2.1.3預(yù)處理時(shí)間影響

過(guò)氧化氫與堿木質(zhì)素的質(zhì)量比為1:10，在70℃下處理堿木質(zhì)素20~40min，然后合成表面活性劑。圖3為H?O?處理時(shí)間對(duì)表面張力的影響。比較可知過(guò)氧化氫處理時(shí)間對(duì)表面張力的影響較明顯，當(dāng)處理時(shí)間為30min時(shí)，表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的溶液表面張力最低，可達(dá)到24mN/m，與同濃度下堿木質(zhì)素的表面張力相比，降低約24mN/m。

Priscila等對(duì)過(guò)氧化氫處理堿木質(zhì)素的機(jī)理進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在一定的氧化條件下，堿木質(zhì)素分子中的苯環(huán)部分被破壞以及部分甲氧基被脫除，羧基含量相對(duì)增加，羥基由于處理?xiàng)l件的不同，同時(shí)存在生成以及被氧化為羰基的雙重反應(yīng)。堿木質(zhì)素經(jīng)適宜的過(guò)氧化氫氧化后有利于后續(xù)反應(yīng)的進(jìn)行，利于親水親油基團(tuán)的引入，使得產(chǎn)物的表面張力降低。

2.2油/水界面張力的測(cè)定

以孤島原油為測(cè)定對(duì)象，測(cè)定溫度65℃，原油密度為0.8914g/cm3，測(cè)定轉(zhuǎn)速為7000 r/min。

2.2.1堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)油/水界面張力的影響

驅(qū)油體系中少量堿的加入既可以保證表面活性劑充分溶解，也可以減少地層水中高價(jià)金屬離子對(duì)表面活性劑產(chǎn)生的不利影響。圖4為H?O?處理和未用H?O?處理堿木質(zhì)素合成的表面活性劑油/水界面張力的對(duì)比圖。表面活性劑分別用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%、0.4%、0.8%和1.2%NaOH溶液溶解。

從圖4中可知未用H?O?處理合成的表面活性劑最低油/水界面張力穩(wěn)定時(shí)間較短，約十幾分鐘便開(kāi)始乳化;用H?O?處理后合成的表面活性劑最低油/水界面張力略有提高，但穩(wěn)定性明顯增加。當(dāng)堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%時(shí)，過(guò)氧化氫預(yù)處理后合成的表面活性劑的油/水界面張力能穩(wěn)定在0.07 mN/m，與文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果相近。

2.2.2表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)油/水界面張力的影響

圖5為用H?O?處理后與0.4%NaOH復(fù)配合成的表面活性劑的不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)界面張力的影響。隨著測(cè)定時(shí)間的延長(zhǎng)，油/水界面張力逐漸趨于穩(wěn)定值。隨著表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高，界面張力先降低后升高，且質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)的界面張力略高于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%時(shí)的界面張力，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%時(shí)效果較好，界面張力可達(dá)0.07mN/m，且能穩(wěn)定較長(zhǎng)時(shí)間。

2.3 H?O?處理堿木質(zhì)素以及表面活性劑紅外光譜比較

圖6為堿木質(zhì)素用過(guò)氧化氫處理前后以及合成的表面活性劑紅外光譜譜圖。圖譜分析發(fā)現(xiàn)，過(guò)氧化氫處理后在1724cm?1處有強(qiáng)烈的吸收峰出現(xiàn)，該處為羰基(C=O)特征吸收峰，說(shuō)明經(jīng)氧化后堿木質(zhì)素中的羰基也明顯增加。Mancera等用過(guò)氧化氫氧化蔗渣堿木質(zhì)素的研究中也發(fā)現(xiàn)，經(jīng)氧化處理后羰基基團(tuán)會(huì)增加。1600、1516和1423 cm?1是苯環(huán)特征振動(dòng)峰，氧化后堿木質(zhì)素的譜圖中這3個(gè)峰明顯減弱，表明苯環(huán)發(fā)生了開(kāi)環(huán)反應(yīng)。表面活性劑在2924、2852 cm?1處有較強(qiáng)振動(dòng)峰，分別為CH?、CH?伸縮振動(dòng)特征峰，說(shuō)明在堿木質(zhì)素分子中引入了長(zhǎng)碳鏈，即親油基團(tuán)。木質(zhì)素經(jīng)磺化和胺化后的S=O以及C-N特征峰，以及C-O，C-C的振動(dòng)峰均會(huì)出現(xiàn)在1000~1300cm?1之間，因此表面活性劑的譜圖中該處吸收峰很強(qiáng)。紅外光譜分析表明，木質(zhì)素改性前后結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯改變，因此提高了產(chǎn)物的表面性能。

結(jié)論

3.1堿木質(zhì)素經(jīng)過(guò)氧化氫處理后，再經(jīng)磺化、胺化及烷基化合成的表面活性劑，其表面張力較堿木質(zhì)素有明顯降低。過(guò)氧化氫與堿木質(zhì)素質(zhì)量比為1:10，溫度70℃，處理30min時(shí)效果最佳，當(dāng)表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%時(shí)，溶液表面張力最低可達(dá)24mN/m。

3.2經(jīng)過(guò)氧化氫預(yù)處理合成的表面活性劑與未經(jīng)處理合成的表面活性劑相比，穩(wěn)定性明顯提高。經(jīng)氧化預(yù)處理合成的表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%、并與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%NaOH復(fù)配后可使孤島原油最低油/水界面張力達(dá)0.07mN/m，紅外光譜分析表明，木質(zhì)素經(jīng)改性前后結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，使產(chǎn)物表面性能得以提高。

3.3紅外光譜分析表明，堿木質(zhì)素經(jīng)改性后，有羰基生成，同時(shí)伴有苯環(huán)的開(kāi)環(huán)反應(yīng)以及親油基團(tuán)的引入，堿木質(zhì)素結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，因此使產(chǎn)物表面性能得以提高。