1实验部分

1.1材料

阴离子表面活性剂内烯烃磺酸盐A⁃18、I⁃20由中国科学院理化技术研究所提供，纯度均大于95%，质量分数均为0.3%。其中，A⁃18的疏水烷基链呈近直链结构，I⁃20的疏水基团则具有较高的支链化程度，其结构式如图1所示。

图1内烯烃磺酸盐的结构式

二次蒸馏水，实验室自制，电阻率大于18.2MΩ⋅cm；CaCl2（分析纯）、NaCl（分析纯）、正构烷烃（纯度>99%），上海阿拉丁生化科技股份有限公司；原油样品取自我国胜利油田，油藏温度为85℃。

1.2设备与测试方法

采用旋转滴界面张力仪（Texas‑500C型，北京盛维科技有限公司）测定动态油水界面张力。实验以2μL正构烷烃或原油为内相，注入至充满表面活性剂溶液的石英玻璃管中；为了减小初始油滴尺寸差异带来的实验误差，油水体积比固定为1∶200。设定仪器转速为5000r/min，测试温度为（85±1）℃。当油滴长度和宽度均保持恒定时，即可认为油水界面吸附达到动态平衡。采用滴外形法测定界面张力，当界面张力小于1mN/m时，测量误差控制在小于±5%。

采用瓶试法对内烯烃磺酸盐的抗盐性能进行表征。将样品置于烘箱中，在85℃的条件下恒温静置30min，取出后观察溶液的溶解性，当瓶底有明显的不溶性小颗粒析出时，认为表面活性剂失效。

考察离子强度对内烯烃磺酸盐的影响时，以二次蒸馏水为溶剂，通过逐渐增加Na+质量分数配制系列内烯烃磺酸盐溶液，观察其溶解性，并测定界面张力；考察Ca2+对内烯烃磺酸盐的影响时，固定水相总矿化度为6%（NaCl的质量分数为6%），在NaCl溶液中逐渐增加Ca2+质量分数，记录其溶解性并测定其界面张力。

2结果与讨论

2.1Na+的影响

2.1.1抗盐性表征

采用瓶试法对支链化程度不同的两种内烯烃磺酸盐的抗盐性进行了表征，结果如图2所示。图2中，红色数字代表蒸馏水中NaCl的质量分数。

图2内烯烃磺酸盐Na+的抗盐性表征

由图2可知，经充分加热后，A⁃18呈澄清透明状态，无沉淀析出；I⁃20在NaCl的质量分数为8%时有微量沉淀。总体而言，两种内烯烃磺酸盐均表现出较好的抗盐性。

2.1.2亲水⁃亲油平衡

当表面活性剂分子的亲水基团与疏水尾链在油水两相中所受作用力相近，即表面活性剂的亲水⁃亲油达到平衡时，表面活性剂分子更易自发地向油水界面富集，从而有效降低界面张力。S.ZHAO等对不同碳链长度的正构烷烃与表面活性剂溶液体系界面张力进行了测定。结果表明，界面张力会在某一特定碳链长度的正构烷烃中达到最小值，此时对应的烷烃碳数（ACN）即为该表面活性剂界面张力最低时的等效烷烃碳数（n），等效烷烃碳数越小，说明表面活性剂的水溶性越强。

对支链化程度不同的两种内烯烃磺酸盐进行了亲水⁃亲油平衡表征，结果如图3所示。由图3可知，A⁃18与正构烷烃间的界面张力普遍偏高，这是因为A⁃18的疏水烷基为直链结构，而烷基链过长不利于其界面表面活性的提升；随着烷基支链化程度的加深（由A⁃18过渡到I⁃20），内烯烃磺酸盐与低等效烷烃碳数(n=6、7、8)烷烃间的界面张力大幅降低，I⁃20表现出比A⁃18更优的界面活性；A⁃18和I⁃20达到最低界面张力时对应的等效烷烃碳数分别约为10和6，表明I⁃20的水溶性比较强。支链化结构可缩短烷基链长，进而增加表面活性剂的水溶性，该结果与理论规律一致，同时也为A⁃18具有更优的耐盐性能提供了重要依据。

图3内烯烃磺酸盐与系列正构烷烃间的界面张力

2.1.3油水界面张力

研究表明，无机盐可通过压缩双电层提高表面活性剂分子的界面吸附量，对降低油水界面张力具有显著作用。在NaCl质量分数不同的条件下，测量了两种内烯烃磺酸盐分别与正癸烷及胜利原油间的界面张力，结果如图4所示。由图4可知，两种内烯烃磺酸盐与正癸烷的界面张力总体上均随Na+质量分数的升高而降低；A⁃18的界面张力稳态值约为10-1mN/m数量级，I⁃20的界面张力稳态值更低。

图4内烯烃磺酸盐与正癸烷、胜利原油间的界面张力

在阴离子表面活性剂溶液中引入Na⁺，可削弱表面活性剂离子头基间的静电排斥作用，宏观上表现为分子表观截面积减小，在相同界面区域内可容纳更多的表面活性剂分子，即界面吸附量显著提升；界面分子排布密度的增加，促使界面膜更加致密与稳定，从而实现油水界面张力的降低。同时，Na+质量分数对支链化内烯烃磺酸盐界面活性的影响较大，这是因为支链化结构增大了表面活性剂在油水界面的吸附位阻，而无机盐对双电层的压缩作用可同时降低静电斥力和界面吸附位垒，从而使界面活性显著增大。

表面活性剂降低油水界面张力的性能，一方面由表面活性剂分子结构决定，另一方面受油相性质的影响，尤其当油相为原油时，其所含天然活性物质可与表面活性剂分子在界面产生协同/反协同作用，进而影响界面张力。对于胜利原油体系，随着Na+质量分数的增加，界面张力逐渐降低，整体呈现标准的“L”型。A⁃18在不同离子强度条件下的界面张力稳态值始终低于以正癸烷为油相的体系，而I⁃20的界面张力受油相种类差异的影响则并不明显。胜利原油属于稠油，油相中的活性物质主要集中在沥青质等大分子组分中。对于界面吸附膜比较松散、吸附空位较多的直链内烯烃磺酸盐体系，原油中的活性组分可能是主导界面性能的主要因素；对于界面吸附膜相对紧密的支链内烯烃磺酸盐，原油中的活性组分既不会与表面活性剂分子发生混合吸附，也不会破坏原有的吸附膜结构，因此界面张力变化不大。