《油田基礎(chǔ)化學(xué)》課件-第九章 表面活性劑

第九章

表面活性劑一表面活性劑的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)二表面活性劑的分類三表面活性劑的稀溶液和濃溶液四表面活性劑的HLB值五表面活性劑的重要作用第九章表面活性劑第九章表面活性劑油田用表面活性劑中，鉆井用表面活性劑用量最大，約占油田用表面活性劑的60%左右。一表面活性劑的定義表面現(xiàn)象包括：表面張力、表面吸附、毛細(xì)現(xiàn)象。（一）表面張力垂直作用于液體表面單位長度上的收縮力為液體的表面張力，用γ表示。

γ=F/lF：垂直作用于液體表面的收縮力，N；

l：液體表面的長度，m；

γ：液體的表面張力，N/m。一表面活性劑的定義

表面張力的小游戲：準(zhǔn)備一杯水（把水加到杯子的邊緣處，目視水至杯口齊平處），16枚1元的硬幣（也可以更多）。然后是這個(gè)游戲的規(guī)則，和朋友每人一次向杯子里輪流投放硬幣，每次投放硬幣數(shù)沒有限制，可以一次放進(jìn)1枚，可以2或3枚，或者更多，直到誰先把水溢出杯子為止。投放硬幣的時(shí)候用拇指和食指捏住硬幣輕輕的放進(jìn)盛滿水的杯子。最高記錄是一次投放了82枚1元硬幣。一表面活性劑的定義一表面活性劑的定義（二）表面吸附溶液內(nèi)部的物質(zhì)，自發(fā)的自溶液內(nèi)部擴(kuò)散到溶液界面從而降低界面張力的現(xiàn)象稱為吸附作用。eg：水溶液中加入肥皂會(huì)大大降低水界面的界面張力，達(dá)到去污效果。

為什么肥皂能使溶液表面張力降低？

不同物質(zhì)溶于水后，溶液的表面張力與濃度的變化情況見下圖：一表面活性劑的定義1γ隨著溶液濃度的增加而略有上升；

eg：NaCl、KOH、KNO3等無機(jī)鹽和多羥基有機(jī)物。

2γ隨著溶液濃度的增加而緩慢下降；

eg：乙醇、乙酸等低分子量極性有機(jī)物

3在溶液濃度較低時(shí)，γ隨著溶液濃度的增加而急劇下降，后趨于下降很慢或趨于穩(wěn)定。

eg：肥皂、洗衣粉、油酸鈉等一表面活性劑的定義

第2和3類物質(zhì)統(tǒng)稱為表面活性物質(zhì)。它們都能使溶液的表面張力降低。第3類物質(zhì)稱為表面活性劑。表面活性劑是指加入少量就能使溶液表面張力顯著降低的化合物。

eg：關(guān)于表面活性劑的敘述中哪一條是正確的

A．能使溶液表面張力降低的物質(zhì)

B．能使溶液表面張力增加的物質(zhì)

C．能使溶液表面張力不改變的物質(zhì)

D．能使溶液表面張力急劇下降的物質(zhì)

E．能使溶液表面張力急劇上升的物質(zhì)答案：（D）一表面活性劑的定義二表面活性劑的結(jié)構(gòu)

活性劑是由親水基和親油基匹配而成，即活性劑分子具有兩親性。H-C-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-HHC-COONaHH以活性劑肥皂硬脂酸鈉為例：C17H35COONa肥皂親水基為-COONa，親油基為-C17H35通常用來描述活性劑分子。為非極性端CH鏈為親油基、為極性端為親水基?？蓪憺镽-X。二表面活性劑的結(jié)構(gòu)

肥皂加入水中，水面處形成一層表面活性劑的薄膜，降低了水與空氣的接觸，從而使溶液的表面張力降低。

受水分子吸引的一端稱為親水基（或憎油基）。受水分子排斥的一端稱為親油基（或憎水基）。

親水基：-SO3-，-OSO3-，-CN，-COO-，-CO-NH-，-OH，銨基，磷酸基、-SH巰基，鹵素，-CH2CH2O-氧乙稀基。

親油基：R-，R-Ph-，烷基萘基，聚硅氧基，烷基酮基等。R為C8-18的烷基。為什么表面活性劑能大大降低表面張力？第一，表面活性劑極性部分替換表面的水分子，相內(nèi)部對表面的吸引力減小了。第二，當(dāng)活性劑非極性部分伸向氣相時(shí)，油相對表面層吸引力增大了。故表面活性劑在界面的吸附能大大的降低表面張力。WaterOil三表面活性劑的性質(zhì)四表面活性劑的分類1.離子型2.非離子型陽離子型陰離子型兩性型表面活性劑以親水基團(tuán)是否是離子型及其類別為主要依據(jù)分類陰離子表面活性劑RCOONa 羧酸鹽R-OSO3Na 硫酸酯鹽R-SO3Na 磺酸鹽R-OPO3Na2

