纳米SiO2/SDS对含油相泡沫体系稳定性影响的分子模拟研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:myf444
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泡沫在热力学和动力学上都处于不稳定状态,因此提高泡沫的稳定性在泡沫驱中是一个急需解决的关键问题。纳米SiO2作为新型的稳泡剂凭借其独特的优势而得到了人们的青睐。目前有关纳米SiO2稳定泡沫已经开展了较为广泛的实验研究,发现其能大大增强泡沫的稳定性,但实验手段很难从微观上对其稳定泡沫的机制给出合理的解释。鉴于此,本论文采用分子动力学模拟方法,考察纳米SiO2浓度与气液界面表面活性剂SDS(十二烷基硫酸钠)浓度对其形成的泡沫体系稳定性的影响规律,同时通过体系动力学过程、分子构型以及分子之间的相互作用等方面从分子原子水平探究其对含油相泡沫体系稳定性影响的微观机理。单一SDS对含油相泡沫稳定性影响的研究结果表明:当气液界面只含有高浓度表面活性剂SDS时(36和25个SDS),油分子与气液界面表面活性剂疏水尾链之间的疏水相互作用较弱,同时乳化剂头基与气液界面表面活性剂头基之间的静电排斥作用较强,乳化油滴始终位于气液界面下方的液相中,而不向气液界面移动;当气液界面只含有中浓度(16个)和低浓度(9个)表面活性剂SDS时,油分子与气液界面表面活性剂疏水尾链之间的疏水相互作用较强,同时乳化剂头基与气液界面表面活性剂头基之间的静电排斥作用较弱,乳化油滴更倾向于向气液界面移动并进入气液界面。纳米SiO2/SDS对含油相泡沫稳定性影响的研究结果表明:对于气液界面含有不同浓度表面活性剂SDS的体系,泡沫的稳定性随着SiO2纳米颗粒个数的变化而变化,当气液界面含有中浓度(16个)表面活性剂SDS时,随着纳米SiO2的个数的增加,泡沫稳定性由不稳定变为稳定最后变为不稳定,即合适浓度的SiO2纳米颗粒才能够稳定此种条件下的泡沫;当气液界面含有低浓度(9个)表面活性剂SDS时,随着纳米SiO2的个数的增加,泡沫一直处于不稳定的状态,即该条件下SiO2纳米颗粒并不能有效稳定泡沫;当气液界面含有高浓度(36个和25个)表面活性剂SDS时,随着纳米SiO2的个数的增加,泡沫的稳定性由稳定变为不稳定,即高浓度的SiO2纳米颗粒反而不能够稳定此种条件下的泡沫。
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