摘要

探索了堿木質素經H?O?預處理，再經磺化、胺化、烷基化合成驅油用表面活性劑的方法。首先考察了過氧化氫預處理條件對表面張力的影響。結果表明，當過氧化氫與堿木質素質量比為1:10，溫度70℃，處理時間30min效果較好，經該條件預處理后合成的表面活性劑質量分數為0.9%時，表面張力降至24mN/m。進一步考察堿、表面活性劑質量分數對孤島原油油/水界面張力的影響，并與同條件下未經預處理合成的表面活性劑的油/水界面張力對比，結果表明，堿木質素經預處理合成的表面活性劑質量分數為0.4%時，與質量分數為0.4%NaOH復配后可使最低油/水界面張力達0.07mN/m，較未經氧化預處理組穩定時間明顯延長。紅外光譜(FT-IR)分析表明了堿木質素改性前后結構的變化。

在石油資源日趨緊張的情況下，提高石油采收率已成為石油工業關注的熱點問題。在化學驅油中，表面活性劑的應用可提高原油采收率，因此表面活性劑驅油技術在三次采油中有了較快發展。木質素來源廣泛、價格低廉，且分子結構中含有多種活性官能團，可用于合成驅油用表面活性劑以及其他多種表面活性劑。Morrow對堿木質素進行烷基化、氧化或烷基化、磺化的改性研究，使產品的性能有了很大改進，油/水界面張力可達0.1mN/m。張統明等通過對堿木質素改性得到三次采油用在石油資源日趨緊張的情況下，提高石油采收率已成為石油工業關注的熱點問題。在化學驅油中，使用時能使油/水之間的瞬時界面張力最低達到0.0001~0.001mN/m。本研究探索了過氧化氫氧化處理堿木質素，然后再高溫磺化、胺化、烷基化合成表面活性劑的改性路線。首先考察了預處理條件對合成表面活性劑表面張力的影響，進一步考察了堿、表面活性劑質量分數對油/水界面張力的影響，并與同條件下未經氧化預處理合成的表面活性劑的油/水界面張力對比。

1實驗部分

1.1主要試劑與儀器

堿木質素干粉，工業級，由山東某造紙廠提供;過氧化氫(30%)、無水亞硫酸鈉、乙二胺、甲醛、溴代十六烷、無水乙醇，均為分析純。

Delta-8全自動高通量表面張力儀（芬蘭）;SVT20N視頻旋轉滴張力儀(瑞士);傅里葉紅外光譜儀FTS-470，美國。

1.2改性方法

稱取10g堿木質素于三口燒瓶中，加50mL水，攪拌使其完全溶解，然后加入過氧化氫預處理，在設定溫度反應結束后，再冷卻加稀酸調pH值至3以下，將析出沉淀過濾干燥即為氧化處理后堿木質素。

堿木質素經上述過氧化氫預處理后，與無水亞硫酸鈉在180℃下反應30min，得木質素磺酸鹽，再與乙二胺、甲醛在80℃胺化4h，最后與長鏈鹵代烴如溴代十六烷在80℃胺烷基化5h，即得合成表面活性劑。

1.3表面張力的測定

Delta-8全自動高通量表面張力儀測定，測定溫度為室溫，表面活性劑質量分數1%以內。

1.4油/水界面張力的測定

由SVT20N視頻旋轉滴張力儀65℃下測定孤島原油油/水界面張力。

2結果與討論

2.1預處理對合成表面活性劑表面張力的影響

2.1.1過氧化氫用量影響

過氧化氫與堿木質素的質量比為0.5:10~2:10，在70℃處理堿木質素30min，然后經磺化、胺化、烷基化合成表面活性劑，H?O?用量對表面張力的影響如圖1所示。由圖1可見，隨著表面活性劑質量分數的增大表面張力均逐漸降低，并且，隨著過氧化氫用量的增大，表面活性劑的表面張力呈先降低后增大，當過氧化氫與堿木質素的質量比為1:10時表面張力較低，表面活性劑質量分數為0.9%的溶液表面張力可達到28mN/m，與同濃度下堿木質素的表面張力相比，降低了約20mN/m。

2.1.2預處理溫度影響

過氧化氫與堿木質素的質量比為1:10，在60~80℃處理堿木質素30min后合成表面活性劑。表面張力-質量分數的曲線如圖2所示。由圖2可見，隨著溶液質量分數的增大表面張力均逐漸降低，比較不同溫度過氧化氫處理后合成表面活性劑的表面張力發現，隨著氧化處理溫度的升高，表面張力呈先降低后升高趨勢，當70℃處理時效果較好，表面活性劑質量分數為0.9%的溶液表面張力可達到28mN/m。