磷酸酯鹽四表面活性劑的分類它可以在水中電離，起活性作用的是陰離子。四表面活性劑的分類（一）陰離子型表面活性劑

1羧酸鹽型

①通式：(RCOO-)nMn+脂肪酸鹽，由有機(jī)酸根負(fù)離子與金屬離子組成。②分類：一價(jià)金屬皂(鉀、鈉皂)；二價(jià)或多價(jià)皂(鉛、鈣、鋁皂)；有機(jī)胺皂(三乙醇胺皂)③性質(zhì)：具有良好的乳化能力，易被酸及多價(jià)鹽破壞，電解質(zhì)使之鹽析。④應(yīng)用：具有一定的刺激性，只供外用。2磺酸鹽型

①通式：RSO3-M+

②分類：脂肪族磺酸化物，如烷基磺酸鹽：R-SO3M；烷基芳基磺酸化物，石油磺酸鹽：RAr-SO3M；烷基苯磺酸化物，烷基苯磺酸鹽；膽酸鹽，如牛磺膽酸鈉。③性質(zhì)：水溶性,耐酸、鈣、鎂鹽性比硫酸化物差,不易水解。④應(yīng)用：用作胃腸脂肪的乳化劑和單脂肪酸甘油酸的增溶劑；較好的洗滌劑。四表面活性劑的分類四表面活性劑的分類磺酸鹽型

十二烷基苯磺酸鈉十六烷基磺酸鈉四表面活性劑的分類3硫酸酯鹽型

①通式：ROSO3-M+②分類：硫酸化油(硫酸化蓖麻油稱土耳其紅油)；高級脂肪醇硫酸脂(十二烷基硫酸鈉,優(yōu)秀的發(fā)泡劑)。③性質(zhì)：可與水混溶，為無刺激的去污劑和潤濕劑；乳化性很強(qiáng)，穩(wěn)定、耐酸、鈣，易與一些高分子陽離子藥物發(fā)生沉淀。④應(yīng)用：代替肥皂洗滌皮膚；有一定刺激性，主要用于外用軟膏的乳化劑。有時(shí)也用于片劑等固體制劑的潤濕劑或增溶劑。四表面活性劑的分類四表面活性劑的分類十六烷基硫酸酯鈉十六烷基磷酸酯鈉四表面活性劑的分類

國內(nèi)外油田應(yīng)用的表面活性劑主要是以鈉鹽為主的陰離子表面活性劑，此類表面活性劑界面活性劑較高，在地層中吸附量小，但耐鹽性能較差。

陰離子表面活性劑多用于起泡、乳化、防蠟、油井增產(chǎn)、水井增注、提高油層采收率等，用途較為廣泛。

陽離子表面活性劑R-NH2·HCl

伯胺鹽

CH3|R-N-HCl

仲胺鹽|H

CH3|R-N-HCl

叔胺鹽|

CH3

CH3|R-N+-CH3Cl-

季胺鹽|CH3四表面活性劑的分類在水中電離以后，起活性作用的是陽離子。（二）陽離子表面活性劑

1結(jié)構(gòu)：含有一個(gè)五價(jià)氮原子。

2特點(diǎn)：水溶性大，在酸性和堿性溶液中較穩(wěn)定具有良好的表面活性和殺菌作用。

3應(yīng)用：殺菌；防腐；皮膚、粘膜手術(shù)器械的消毒。

4常用藥物：①苯扎氯銨(潔爾滅)；②苯扎溴銨(新潔爾滅)–殺菌劑。四表面活性劑的分類四表面活性劑的分類2、季銨鹽型：十二烷基三甲基氯化銨

3、吡啶鹽型：十二烷基氯化吡啶鹽四表面活性劑的分類

陽離子表面活性劑由于在地層易發(fā)生吸附和沉淀、不易產(chǎn)生超低界面張力、毒性較大等劣勢使其在油田的應(yīng)用受到限制。

陽離子表面活性劑水溶液有很強(qiáng)的殺菌作用，油田上廣泛用于殺菌、消毒等，尤其是含芐基的季胺鹽是公認(rèn)的殺菌劑。

1、粘土/頁巖穩(wěn)定劑：陽離子型表面活性劑在水中解離后產(chǎn)生具有表面活性的陽離子，可以吸附在粘土和巖石表面，中和其表面的負(fù)電荷并使表面反轉(zhuǎn)為親油表面而起到抑制頁巖/粘土的膨脹和分散的作用，從而穩(wěn)定井壁。

如：環(huán)氧丙基三甲基氯化銨、芐基三甲基氯化銨、烷基氯化吡啶、1-氨乙基-2-十七烷基咪唑啉鹽酸鹽等

2、緩蝕劑：緩蝕劑含有氮/硫等元素，這些元素最外層均有未成鍵的電子對，可以進(jìn)入金屬結(jié)構(gòu)的空間軌道形成配位體，可在金屬表面以物理吸附或化學(xué)吸附的方式形成吸附膜，隔離腐蝕性介質(zhì)，從而達(dá)到防止金屬腐蝕的目的。

