二價金屬陽離子對瀝青與二氧化硅表面間膠體作用力的影響

張 燕

(蘭州交通大學 交通運輸學院，蘭州 730070)

油砂是飽含粘性瀝青的松散沙，是一種重要的非常規油氣資源.隨著常規油氣資源的消耗及其持續不斷增長的需求，從油砂中提取的瀝青是世界能源的重要補充.目前加拿大的油砂開采以水基提取技術的現場分離為主[1].瀝青水基提取過程中瀝青的脫附取決于瀝青與沙粒間粘著力的強度，而瀝青和沙粒間的團聚作用卻由瀝青與沙粒間的長程作用力和粘著力共同決定[2].瀝青與沙粒間的作用力會受到水基提取礦漿中存在的Ca2+和Mg2+等各種化學物質的影響.Ca2+和Mg2+的存在一直以來備受關注[3]，Cao等[4]以正十六烷模擬瀝青，石英砂模擬沙粒，加入多種可以水解的金屬陽離子研究正十六烷與石英砂的團聚現象.當溶液中含有10-3mol/L Ca2+，溶液的pH調節為11.1，會有大量的石英砂粘附到油滴上.Zhou等[5]發現當pH值大于10.5時，礦漿中加入鈣離子、瀝青和沙粒會發生嚴重的團聚現象.這一現象被加拿大的瀝青與SiO2表面間的膠體作用力所證實[2]：在pH值為8.2的溶液中Ca2+濃度從0增加到1 mol/L，SiO2和瀝青表面間的長程排斥力幾乎消失，而粘著力顯著增加.當溶液的pH值為10.5時，Ca2+的存在使SiO2和瀝青間的排斥力甚至轉變為吸引力，粘著力增加幅度更大，表明此條件下瀝青難以在固體表面上脫附[6]，Wang等[7]發現Ca2+和Mg2+在酸性環境下能阻礙陽離子表面活性劑在瀝青和SiO2表面的吸附；在堿性條件下起橋接作用促使陰離子表面活性劑在瀝青和SiO2表面的吸附，從而影響瀝青……