表面活性劑對水合物生成過程影響機理的初步研究.pdf

1、在氣體水合物技術的實驗研究中，表面活性劑被廣泛采用，因為表面活性劑的加入使得水合反應物的兩相界面張力降低，水合反應物兩相之間擴散阻力減小，客體分子在水中的溶解度和過飽和度增大，水合反應的誘導時間縮短，從而加速了水合物的生成。因此在水合物技術的研究中，關于表面活性劑在水合物技術中應用的研究成果占有很大比重，這些研究成果主要集中在水合物生成和分解動力學以及相平衡條件方面。為了初步揭示表面活性劑對水合物生成過程的影響機理，本文就表面活性劑在水

2、合物生成過程的影響作了以下定量的研究。 表面活性劑溶液的表面張力在其濃度為CMC時最小，所以本文在8．4～20℃范圍內，以水合物實驗中常用的表面活性劑SDS、SDBS和SLS為研究對象，利用界面張力儀測定了濃度為CMC（常溫下的CMC）下的表面活性劑溶液與HCFCl41b的界面張力以及H2O與HCFCl41b的界面張力，并就表面活性劑對水/HCFCl41b的界面張力的降低程度作了定量研究，發(fā)現(xiàn)表面活性劑在臨界膠束濃度下能有效地降

3、低水合反應物的兩相界面張力。這三種表面活性劑對降低HCFCl41b/水間兩相界面張力效果明顯，表面活性劑的加入使HCFCl41b/水兩相界面張力降低至原來的9～62％，與SDS和SLS相比，SDBS對降低HCFC141b/水兩相界面張力的效果最好，同時發(fā)現(xiàn)HCFCl41b的表面張力約為相同溫度下水的表面張力的30％。 溫度是影響表面活性劑CMC的一個很重要因素，在水合反應中的溫度與通常測定CMC時的溫度存在較大的差異，因此確定水

4、合物生成溫度下的CMC非常必要。所以本文又以SDS和SDBS為例，測定了不同濃度表面活性劑溶液在不同溫度下的表面張力，在此基礎上確定了表面活性劑SDS和SDBS在HCFC141b水合物生成條件（8．4℃）下的CMC，其值分別為1950和400ppm。同時發(fā)現(xiàn)SDS溶液的濃度為500ppm及SDBS溶液的濃度為100ppm時已經(jīng)將溶液的表面張力降低到了一個很低的水平。 水合反應中客體相不同，相平衡條件也不同，為了使實驗結果更廣泛適

5、用于水合物技術的研究及應用，本文又以SDS為例，利用電導率儀測定了1～40℃范圍內SDS溶液在不同溫度和濃度下的電導率，并求得了在1～40℃溫度范圍內SDS的CMC和溫度的解析關系。關系式為：cCMC=-0.00014862t5+0．01482645t4-0.5113945Ot3+7．72226492t2-62．11395313t+2644．94421135從而可以得到在一個較大溫度范圍內表面活性劑的CMC值，使實驗結果可以應用于不同的

6、水合物實驗。在此溫度范圍內，SDS的CMC存在著一個極小值，即溫度為24．6℃時對應的SDS的CMC為2267ppm。 通過分析實驗結果我們知道：表面活性劑的加入，使水的表面存在一個定向排列的吸附層，非極性基團朝著水面以上，使得表面活性劑溶液的表面張力急劇降低；由于吸附層的存在，使水合反應中的非極性客體分子被大量粘附在表面活性劑分子的非極性基團上，通過布朗運動帶入到溶液，從而增大了水合反應中客體相在水中的溶解度；隨著客體相在水中