鉆井液的腐蝕主要有氧腐蝕、鹽腐蝕以及二氧化碳、硫化氫氣體腐蝕等。

鉆井液常用的緩蝕劑主要是雜環(huán)類，以咪唑琳型為主。

酸化壓裂用緩蝕劑主要有多乙烯多胺、季銨鹽、咪唑琳及其衍生物等。

油田水處理用緩蝕劑主要有烷基三甲基氯化銨、烷基氯化吡啶、咪唑琳類季按鹽如1-聚氧乙烯基-2-全氟辛烷基碘化咪唑琳等。四表面活性劑的分類3、泥漿降濾失劑：泥槳降濾失劑主要是高分子陽離子表面活性劑，如聚季銨鹽聚合物，也可與非離子聚合物復(fù)配使用。

這類陽離子泥漿體系具有強(qiáng)抑制性，適用于強(qiáng)造漿、易坍塌井段。

4、絮凝劑：常用類型為烷基氯化吡啶等。

5、選擇性堵水劑：常用的陽離子表面活性劑有烷基胺乙酸鹽、烷基氯化吡啶、陽離子改性淀粉等。6、乳化劑、破乳劑：季銨鹽類陽離子表面活性劑具有優(yōu)良的破乳性能。7、殺菌劑、水溶性清蠟防蠟劑、油水井酸化處理用防乳化劑等。

四表面活性劑的分類兩性表面活性劑R-NHCH2-CH2COOH氨基酸型

CH3|R-N+-CH2COO-

甜菜堿型|CH3四表面活性劑的分類（三）兩性離子型表面活性劑分子結(jié)構(gòu)上同時(shí)具有正負(fù)電荷基團(tuán)的表面活性劑，隨介質(zhì)的pH可成陽或陰離子型，分為非離子-陰離子型、非離子-陽離子型、陰離子-陽離子型。常用品種：卵磷脂、氨基酸型（

R-NHCH2-CH2COOH）和甜菜堿型兩性離子型表面活性劑。最大優(yōu)點(diǎn)：適用于任何PH溶液，在等電點(diǎn)時(shí)也無沉淀。性質(zhì)：堿性水溶液中呈陰離子性質(zhì)，起泡性良好、去污力亦強(qiáng)；酸性水溶液中呈陽離子性質(zhì)，殺菌力很強(qiáng)，毒性小。采油中，兩性活性劑主要用于緩蝕、殺菌、乳化、抑制粘土膨脹和提高油層采收率。兩性離子型表面活性劑雖然性能良好，但成本較高。四表面活性劑的分類1、非離子--陰離子型聚氧乙烯烷基醇醚硫酸酯鈉四表面活性劑的分類2、非離子--陽離子型二聚氧乙烯基烷基甲基氯化銨：3、陰離子--陽離子型烷基二甲基銨丙酸鹽：四表面活性劑的分類R-(C6H4)-O(C2H4O)nH

烷基酚聚氧乙烯醚非離子表面活性劑R2N-(C2H4O)nH

聚氧乙烯烷基胺R-CONH(C2H4O)nH

聚氧乙烯烷基酰胺R-COOCH2(CHOH)3H

多元醇型R-O-(CH2CH2O)nH 脂肪醇聚氧乙烯醚四表面活性劑的分類在水中不電離，極性基部分大多由聚氧乙烯基構(gòu)成，所含的聚氧乙烯基的數(shù)目決定它的親水性能。氧乙烯氧丙烯（四）非離子型表面活性劑

1結(jié)構(gòu)組成①親水基團(tuán)(甘油、聚乙二醇、山梨醇)；②親油基團(tuán)(長鏈脂肪酸、長鏈脂肪醇、烷基或芳基)；③酯鍵、醚鍵

2性質(zhì)于應(yīng)用非離子表面活性劑耐鹽、耐硬水能力強(qiáng)，具有良好的乳化性能和良好的驅(qū)油效果，但一些非離子表面活性劑對溫度敏感，并且對環(huán)境有一定的污染，使用時(shí)受到一些限制，主要用于起泡、乳化、防蠟、緩蝕、油井增產(chǎn)、水井增注、提高油層采收率等。四表面活性劑的分類1脂肪酸甘油酯

主要有脂肪酸單甘油酯和脂肪酸二甘油酯。性質(zhì)：不溶于水，在水、熱、酸、堿及酶等作用下易水解成甘油和脂肪酸，HLB3-4，表面活性弱。應(yīng)用：主要用作W/O型輔助乳化劑。四表面活性劑的分類2多元醇型

（1）蔗糖脂肪酸酯，簡稱蔗糖酯，是蔗糖和脂肪酸反應(yīng)生成的一大類化合物。根據(jù)脂肪酸取代數(shù)不同分為：單酯、二酯、三酯及多酯。性質(zhì)：溶于丙二醇、乙醇，但不溶于水和油；在酸、堿及酶等作用下易水解成蔗糖和脂肪酸，HLB5-13，表面活性弱。應(yīng)用：主要用作O/W型乳化劑、分散劑。四表面活性劑的分類（2）脂肪酸山梨坦：司盤類[Spans]

