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過氧化氫氧化處理堿木質(zhì)素對合成表面活性劑表面張力的影響（二）
來源： 林產(chǎn)化學與工業(yè) 瀏覽 115 次 發(fā)布時間:2025-10-21
2.1.3預處理時間影響
過氧化氫與堿木質(zhì)素的質(zhì)量比為1:10，在70℃下處理堿木質(zhì)素20~40min，然后合成表面活性劑。圖3為H?O?處理時間對表面張力的影響。比較可知過氧化氫處理時間對表面張力的影響較明顯，當處理時間為30min時，表面活性劑質(zhì)量分數(shù)為0.9%的溶液表面張力最低，可達到24mN/m，與同濃度下堿木質(zhì)素的表面張力相比，降低約24mN/m。
Priscila等對過氧化氫處理堿木質(zhì)素的機理進行了研究，發(fā)現(xiàn)在一定的氧化條件下，堿木質(zhì)素分子中的苯環(huán)部分被破壞以及部分甲氧基被脫除，羧基含量相對增加，羥基由于處理條件的不同，同時存在生成以及被氧化為羰基的雙重反應。堿木質(zhì)素經(jīng)適宜的過氧化氫氧化后有利于后續(xù)反應的進行，利于親水親油基團的引入，使得產(chǎn)物的表面張力降低。
2.2油/水界面張力的測定
以孤島原油為測定對象，測定溫度65℃，原油密度為0.8914g/cm3，測定轉(zhuǎn)速為7000 r/min。
2.2.1堿質(zhì)量分數(shù)對油/水界面張力的影響
驅(qū)油體系中少量堿的加入既可以保證表面活性劑充分溶解，也可以減少地層水中高價金屬離子對表面活性劑產(chǎn)生的不利影響。圖4為H?O?處理和未用H?O?處理堿木質(zhì)素合成的表面活性劑油/水界面張力的對比圖。表面活性劑分別用質(zhì)量分數(shù)為0.2%、0.4%、0.8%和1.2%NaOH溶液溶解。
從圖4中可知未用H?O?處理合成的表面活性劑最低油/水界面張力穩(wěn)定時間較短，約十幾分鐘便開始乳化;用H?O?處理后合成的表面活性劑最低油/水界面張力略有提高，但穩(wěn)定性明顯增加。當堿的質(zhì)量分數(shù)為0.4%時，過氧化氫預處理后合成的表面活性劑的油/水界面張力能穩(wěn)定在0.07 mN/m，與文獻報道結果相近。
2.2.2表面活性劑質(zhì)量分數(shù)對油/水界面張力的影響
圖5為用H?O?處理后與0.4%NaOH復配合成的表面活性劑的不同質(zhì)量分數(shù)對界面張力的影響。隨著測定時間的延長，油/水界面張力逐漸趨于穩(wěn)定值。隨著表面活性劑質(zhì)量分數(shù)的升高，界面張力先降低后升高，且質(zhì)量分數(shù)為0.5%時的界面張力略高于質(zhì)量分數(shù)為0.3%時的界面張力，質(zhì)量分數(shù)為0.4%時效果較好，界面張力可達0.07mN/m，且能穩(wěn)定較長時間。
2.3 H?O?處理堿木質(zhì)素以及表面活性劑紅外光譜比較
圖6為堿木質(zhì)素用過氧化氫處理前后以及合成的表面活性劑紅外光譜譜圖。圖譜分析發(fā)現(xiàn)，過氧化氫處理后在1724cm?1處有強烈的吸收峰出現(xiàn)，該處為羰基(C=O)特征吸收峰，說明經(jīng)氧化后堿木質(zhì)素中的羰基也明顯增加。Mancera等用過氧化氫氧化蔗渣堿木質(zhì)素的研究中也發(fā)現(xiàn)，經(jīng)氧化處理后羰基基團會增加。1600、1516和1423 cm?1是苯環(huán)特征振動峰，氧化后堿木質(zhì)素的譜圖中這3個峰明顯減弱，表明苯環(huán)發(fā)生了開環(huán)反應。表面活性劑在2924、2852 cm?1處有較強振動峰，分別為CH?、CH?伸縮振動特征峰，說明在堿木質(zhì)素分子中引入了長碳鏈，即親油基團。木質(zhì)素經(jīng)磺化和胺化后的S=O以及C-N特征峰，以及C-O，C-C的振動峰均會出現(xiàn)在1000~1300cm?1之間，因此表面活性劑的譜圖中該處吸收峰很強。紅外光譜分析表明，木質(zhì)素改性前后結構發(fā)生了明顯改變，因此提高了產(chǎn)物的表面性能。
結論
3.1堿木質(zhì)素經(jīng)過氧化氫處理后，再經(jīng)磺化、胺化及烷基化合成的表面活性劑，其表面張力較堿木質(zhì)素有明顯降低。過氧化氫與堿木質(zhì)素質(zhì)量比為1:10，溫度70℃，處理30min時效果最佳，當表面活性劑質(zhì)量分數(shù)為0.9%時，溶液表面張力最低可達24mN/m。
3.2經(jīng)過氧化氫預處理合成的表面活性劑與未經(jīng)處理合成的表面活性劑相比，穩(wěn)定性明顯提高。經(jīng)氧化預處理合成的表面活性劑質(zhì)量分數(shù)為0.4%、并與質(zhì)量分數(shù)為0.4%NaOH復配后可使孤島原油最低油/水界面張力達0.07mN/m，紅外光譜分析表明，木質(zhì)素經(jīng)改性前后結構發(fā)生明顯變化，使產(chǎn)物表面性能得以提高。
3.3紅外光譜分析表明，堿木質(zhì)素經(jīng)改性后，有羰基生成，同時伴有苯環(huán)的開環(huán)反應以及親油基團的引入，堿木質(zhì)素結構發(fā)生明顯變化，因此使產(chǎn)物表面性能得以提高。