厦门大学：《物理化学 Physical Chemistry》课程电子教案（PPT教学课件）界面与胶体化学基础（不溶性表面膜、固——液界面（润湿作用））

4.超低界面张力 因此,加入表面活性剂后,水溶液在油上从不能铺展变 为可以铺展,从而达到灭火的目的。 超低界面张力 当界面张力落在01mN·m1~0001mNm1范围称为低界 面张力,高于上限为高界面张力,低于下限为超低界面张 力 低界面张力现象首先为已故表面化学家 Harkins所报道, 1926年, Harkins和 Lollman在研究油酸钠降低苯一水体系 界面张力时发现,往体系中加入NaOH和NaCI可使界面张 力进一步降低,如往体系中各加入0.1 mol dm3NaOH和 aCl,则苯/水界面张力从

4.超低界面张力 因此，加入表面活性剂后，水溶液在油上从不能铺展变 为可以铺展，从而达到灭火的目的。 超低界面张力 当界面张力落在0.1mN·m-1～0.001mN·m-1范围称为低界 面张力，高于上限为高界面张力，低于下限为超低界面张 力。 低界面张力现象首先为已故表面化学家HarKins所报道， 1926年，HarKins和Zollman在研究油酸钠降低苯—水体系 界面张力时发现，往体系中加入NaOH和NaCl可使界面张 力进一步降低，如往体系中各加入0.1mol·dm-3 NaOH和 NaCl，则苯/水界面张力从

超低界面张力 35.0mN/m降至0.04mN/m,降低幅度高达三个数量级, 但当时由于测定方法限制及生产实际上尚无迫切要求。 因此,该发现并未受到足够重视,直到上世纪30年代, Vonnegut,首先应用旋转滴法成功地测得了低界面张力, 同时更由于三次采油研究的发展,低界面张力的现象才 引起人们的兴趣。 ·从理论上讲,在保持其他条件不变时,若能降低界面张 力,则注水驱油的效率便可大大提高,这也是低界面张 力问题引起极大兴趣的重要原因,此外,这种现象的原 因仍是科学之谜,这必然引起科学家们的好奇心

超低界面张力 • 35.0mN/m降至0.04mN/m，降低幅度高达三个数量级， 但当时由于测定方法限制及生产实际上尚无迫切要求。 因此，该发现并未受到足够重视，直到上世纪30年代， Vonnegat，首先应用旋转滴法成功地测得了低界面张力， 同时更由于三次采油研究的发展，低界面张力的现象才 引起人们的兴趣。 • 从理论上讲，在保持其他条件不变时，若能降低界面张 力，则注水驱油的效率便可大大提高，这也是低界面张 力问题引起极大兴趣的重要原因，此外，这种现象的原 因仍是科学之谜，这必然引起科学家们的好奇心

超低界面张力 低界面张力的测定 现在,测定超低界面张力的最好方法是旋滴法,其测定 方法是: 在样品管C中充满高密度液体B,再加入少量低密度液体 A,密闭后,装于旋滴仪上,开动机器,转轴携带液体以 角速度o自旋,在离心力、重力及界面张力作用下,低密 度液体在高密度液体中形成一长球形或圆柱形液滴,液滴 的形状由转速和界面张力决定。 ·当液滴呈长圆柱形,两端为半圆形时,计算公式为:

超低界面张力 1、低界面张力的测定 现在，测定超低界面张力的最好方法是旋滴法，其测定 方法是： 在样品管C中充满高密度液体B，再加入少量低密度液体 A，密闭后，装于旋滴仪上，开动机器，转轴携带液体以 角速度ω自旋，在离心力、重力及界面张力作用下，低密 度液体在高密度液体中形成一长球形或圆柱形液滴，液滴 的形状由转速和界面张力决定。 • 当液滴呈长圆柱形，两端为半圆形时，计算公式为： 2 3 0 4   Y     =

超低界面张力 为两相密度差 为角速度 为圆柱半径。DB-p1 若为长椭球体,则计算公式为: R 4(x/b-1) 37 R 4I V为液滴体积,X为液滴长度的 半,b为顶点曲率半径

超低界面张力 为两相密度差 ， 为角速度， 为圆柱半径。 若为长椭球体，则计算公式为： V为液滴体积，X为液滴长度的 一半，b为顶点曲率半径。    B A −  Y 2 3 4( / 1) R x b       = − 1 3 3 4 V R   =     

超低界面张力 o范围1200~2400转·分-1 关于低界面张力体系的一些经验规律 超低界面张力最主要的应用领域是在增加原油 采集率和形成微乳状液,而提高原油采收率的 化学方法之一是在注水时加入表面活性剂使油 水界面张力降低,所加的表面活性剂应是来源 丰富且价格低廉。为此,研究最多的是石油磺 酸盐

超低界面张力 ω范围 1200～2400转·分-1 2、关于低界面张力体系的一些经验规律 超低界面张力最主要的应用领域是在增加原油 采集率和形成微乳状液，而提高原油采收率的 化学方法之一是在注水时加入表面活性剂使油 水界面张力降低，所加的表面活性剂应是来源 丰富且价格低廉。为此，研究最多的是石油磺 酸盐