即脫水山梨醇脂肪酸酯，是山梨糖醇及其單酐和二酐+各種脂肪酸→Spans(混合物)

根據(jù)脂肪酸品種數(shù)量不同分為：應(yīng)用：HLB1.8-3.8，因其親油性較強(qiáng)，一般用作水/油乳劑的乳化劑。用于搽劑，軟膏，亦可作為乳劑的輔助乳化劑。Span-20-40-60-65-80-85脂肪酸單月桂單棕櫚單硬脂三硬脂單油三油四表面活性劑的分類四表面活性劑的分類失水山梨糖醇脂肪酸酯（司盤型）

（3）聚山梨酯(polysorbate)：吐溫[Tweens]

即聚氧乙烯脫水山梨醇脂肪酸酯，脫水山梨醇脂肪酸酯+環(huán)氧乙烷→Tweens(親水性化合物)。因也有一次和二次脫水，故為混合物。脂肪酸品種和數(shù)量不同分為：

應(yīng)用：親水性大大增加，為水溶性表面活性劑，用作增溶劑、乳化劑、分散劑和潤濕劑。Tween-20-40-60-65-80-85脂肪酸單月桂單棕櫚單硬脂三硬脂單油三油四表面活性劑的分類吐溫型非離子活性劑屬于混合型的，聚氧乙烯失水山梨糖醇醚脂肪酸酯：四表面活性劑的分類

3聚氧乙烯型（1）聚氧乙烯脂肪酸酯：賣澤類[Myrj]

系聚乙二醇與長鏈脂肪酸縮合而成的酯。

通式：R·COO·CH2(CH2OCH2)nCH2·OH

因n不同，產(chǎn)品常用的有：

Myri-45-49-51-52-53

應(yīng)用：具有較強(qiáng)水溶性，乳化能力強(qiáng)，作增溶劑和油/水型乳化劑。常用的有polyoxyl40stearate(聚氧乙烯40硬脂酸酯)。四表面活性劑的分類四表面活性劑的分類聚氧乙烯脂肪酸酯（2）聚氧乙烯脂肪醇醚

系聚乙二醇與脂肪醇縮合而成的醚。通式:R·O·(CH2OCH2)nH

產(chǎn)品有:a芐澤類(Brij)，如Brij-30和-35分別為不同分子量的聚乙二醇與月桂醇的縮合物，n為10-20時(shí)作油/水乳化劑。

b西土馬哥(Cetomacrogol)為聚乙二醇與十六醇的縮合物。四表面活性劑的分類c平平加O(PerogolO)為15單位氧乙烯與油醇的縮合物。

d埃莫爾弗(Emlphor)為一類聚氧乙烯蓖麻油化合物，由20個(gè)單位以上的氧乙烯與油醇縮合而成。Emlphor易溶于水和醇及多種有機(jī)溶劑，HLB12-18，具有較強(qiáng)親水性，乳化能力強(qiáng)，作增溶劑和油/水型乳化劑。如CremophoreEL為聚氧乙烯蓖麻油甘油醚，氧乙烯單位為35-40，HLB12-14。四表面活性劑的分類醚型聚氧乙烯烷基醇醚（平平加型）聚氧乙烯辛基醇醚-10四表面活性劑的分類（2）聚氧乙烯烷基苯酚醚：OP型聚氧乙烯辛基苯酚醚-10四表面活性劑的分類非離子活性劑性質(zhì)穩(wěn)定，不受PH值和鹽的影響，應(yīng)用范圍廣，是具有發(fā)展前途的活性劑。

4高分子活性劑聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物即泊洛沙姆(poloxamer)，商品名普朗尼克(Pluronic)。通式：HO(C2H4O)a-(C3H6O)b-(C2H4O)cH

性質(zhì)：為淡黃色液體或固體；分子量1000-14000；HBL0.5-30；隨聚氧丙烯比例增加，則親油性增強(qiáng)；隨聚氧乙烯比例增加，則親水性增強(qiáng)；具有乳化、潤濕、分散、起泡和消泡等多種優(yōu)良性能，但增溶能力較弱。四表面活性劑的分類分子量通常在幾千甚至高達(dá)數(shù)十萬。如聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚：（是目前廣泛使用的原油破乳劑）四表面活性劑的分類eg:下列屬于非離子型表面活性劑的是()A、膽酸鈉B、吐溫80C、卵磷酯

D、油酸三乙醇胺E、十二烷基硫酸鈉答案：（B)eg：下列屬于陰離子型表面活性劑的是()A、泊洛沙姆B、苯扎氯銨C、司盤65D、蔗糖脂肪酸酯E、十六烷基硫酸鈉

答案（E）四表面活性劑的分類eg：吐溫類表面活性劑的化學(xué)名稱應(yīng)是()A、失水山梨醇脂肪酸酯類

B、三油酸甘油酯類

C、山梨醇脂肪酸酯類

D、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯類

E、聚乙烯脂肪酸酯類答案（D）四表面活性劑的分類

相對于聚氧乙烯類表面活性劑，目前油田研究和應(yīng)用較多的是Span、Tween系列多元醇型表面活性劑以及烷醇酰胺類。

多元醇類非離子表面活性劑Tween80在勝利油田的應(yīng)用：最佳ASP復(fù)合驅(qū)驅(qū)油體系配方為1.0%堿+0.3%Tween80+0.1%3530S（HPAM），其油水界面張力可降為4.61*10-4mN/m。Tween80水溶性較好。四表面活性劑的分類四表面活性劑的分類

