幾種表面活性劑的洗油性能研究

霍月青 劉曉臣 張和平 張玉林 冀創新 牛金平

（中國日用化學研究院有限公司，山西 太原，030001）

前言

按照清洗機理的不同，水基清洗劑可分為乳化型和剝油型。乳化型清洗劑主要靠表面活性劑的乳化作用將油分散在水中，清洗速度快，但洗后污水處理困難，清洗劑消耗量大，目前常用的水基清洗劑一般均為乳化型。剝油型表面活性劑靠表面活性劑對基質表面的潤濕反轉、對油污的滲透、分散等作用清洗油污，清洗劑用量低、洗后油水易分離，但清洗速度較乳化型慢，且不適用于噴淋清洗。

在清洗的過程中，由于外力作用，表面活性劑往往會產生大量泡沫，從而影響清洗效果，過量泡沫升起會導致工業液溢出，造成物料浪費、清洗成本提高。且泡沫過多會造成漂洗困難，油水難分離，加重環境污染[5-7]。因此，在保證清洗效果的前提下，應盡量降低清洗劑在工作條件下的泡沫。

為便于觀察實驗現象，本文以親水基質玻璃表面為清洗對象，研究了幾種常用陰離子及非離子表面活性劑和幾種新型表面活性劑對孤東原油的清洗效果，并對其界面張力和泡沫性能進行了研究。

1 實驗

1.1 試劑與儀器

LN-1、LN-2，含量20%，UST-102，含量50%，自制；直鏈烷基苯磺酸鈉（LAS，由磺酸中和制得），含量大于96%，自制；CY-2，含量為75%，自制；SNS-80，含量70%，脂肪酸甲酯乙氧基化物（FMEE-24-09），脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO7、AEO9），異構十三醇聚氧乙烯醚（1307、1309），中輕日化科技有限公司；異十醇聚氧乙烯醚（1007、1009），浙江凱德化工有限公司；烷基糖苷（C0810APG、C1214APG），含量50%，上海發凱化工有限公司。

孤東原油，采自勝利油田孤東采油廠，密度為0.8136g/cm3；石油醚為分析純；實驗用水為去離子水。

高溫振蕩油浴，金壇市國旺試驗儀器廠；TX-500C界面張力儀，測量范圍：10-5～1mN/m；ES-120J電子分析天平，沈陽龍騰電子有限公司，精度：0.1mg。

1.2 實驗方法

1.2.1 振蕩清洗實驗

在大地坐標系下，設導航衛星的方位角為αrs，俯仰角為βrs，忽略目標和接收機之間的距離，認為未偏轉前的機體坐標系和大地坐標系重合，則在偏轉后機體坐標系中的方位角為

（1）油樣準備

稱取50g孤東原油于100mL燒杯中，加入20mL石油醚稀釋，攪拌均勻，作為待清洗油樣備用。

（2）洗油實驗

取10mL配制好的表面活性劑溶液，用玻璃棒引流至各玻璃瓶中，蓋緊瓶蓋，拍照記錄溶液與油樣的初始狀態；將樣品置于振蕩水浴中，調整振蕩速度200次/min，同時開始計時；觀察樣品瓶表面油膜的變化情況并取出拍照記錄。

1.2.2 泡沫性能的測定

用去離子水配制活性物濃度為1g/L的表面活性劑溶液，取50mL去離子水配制的待測表面活性劑水溶液倒入250mL具塞量筒中，上下劇烈振蕩50次（振蕩時間約18～20s），記錄泡沫體積隨時間的變化。25.0±1.0℃下測定，每個樣品重復測試3次，取算數平均值。

1.2.3 界面張力的測定

表面活性劑水溶液/煤油間界面張力用旋轉滴法測定，油水未經預平衡。

測定條件：旋轉速度：3000r/min，溫度：30±0.1℃，表面活性劑濃度：1g/L。

2 結果與討論

2.1 不同表面活性劑對玻璃表面油污的清洗效果

為了考察不同表面活性劑對油污的清洗效果，選取了12種不同結構的陰離子和非離子表面活性劑進行洗油實驗。各表面活性劑溶液的活性物質量濃度均為10g/L。 實驗結果如圖1所示。

由圖1可以看出：LN-1、UST-102、C1214APG對孤東原油的乳化能力最強，洗油速度最快；LN-2次之；1307和AEO9對孤東原油也具有一定的乳化能力。其余樣品基本無乳化現象，但可剝離瓶底大部分原油，清洗速度較乳化型慢。

圖1 不同表面活性劑對孤東原油的清洗效果

為了研究乳化能力與表面活性劑結構間的關系，選取了6種不同碳鏈長度、不同EO數的非離子表面活性劑進行洗油實驗，每種表面活性劑水溶液的活性物質量濃度均為10g/L。 實驗結果如圖2所示。

由圖2可以看出：直鏈醇醚AEO9的乳化能力優于AEO7；支鏈醇醚1007的乳化能力強于1009，1307的乳化能力強于1309；6種醇醚中1307乳化能力最強。這可能與1307的HLB值較低有關。

圖2 不同非離子表面活性劑對孤東原油的清洗效果

2.2 泡沫

圖3是上述幾種表面活性劑的泡沫體積隨時間的變化。從圖中可以看出：LN-1的泡沫量遠低于其余表面活性劑，且5min內泡沫量可降至30mL左右，是一種優良的低泡產品。1009、1307、FMEE-24-09次之，泡沫量為LN-1的2~3倍；LN-2、UST-102、C1214APG、SNS-80和AEO9的泡沫量為LN-1的3~4倍；CY-2泡沫量與常規非離子表面活性劑相近，但其泡沫質地疏松，易消泡；LAS和C0810APG泡沫量最高，且消泡速度慢。

圖3 不同表面活性劑對孤東原油的清洗效果

2.3 界面張力

為了研究表面活性劑的乳化能力與界面張力的關系，測定了幾種非離子表面活性劑和三種新型表面活性劑與煤油間的界面張力。結果如圖4、圖5所示。

圖4為幾種非離子表面活性劑與煤油間的界面張力。由圖可以看出：1007、1009、AEO7、AEO9、1307和1309與煤油間界面張力無顯著差異，均在10-1數量級。C1214APG與煤油間界面張力最低，為10-2數量級。且C1214APG的乳化能力明顯強于其他幾種非離子表面活性劑，由此推測：低界面張力與乳化能力具有一定的相關性。

圖4 幾種非離子表面活性劑與煤油間的界面張力

圖5 三種新型表面活性劑與煤油間的界面張力

為了驗證上述說法，測定了三種自制表面活性劑與煤油間的界面張力。結果發現：三種產品與煤油間界面張力均可達10-3數量級。其中UST-102界面張力最低，LN-1與LN-2界面張力相近，但LN-1與UST-102的乳化能力明顯強于LN-2，說明低界面張力與乳化能力非正相關，但對乳化劑的篩選具有一定的指導作用。

3 結論

（1）LN-1、UST-102、C1214APG對孤東原油有良好的乳化能力，可有效清洗剝離玻璃表面的孤東原油；

（2）LN-1、LN-2、UST-102與煤油間界面張力可達10-3數量級，C1214APG與煤油間界面張力可達10-2數量級，低界面張力與強乳化能力存在一定的相關性；

（3）LN-1泡沫低、對原油乳化能力強、與原油間界面張力可達到10-3數量級，是一種性能優良的低泡乳化型油污清洗劑，可用于工業清洗、驅油劑等領域。