2.2不同類型清水劑對原油組分油滴聚并行為的影響

2.2.1陽離子清水劑對原油組分油滴聚并行為的影響

油滴聚并的過程涉及到2個微觀過程：(1)2個油滴接近后，界面間排液；(2)活性物質(zhì)在界面發(fā)生移動，界面破裂，油滴聚并，期間由于“界面張力梯度效應(yīng)”會阻礙界面破裂。圖4為陽離子清水劑對不同原油組分油滴聚并速率的影響。由圖4(a)可以看出，在陽離子清水劑的作用下，膠質(zhì)、芳香分和飽和分的界面穩(wěn)定性隨溫度升高而增強(其中飽和分的增強最為明顯)，但瀝青質(zhì)的穩(wěn)定性卻逐漸下降，表明陽離子清水劑在清水過程中可能主要是與瀝青質(zhì)作用后促進(jìn)油滴聚并。界面張力的測定結(jié)果表明，陽離子清水劑并不能降低膠質(zhì)、芳香分和飽和分與水之間的界面張力(見圖5)，因此不會削弱界面張力梯度效應(yīng)促進(jìn)聚并；但陽離子清水劑相對分子質(zhì)量大，會增加水相黏度，油滴排液速率下降，從而導(dǎo)致界面穩(wěn)定性增強，油滴聚并速率減慢。陽離子清水劑卻能降低瀝青質(zhì)與水之間的界面張力，削弱界面張力梯度效應(yīng)促進(jìn)油滴聚并。陽離子清水劑中帶有大量酰胺，可能會與瀝青質(zhì)中的極性基團(tuán)形成氫鍵，增加瀝青質(zhì)的親水性，從而降低界面張力；另外，如果1個陽離子清水劑分子同時作用于2個油滴時，還有可能促進(jìn)排液，從而促進(jìn)聚并。由圖4(b)可以看出，隨著陽離子清水劑質(zhì)量濃度的增大，其對膠質(zhì)界面聚并的阻礙增大，對瀝青質(zhì)界面聚并的促進(jìn)也增大。

圖4陽離子清水劑對不同原油組分油滴聚并速率的影響

圖5陽離子清水劑質(zhì)量濃度(ρ(PAM-DAC))對不同原油組分-水界面張力(IFT)的影響

2.2.2兩性離子清水劑對原油組分油滴聚并行為的影響

圖6為兩性離子清水劑對不同原油組分聚并速率的影響。由圖6(a)可知，不同溫度下，兩性離子清水劑會導(dǎo)致膠質(zhì)和瀝青質(zhì)界面穩(wěn)定性下降，飽和分和芳香分界面穩(wěn)定性增強。表明兩性離子清水劑在清水過程中可能主要是與瀝青質(zhì)和膠質(zhì)作用后促進(jìn)油滴聚并。兩性離子清水劑結(jié)構(gòu)中同時存在陽離子基團(tuán)和陰離子基團(tuán)，部分陽離子基團(tuán)和陰離子基團(tuán)會因為相互間電荷中和作用而親水性較弱，這時其分子鏈中含N五元環(huán)和硫酸根基團(tuán)可能會與膠質(zhì)和瀝青質(zhì)中的含N和含S基團(tuán)之間有較強的范德華作用力，從而發(fā)生相互作用。兩性離子清水劑存在時對油滴聚并有2種影響：(1)界面張力結(jié)果(見圖7)表明，兩性離子清水劑能降低所有原油組分與水之間的界面張力，即有能力削弱不同界面的界面張力梯度效應(yīng)，促進(jìn)聚并；(2)兩性離子清水劑也是一種大相對分子質(zhì)量聚合物，會增加水相黏度，降低油滴間排液速率阻礙聚并。兩性離子清水劑對不同原油組分聚并速率的影響應(yīng)該是這2種作用共同競爭的結(jié)果。

圖6兩性離子清水劑對不同原油組分油滴聚并速率的影響

由圖6(b)可以看出，對于膠質(zhì)油滴，隨著兩性離子清水劑質(zhì)量濃度的增大，其聚并速率先增大后減小，這可能是由于兩性離子清水劑質(zhì)量濃度過高時水相黏度大，會抵消其降低界面張力的作用，因而聚并速率下降。

2.2.3非離子清水劑對原油組分油滴聚并行為的影響

圖8為非離子清水劑對不同原油組分聚并速率的影響。由圖8(a)可知，不同溫度下，非離子清水劑可同時降低原油4種組分的界面穩(wěn)定性，表明非離子清水劑在清水過程中與原油4種組分均可作用促進(jìn)油滴聚并，溫度升高促進(jìn)作用增強。非離子清水劑具有兩親結(jié)構(gòu)，其中環(huán)氧丙烷鏈段親油，環(huán)氧乙烷鏈段親水，與原油4種組分間均會有范德華作用力，相互作用后會增強界面分子的親水性，從而降低界面張力(見圖9)。另外，非離子清水劑相對分子質(zhì)量小，不會增大水相黏度，因此可促進(jìn)原油4種組分油滴間的聚并。由圖8(b)可知，溫度為60℃時非離子清水劑質(zhì)量濃度增大，對瀝青質(zhì)和膠質(zhì)油滴聚并的促進(jìn)作用同樣增強。

圖7兩性離子清水劑質(zhì)量濃度(ρ(PDM-XS))對不同原油組分-水界面張力(IFT)的影響

圖8非離子清水劑對不同原油組分油滴聚并速率的影響

圖9非離子清水劑質(zhì)量濃度(ρ(DMEA1231))對不同原油組分-水界面張力(IFT)的影響

3結(jié)論

(1)含聚污水中，界面上不同組分對油滴穩(wěn)定性的影響由大到小順序為：膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、芳香分、飽和分。

(2)陽離子清水劑在油、水分離過程中主要與瀝青質(zhì)作用促進(jìn)水中油滴聚并，提高溫度和增大清水劑添加量有助于油滴聚并；兩性離子清水劑主要與瀝青質(zhì)和膠質(zhì)作用促進(jìn)水中油滴聚并，提高溫度有助于油滴聚并；非離子清水劑在油、水分離過程中與原油中4種組分均可作用，促進(jìn)水中油滴聚并，提高溫度和增大清水劑添加量有助于油滴聚并。