重點(diǎn)：1、表面活性劑的結(jié)構(gòu)2、表面活性劑的性質(zhì)3、表面活性劑的分類五表面活性劑溶液表面活性劑濃度對水界面張力的影響1極稀溶液溶液中表面活性劑的含量很低，接近純水狀態(tài)，空氣與溶液直接接觸，ST下降不多；

2稀溶液表面活性劑聚集在溶液表面上，使空氣與溶液的接觸減少，ST急劇下降；

3臨界膠束濃度溶液溶液表面上形成一層表面活性劑單分子膜，在溶液內(nèi)部形成膠束。

4大于臨界膠束濃度的溶液溶液表面上的表面活性劑單分子膜不再變化，溶液內(nèi)部形成了大量的膠束。五表面活性劑溶液

臨界膠束濃度

(criticalmicellconcentrationCMC)

表面活性劑分子締合形成膠束的最低濃度。簡稱“CMC”

膠束

(micelles)

當(dāng)溶液內(nèi)表面活性劑分子數(shù)目不斷增加時(shí)，其疏水部分相互吸引，締合在一起，親水部分向著水，幾十個(gè)或更多分子締合在一起形成締合的粒子，稱為膠束。五表面活性劑溶液

隨著親水基不同和濃度不同，形成的膠束可呈現(xiàn)棒狀、層狀或球狀等多種形狀。五表面活性劑溶液五表面活性劑溶液五表面活性劑溶液五表面活性劑溶液六表面活性劑的HLB值（一）HLB值定義（HydrophilicLipophilicBalance）

HLB值是指親水親油平衡值，衡量表面活性劑的親水能力與親油能力的平衡關(guān)系。

HLB大于7，親水，越大親水能力越強(qiáng)；HLB值小于7，親油，越小親油能力越強(qiáng)；等于7，親水親油能力相等。HLB值是一個(gè)相對的數(shù)值，規(guī)定：油酸的HLB值為1，油酸鈉的HLB值為18，石蠟HLB為0，十二烷基硫酸鈉HLB為40.0

HLB值是表面活性劑分子特有的指定值，故混合后表面活性劑的HLB值具有加和性。（二）HLB值的測定——乳化實(shí)驗(yàn)法若親油活性劑油酸的HLB值定義為1，親水活性劑油酸鈉的HLB值定義為18。1、

用標(biāo)準(zhǔn)表面活性劑配制5組不同比例的混合表面活性劑溶液如表所示。

序號混合表面活性劑混合活性劑的HLB油酸，%油酸鈉，%160401×0.6+18×0.4=7.8240601×0.4+18×0.6=11.2330701×0.3+18×0.7=12.9420801×0.2+18×0.8=14.6510901×0.1+18×0.9=16.3六表面活性劑的HLB值2、

（1）將煤油與上述5組混合表面活性劑溶液配制成O/W型乳狀液，選取乳狀液穩(wěn)定性最好的一組。將混合表面活性劑的HLB值作為煤油乳化成乳狀液所需的HLB值。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)第三組乳狀液的穩(wěn)定性最好，故煤油乳化所需HLB為12.9。

（2）在第3組混合表面活性劑溶液的比例3：7附近再加配幾種混合表面活性劑，重復(fù)乳化實(shí)驗(yàn)，求得更準(zhǔn)確一些的煤油乳化成O/W型乳狀液所需的HLB值。實(shí)驗(yàn)測得：HLB值為12.5。六表面活性劑的HLB值3、

將待測表面活性劑與油酸鈉配制成不同比例的混合表面活性溶液，并用它來乳化煤油，測得某比例（x：y）混合表面活性劑溶液對煤油有最好乳化效果，于是以此比例計(jì)算待測表面活性劑的HLB值。

18x/(x+y)+HLBy/(x+y)=12.5x,y已知，求HLB值。

注意：每種油乳化所需的HLB值是兩個(gè)，一個(gè)是乳化成油包水型乳狀液所需的HLB值，另一個(gè)是乳化成水包油型乳狀液所需的HLB值。六表面活性劑的HLB值六表面活性劑的HLB值（三）計(jì)算法測定活性劑的HLB值

1基數(shù)法

用于計(jì)算陰離子表面活性劑的HLB值。

HLB=∑親水基+∑親油基+7

∑親水基：表面活性劑中親水基基數(shù)總和；

∑親油基：表面活性劑中親油基基數(shù)總和。常見的親水基和常見的親油基基數(shù)見P191六表面活性劑的HLB值eg：計(jì)算十二烷基硫酸鈉的HLB值。解：CH3(CH2)11OSO3Na