超低界面张力 该表面活性剂溶液的组成是:水、表面活性剂、盐, 加入油相后,便产生由油、水、表面活性剂、盐组 成的低界面张力体系,其中油相包括各种烃类,如 烷烃、不饱和烃、芳香烃、环烷烃及其混合物,表 面活性剂可以是单一组分或混合物,盐类包括各种 水溶性无机盐,研究最多的是氯化钠,体系的界面 张力对各组分的性质和含量十分敏感,盐浓度、表 面活性剂分子量及油相成分的变化都可能使超低表 面张力特性消失,针对以石油磺酸钠为活性剂的低 界面张力体系,摸索出了一些经验规律

超低界面张力 • 该表面活性剂溶液的组成是：水、表面活性剂、盐， 加入油相后，便产生由油、水、表面活性剂、盐组 成的低界面张力体系，其中油相包括各种烃类，如 烷烃、不饱和烃、芳香烃、环烷烃及其混合物，表 面活性剂可以是单一组分或混合物，盐类包括各种 水溶性无机盐，研究最多的是氯化钠，体系的界面 张力对各组分的性质和含量十分敏感，盐浓度、表 面活性剂分子量及油相成分的变化都可能使超低表 面张力特性消失，针对以石油磺酸钠为活性剂的低 界面张力体系，摸索出了一些经验规律

超低界面张力 1)油相组成(表面活性剂和盐的配方固定) 改变油相成分,发现界面张力随烃的碳原子数而变, 在某一碳原子数时界面张力出现最低值,此时的碳 原子数称为最适宜碳数nn,表示该同系物油相对 表面活性剂配方的最合适碳数,对各种同系物均存 在这种关系。 (2)等当碳原子数 固定表面活性剂和盐的配方,各同系物的最适宜 碳数不同,但存在一定关系,其中,烷烃、烷基苯、 烷基环乙烷的n间有如下关系

超低界面张力 1）油相组成（表面活性剂和盐的配方固定） 改变油相成分，发现界面张力随烃的碳原子数而变， 在某一碳原子数时界面张力出现最低值，此时的碳 原子数称为最适宜碳数nmin，表示该同系物油相对 表面活性剂配方的最合适碳数，对各种同系物均存 在这种关系。 （2）等当碳原子数 固定表面活性剂和盐的配方，各同系物的最适宜 碳数不同，但存在一定关系，其中，烷烃、烷基苯、 烷基环乙烷的nmin间有如下关系

超低界面张力 mIn (A= mIn mn 上述关系式提供了一种由某一油相的碳数,得 到另一油相的碳数的方法。 从上述关系亦可看出,烷基苯当中,苯环的6 个碳原子事实上不起作用,而烷基环已烷中 环烷基中的6个碳原子事实上只有4个有贡献。 我们将这些等效的烷烃的碳原子数叫做同系物 油相的等当碳原子数(N),用以表示油相形 成低界面张力体系的特性,即对同一表面活性 剂和盐的配方显示最低界面张力的烷基碳数与 其他系列中显示最低界面张力的那个烃等价

超低界面张力 • nmin(A)=nmin(B)-6=nmin(C)-2 • 上述关系式提供了一种由某一油相的碳数，得 到另一油相的碳数的方法。 • 从上述关系亦可看出，烷基苯当中，苯环的6 个碳原子事实上不起作用，而烷基环己烷中， 环烷基中的6个碳原子事实上只有4个有贡献。 我们将这些等效的烷烃的碳原子数叫做同系物 油相的等当碳原子数（NE），用以表示油相形 成低界面张力体系的特性，即对同一表面活性 剂和盐的配方显示最低界面张力的烷基碳数与 其他系列中显示最低界面张力的那个烃等价

超低界面张力 如庚烷、庚基苯、丙基环己烷的等当碳原子数相同。 3)、石油磺酸盐的平均分子量 当石油磺酸盐的平均分子量增加,相应增加,且两者 间有线性关系。 4)、适宜表面活性剂浓度和适宜盐浓度 两种情况下,表面张力与浓度曲线均出现谷值 5)、表面活性剂结构的影响 般而言,烷基数增加,减少。即表面活性剂烷基分 支化使油相最适宜碳数减少

超低界面张力 如庚烷、庚基苯、丙基环己烷的等当碳原子数相同。 3）、石油磺酸盐的平均分子量 当石油磺酸盐的平均分子量增加， 相应增加，且两者 间有线性关系。 4）、适宜表面活性剂浓度和适宜盐浓度 两种情况下，表面张力与浓度曲线均出现谷值。 5）、表面活性剂结构的影响 一般而言，烷基数增加， 减少。即表面活性剂烷基分 支化使油相最适宜碳数减少。 min n min n

5.液液界面上的吸附二 1、 Gibbs吸附公式 在液液界面上,至少存在三种成分,即两个液相和一个溶 质。因此 dyn=rdu +ndu,+radu 1、2代表两液相,3代表溶质,若采用吉布斯界面,即 液体1过剩为0。则上式为 dym= r2 du +radu

5.液液界面上的吸附 1、Gibbs吸附公式 在液液界面上，至少存在三种成分，即两个液相和一个溶 质。因此 12 1 1 2 2 3 3 − =  +  +  d du du du  1、2代表两液相，3代表溶质，若采用吉布斯界面，即 液体1过剩为0。则上式为 12 2 2 3 3 − =  +  d du du 