常见的两种采油的表面活性剂。原因是：结构上有苯环，和石油中的芳香烃相似相溶亲水头上的阴阳离子不会和地层水中的电解质结合生成沉淀制取的方便性以及成本的低廉性环保性以及极高的二次利用性

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• 实验结果的分析 Analysis of the Experiments

相比较而言，阴阳离子表面活性剂性质比较差。原因是：电离出的离子在地层水中离子络合或者直接形成沉淀分子比较小，不容易在地层中保护住包裹在胶团中的油分子水溶性没有苯基十八丙基甜菜碱好来源有限，从石油中获得，成本较高

处添加幻灯主标题第四部分 Chapter Four技术的未来应用 Future Utility of the Technique

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• 未来的应用　 Utility in the Future

在注水法开采完地下三分之一的石油后，通过注入表面活性剂的水可以开采余下在地层里的一半石油处理海底漏油问题土壤整治蒸汽吸收和气味抑制对一些特定设备进行除污

感谢观映谢谢观赏 Thank you for your

attention