HLB=∑親水基+∑親油基+7=38.7+（-0.475）+（-0.475）×11+7=40eg：計(jì)算十二烷基磺酸鈉的HLB值。解：CH3(CH2)11SO3NaHLB=∑親水基+∑親油基+7=11.0+（-0.475）+（-0.475）×11+7=12.3eg：計(jì)算硬脂酸鈉的HLB值。解：CH3(CH2)16COONa（十八酸鈉）

HLB=∑親水基+∑親油基+7=19.1+（-0.475）+（-0.475）×16+7=18.0六表面活性劑的HLB值2質(zhì)量百分?jǐn)?shù)法

用于計(jì)算非離子表面活性劑的HLB值。

HLB=親水基相對分子質(zhì)量/總分子質(zhì)量×20eg：計(jì)算聚氧乙烯十二醇醚-5的HLB值。解：CH3(CH2)11O(CH2CH2O)5H

親水基：-O(CH2CH20)5H237

親油基：CH3(CH2)11-169HLB=237/(237+169)×20=11.7eg：計(jì)算聚氧乙烯壬基酚醚-10的HLB值。解：CH3(CH2)8-(C6H4)-O(CH2CH2O)10H

親水基：-O(CH2CH2O)10H457

親油基：CH3(CH2)8-(C6H4)-203HLB=457/(457+203)×20=13.9六表面活性劑的HLB值eg：計(jì)算聚氧乙烯硬脂酸酯-40的HLB值。解：CH3(CH2)16COO(CH2CH2O)40H

親水基：-COO(CH2CH2O)40H1805

親油基：CH3(CH2)16-239HLB=1805/(1805+239)×20=17.6六表面活性劑的HLB值（四）HLB值的應(yīng)用根據(jù)需要，可根據(jù)HLB值選擇合適的表面活性劑。例如：HLB值在2～6之間，可作油包水型的乳化劑；8～10之間作潤濕劑；12～18之間作為水包油型乳化劑。HLB值02468101214161820

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石蠟W/O乳化劑

潤濕劑

洗滌劑

增溶劑|

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O/W乳化劑作業(yè)：

一、什么是HLB值

二、什么是臨界膠束濃度

三、計(jì)算

由甲、乙、丙三種活性劑組成混合活性劑，已知甲活性劑質(zhì)量占混合活性劑質(zhì)量的40%，乙占

50%，丙占10%，甲活性劑HLB＝8，乙活性劑HLB＝12，混合活性劑的HLB值要求為10.6，那么丙活性劑的HLB值應(yīng)為多少才能保證要求呢？六表面活性劑的HLB值七表面活性劑的應(yīng)用表面活性劑的用途極廣，主要有五個(gè)方面：（一）起泡作用

1起泡作用是指活性劑使泡沫易于產(chǎn)生并在產(chǎn)生后有一定穩(wěn)定性的作用，具有這種作用的活性劑叫起泡劑。

2起泡機(jī)理

（1）降低了氣-液界面張力，使泡沫體系相對穩(wěn)定；

（2）在液膜上形成雙層吸附，親水基在液膜內(nèi)形成水化層，液相粘度增高，使液膜穩(wěn)定；（3）離子表面活性劑電離使泡沫帶電，它們之間相互斥力阻礙了它們的接近和聚集。七表面活性劑的應(yīng)用3作為發(fā)泡劑分子結(jié)構(gòu)的要求

—R要有足夠的長度，而且烴鏈?zhǔn)钦龢?gòu)的，活性劑分子的親水基有較強(qiáng)的極性。從液膜的保護(hù)膜要牢固出發(fā)，要求活性劑分子的雙吸附層強(qiáng)度要大，因此—R要有足夠的長度，而且烴鏈?zhǔn)钦龢?gòu)的，以增大活性劑分子間的吸引力，使吸附層強(qiáng)度增大。當(dāng)然烴鏈不能太長，否則影響水中的溶解。從液膜的排液速度小出發(fā)，要求活性劑分子的親水基有較強(qiáng)的極性，即水化要好，以增加束縛水，提高粘度。七表面活性劑的應(yīng)用常見親水基團(tuán)的極性強(qiáng)弱順序：后二者極性小，不做發(fā)泡劑，反作消泡劑。七表面活性劑的應(yīng)用一般淡水中的發(fā)泡劑為：

