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”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促進聚并；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促進油滴聚并。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，還有可能促進排液，從而促進聚并。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)作用后促進油滴聚并。兩性離子清水劑結(jié)構中同時存在陽離子基團和陰離子基團，部分陽離子基團和陰離子基團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)和硫酸根基團可能會與膠質(zhì)和瀝青質(zhì)中的含N和含S基團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，促進聚并；(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油滴聚并，溫度升高促進作用增強。非離子清水劑具有兩親結(jié)構，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。