几种表面活性剂的洗油性能研究

霍月青 刘晓臣 张和平 张玉林 冀创新 牛金平

（中国日用化学研究院有限公司，山西 太原，030001）

前言

按照清洗机理的不同，水基清洗剂可分为乳化型和剥油型。乳化型清洗剂主要靠表面活性剂的乳化作用将油分散在水中，清洗速度快，但洗后污水处理困难，清洗剂消耗量大，目前常用的水基清洗剂一般均为乳化型。剥油型表面活性剂靠表面活性剂对基质表面的润湿反转、对油污的渗透、分散等作用清洗油污，清洗剂用量低、洗后油水易分离，但清洗速度较乳化型慢，且不适用于喷淋清洗。

在清洗的过程中，由于外力作用，表面活性剂往往会产生大量泡沫，从而影响清洗效果，过量泡沫升起会导致工业液溢出，造成物料浪费、清洗成本提高。且泡沫过多会造成漂洗困难，油水难分离，加重环境污染[5-7]。因此，在保证清洗效果的前提下，应尽量降低清洗剂在工作条件下的泡沫。

为便于观察实验现象，本文以亲水基质玻璃表面为清洗对象，研究了几种常用阴离子及非离子表面活性剂和几种新型表面活性剂对孤东原油的清洗效果，并对其界面张力和泡沫性能进行了研究。

1 实验

1.1 试剂与仪器

LN-1、LN-2，含量20%，UST-102，含量50%，自制；直链烷基苯磺酸钠（LAS，由磺酸中和制得），含量大于96%，自制；CY-2，含量为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），异构十三醇聚氧乙烯醚（1307、1309），中轻日化科技有限公司；异十醇聚氧乙烯醚（1007、1009），浙江凯德化工有限公司；烷基糖苷（C0810APG、C1214APG），含量50%，上海发凯化工有限公司。

孤东原油，采自胜利油田孤东采油厂，密度为0.8136g/cm3；石油醚为分析纯；实验用水为去离子水。

高温振荡油浴，金坛市国旺试验仪器厂；TX-500C界面张力仪，测量范围：10-5～1mN/m；ES-120J电子分析天平，沈阳龙腾电子有限公司，精度：0.1mg。

1.2 实验方法

1.2.1 振荡清洗实验

在大地坐标系下，设导航卫星的方位角为αrs，俯仰角为βrs，忽略目标和接收机之间的距离，认为未偏转前的机体坐标系和大地坐标系重合，则在偏转后机体坐标系中的方位角为

（1）油样准备

称取50g孤东原油于100mL烧杯中，加入20mL石油醚稀释，搅拌均匀，作为待清洗油样备用。

（2）洗油实验

取10mL配制好的表面活性剂溶液，用玻璃棒引流至各玻璃瓶中，盖紧瓶盖，拍照记录溶液与油样的初始状态；将样品置于振荡水浴中，调整振荡速度200次/min，同时开始计时；观察样品瓶表面油膜的变化情况并取出拍照记录。

1.2.2 泡沫性能的测定

用去离子水配制活性物浓度为1g/L的表面活性剂溶液，取50mL去离子水配制的待测表面活性剂水溶液倒入250mL具塞量筒中，上下剧烈振荡50次（振荡时间约18～20s），记录泡沫体积随时间的变化。25.0±1.0℃下测定，每个样品重复测试3次，取算数平均值。

1.2.3 界面张力的测定

表面活性剂水溶液/煤油间界面张力用旋转滴法测定，油水未经预平衡。

测定条件：旋转速度：3000r/min，温度：30±0.1℃，表面活性剂浓度：1g/L。

2 结果与讨论

2.1 不同表面活性剂对玻璃表面油污的清洗效果

为了考察不同表面活性剂对油污的清洗效果，选取了12种不同结构的阴离子和非离子表面活性剂进行洗油实验。各表面活性剂溶液的活性物质量浓度均为10g/L。 实验结果如图1所示。

由图1可以看出：LN-1、UST-102、C1214APG对孤东原油的乳化能力最强，洗油速度最快；LN-2次之；1307和AEO9对孤东原油也具有一定的乳化能力。其余样品基本无乳化现象，但可剥离瓶底大部分原油，清洗速度较乳化型慢。

图1 不同表面活性剂对孤东原油的清洗效果

为了研究乳化能力与表面活性剂结构间的关系，选取了6种不同碳链长度、不同EO数的非离子表面活性剂进行洗油实验，每种表面活性剂水溶液的活性物质量浓度均为10g/L。 实验结果如图2所示。

由图2可以看出：直链醇醚AEO9的乳化能力优于AEO7；支链醇醚1007的乳化能力强于1009，1307的乳化能力强于1309；6种醇醚中1307乳化能力最强。这可能与1307的HLB值较低有关。

图2 不同非离子表面活性剂对孤东原油的清洗效果

2.2 泡沫

图3是上述几种表面活性剂的泡沫体积随时间的变化。从图中可以看出：LN-1的泡沫量远低于其余表面活性剂，且5min内泡沫量可降至30mL左右，是一种优良的低泡产品。1009、1307、FMEE-24-09次之，泡沫量为LN-1的2~3倍；LN-2、UST-102、C1214APG、SNS-80和AEO9的泡沫量为LN-1的3~4倍；CY-2泡沫量与常规非离子表面活性剂相近，但其泡沫质地疏松，易消泡；LAS和C0810APG泡沫量最高，且消泡速度慢。

图3 不同表面活性剂对孤东原油的清洗效果

2.3 界面张力

为了研究表面活性剂的乳化能力与界面张力的关系，测定了几种非离子表面活性剂和三种新型表面活性剂与煤油间的界面张力。结果如图4、图5所示。

图4为几种非离子表面活性剂与煤油间的界面张力。由图可以看出：1007、1009、AEO7、AEO9、1307和1309与煤油间界面张力无显著差异，均在10-1数量级。C1214APG与煤油间界面张力最低，为10-2数量级。且C1214APG的乳化能力明显强于其他几种非离子表面活性剂，由此推测：低界面张力与乳化能力具有一定的相关性。

图4 几种非离子表面活性剂与煤油间的界面张力

图5 三种新型表面活性剂与煤油间的界面张力

为了验证上述说法，测定了三种自制表面活性剂与煤油间的界面张力。结果发现：三种产品与煤油间界面张力均可达10-3数量级。其中UST-102界面张力最低，LN-1与LN-2界面张力相近，但LN-1与UST-102的乳化能力明显强于LN-2，说明低界面张力与乳化能力非正相关，但对乳化剂的筛选具有一定的指导作用。

3 结论

（1）LN-1、UST-102、C1214APG对孤东原油有良好的乳化能力，可有效清洗剥离玻璃表面的孤东原油；

（2）LN-1、LN-2、UST-102与煤油间界面张力可达10-3数量级，C1214APG与煤油间界面张力可达10-2数量级，低界面张力与强乳化能力存在一定的相关性；

（3）LN-1泡沫低、对原油乳化能力强、与原油间界面张力可达到10-3数量级，是一种性能优良的低泡乳化型油污清洗剂，可用于工业清洗、驱油剂等领域。