七表面活性劑的應(yīng)用4消泡劑的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

烴鏈短，帶支鏈，親水基的極性弱，并要求活性劑（消泡劑）的活性高。對消泡劑的分子結(jié)構(gòu)要求：烴鏈短，帶支鏈?zhǔn)刮綄游綇?qiáng)度弱；親水基的極性弱，使水化差、水化膜薄，并要求活性劑（消泡劑）的活性高，加入泡沫中，能頂替發(fā)泡劑分子。氣泡和泡沫與泥漿的關(guān)系密切有利的一面：鉆低壓井時(shí)可以用泡沫泥漿以降低泥漿的比重，保護(hù)產(chǎn)層。不利的方面：如泥漿遇到氣侵時(shí)比重會(huì)迅速下降，泥漿柱壓力下降到一定程度時(shí)會(huì)引起井噴事故，此時(shí)必須及時(shí)消泡。七表面活性劑的應(yīng)用泥漿中常用的消泡劑：七表面活性劑的應(yīng)用泥漿遇到氣侵時(shí)，必須迅速消泡，除加入消泡劑外，還可以配合機(jī)械方法如泡沫浮在液面上，可以用擋板除去。同時(shí)泥漿性能要降粘、降切，使氣泡升到液面上，有利于消泡。七表面活性劑的應(yīng)用3應(yīng)用（1）礦物浮選（2）泡沫滅火（3）泡沫驅(qū)：以泡沫作為驅(qū)油劑的驅(qū)油法。泡沫驅(qū)所用的起泡劑有：烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、聚氧乙烯烷基醇醚-15、聚氧乙烯烷基苯酚醚-10等。起泡劑中還可以加入少量的聚合物提高水的粘度，從而提高泡沫穩(wěn)定性。

泡沫驅(qū)提高原油采收率機(jī)理：

（1）賈敏效應(yīng)疊加機(jī)理;(2)增粘機(jī)理（3）稀表面活性劑體系驅(qū)油機(jī)理七表面活性劑的應(yīng)用（二）乳化作用

1乳狀液

乳狀液(emulsions)是指兩種互不相溶的液體，其中一種液體以小液滴狀態(tài)分散在另一種液體中所形成的非均相分散體系。組成：分散相（內(nèi)相，不連續(xù)相）與分散介質(zhì)（外相，連續(xù)相）乳狀液是多相分散系統(tǒng)，具有很大的液-液界面，因而有高的界面能，是熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)，其中的液珠有自發(fā)合并的傾向。如果液珠相互合并的速率很慢，則認(rèn)為乳狀液具有一定的相對穩(wěn)定性

七表面活性劑的應(yīng)用乳狀液不穩(wěn)定的幾種方式七表面活性劑的應(yīng)用乳狀液形成過程高速攪拌乳狀液形成七表面活性劑的應(yīng)用乳狀液形成機(jī)理以硬脂酸的皂類為例：皂分子具有兩親結(jié)構(gòu)，烴鏈?zhǔn)怯H油的，而離子型基團(tuán)羧基（-COO-）是親水的。因此當(dāng)皂類分子存在于油水混合物中時(shí)，其分子會(huì)在油水界面濃集并且定向排列，將其親水端伸向水中，親油端伸向油中，從而導(dǎo)致界面張力顯著降低，有利于乳狀液的形成。離子基團(tuán)烴鏈七表面活性劑的應(yīng)用水油一元金屬皂一元金屬皂分子只有一個(gè)烴鏈，這類分子在油水界面上定向排列趨向于形成一個(gè)凹形油面，因而有利于形成“水包油型乳狀液”；七表面活性劑的應(yīng)用水油二元金屬皂二元金屬皂分子含有兩個(gè)烴鏈，它們在油水界面上排列容易形成一個(gè)凸形油面，有利于形成“油包水型乳狀液?！逼弑砻婊钚詣┑膽?yīng)用一元金屬皂一元金屬皂分子只有一個(gè)烴鏈，這類分子在油水界面上定向排列趨向于形成一個(gè)凹形油面，因而有利于形成“水包油型乳狀液”；二元金屬皂二元金屬皂分子含有兩個(gè)烴鏈，它們在油水界面上排列容易形成一個(gè)凸形油面，有利于形成“油包水型乳狀液?！倍ㄏ蛐ㄐ屠碚摚簩⑷榛瘎┓肿颖扔鞒蓛深^大小不同的楔子，如果要求分子兩端都排列緊密和穩(wěn)定，那么截面小的一端總是指向分散相，截面大的一端留在分散介質(zhì)中。七表面活性劑的應(yīng)用一元金屬皂水油水油離子基團(tuán)烴鏈七表面活性劑的應(yīng)用水油水油水包油型乳狀液一元金屬皂水油七表面活性劑的應(yīng)用二元金屬皂水油水油油包水型乳狀液油水油

乳狀液的類型七表面活性劑的應(yīng)用——水為連續(xù)相，油分散在其中，如牛奶?！蜑檫B續(xù)相，水分散在其中，如含水原油。乳狀液水包油型乳狀液（O/W）油包水型乳狀液(W/O)多重乳狀液——分散相的液滴中包含有連續(xù)相液體的細(xì)小液珠。多重乳狀液七表面活性劑的應(yīng)用

此外，微乳狀液也得到了廣泛的注意，它是介于乳狀液與膠團(tuán)溶液之間的分散體系。多重乳狀液水包油包水型

（W/O/W）油包水包油型

（O/W/O）——油分散在水相中，而油滴中又有小水珠?！稚⒃谟拖嘀?，而水滴中又含有小油珠。

多重乳狀液可用于分離有機(jī)烴，處理廢水，固定酶，延長藥物釋放等方面。應(yīng)用

（2）按大小來分

a普通乳液(emulsion)：1～100

m，乳白色不透明液體。

b亞納米乳液(subnanoemulsion)：又稱亞微乳(submicroemulsion)，0.1～0.5

m，常作為胃腸外給藥的載體，如環(huán)孢菌素靜脈注射脂肪乳。

c納米乳液（nanoemulsion)：又稱微乳液(microemulsion)，10～100nm。

七表面活性劑的應(yīng)用O/W型乳劑和W/O型乳劑的區(qū)別

O/W型乳劑W/O型乳劑外觀乳白色油狀色近似稀釋可用水稀釋可用油稀釋導(dǎo)電性導(dǎo)電不導(dǎo)電或幾乎不導(dǎo)電水溶性顏料外相染色內(nèi)相染色油溶性顏料內(nèi)相染色外相染色七表面活性劑的應(yīng)用乳狀液的鑒別方法稀釋法：取少量乳狀液加入水中或油中，若乳狀液能在水中稀釋即為O/W型；在油中稀釋則為W/O型導(dǎo)電法：未加離子乳化劑，O/W型導(dǎo)電性比W/O型強(qiáng)染色法：在乳狀液中加入少許油溶性或水溶性的染料，在顯微鏡下觀察是內(nèi)相還是外相被染色七表面活性劑的應(yīng)用3乳狀液的形成條件1、互不相容的兩相：水相waterphase（W）—水或水溶液；

油相oilphase（O）—與水不相混溶的有機(jī)液體；2、兩種混合液中應(yīng)有乳化劑存在：乳化劑emulsifier—能降低界面張力的表面活性劑，防止油水分層的穩(wěn)定劑。3、要有形成乳化液的能量：強(qiáng)烈的攪拌、溫度、循環(huán)、流動(dòng)等七表面活性劑的應(yīng)用操作條件對乳狀液制備的影響(1)攪拌強(qiáng)度越高,乳狀液液滴平均粒徑越小,因而表觀粘度越大(2)隨攪拌時(shí)間的延長,乳狀液表觀粘度不斷上升,但上升幅度越來越小,最后趨于平衡(3)攪拌初期攪拌強(qiáng)度的影響大,隨時(shí)間的推移,不同攪拌強(qiáng)度的乳狀液的表觀粘度的差別增強(qiáng),達(dá)到最大值后開始減小,最終趨于同一平衡值(4)制備溫度越高,所得乳狀液的液滴越大,表觀粘度越小七表面活性劑的應(yīng)用4乳化劑主要作用降低界面張力形成定向楔的界面界面膜的穩(wěn)定作用固體粉末的穩(wěn)定作用七表面活性劑的應(yīng)用降低油、水兩相表面張力和表面自由能制備乳劑時(shí)不必消耗更大的能量穩(wěn)定的乳狀液分散分散相乳化劑分散介質(zhì)放置攪拌乳化劑保持一定的分散狀態(tài)和穩(wěn)定性。七表面活性劑的應(yīng)用(1)降低界面張力

“大頭”朝外形成兩種類型的乳狀液(2)形成定向楔的界面七表面活性劑的應(yīng)用(3)界面膜的穩(wěn)定作用乳化過程也是分散相液滴表面的成膜過程,界面膜機(jī)械強(qiáng)度越大、粘度越高，液滴相互碰撞時(shí)，膜被破壞的可能性越小。乳化劑在液滴表面上排列越整齊，乳化膜就越牢固，所形成的乳劑越穩(wěn)定。

常用乳化劑：(i)表面活性劑

(ii)一些天然物質(zhì)（蛋白質(zhì)、樹膠、皂素、磷脂等）

(iii)粉末狀固體七表面活性劑的應(yīng)用七表面活性劑的應(yīng)用(左)θ>90°,顆粒不能被水潤濕而更多地進(jìn)入油中，易生成W/O型(中)θ=90°,顆粒的親水親油性均等(右)θ<90°,顆粒能被水潤濕而更多地進(jìn)入水中，易生成O/W型(4)固體粉末的穩(wěn)定作用七表面活性劑的應(yīng)用乳狀液的類型主要取決于乳化劑在兩液相中的相對潤濕性與溶解度，使乳化劑潤濕或溶解得較多的一相是連續(xù)相，這就是Bancroft規(guī)則。七表面活性劑的應(yīng)用5對乳化劑分子結(jié)構(gòu)的要求

a.非極性烴鏈具有足夠的長度C10-C20，同時(shí)非極性的R—部分要求是正構(gòu)的。

b.對于水包油型的乳狀液，要求活性劑的HLB為8-18，親水乳化劑；對于油包水型乳狀液，要求活性劑的HLB為3.5-6，疏水乳化劑。

七表面活性劑的應(yīng)用常用的水包油型乳化劑有：烷基磺酸鈉（AS）；烷基苯磺酸鈉(ABS);聚氧乙烯烷基醇醚（平平加型）等。常用的油包水型乳化劑有：羧酸的金屬鹽(如硬脂酸鈣、硬脂酸鋁)等。

七表面活性劑的