美國分散技術公司（DT）建立電聲法測定多孔材料吸附表面活性劑的新方法

關鍵詞： 電聲法 非水電導率 多孔材料吸附 表面活性劑   DT-330/DT-700

在近一期的《膠體與界面科學雜志》上公布了世界膠體科學家、美國分散技術公司（DT）CEO Andrei Dukhin博士新的研究成果：用電導率測定多孔材料對非極性液體中的表面活性劑的吸附特性 （見Journal of Colloid and Interface Science 531 (2018) 523–532），宣告了一種新的多孔材料吸附測定方法的誕生！

以來，多孔材料的吸附研究都局限于氣體吸附，而對液體吸附的研究，尤其是定量吸附研究鮮有報道。美國DT公司的杜坎博士（Dr. Dukhin）團隊經過13年的艱苦探索，建立起了一種的簡單方法，用以研究油中的表面活性劑吸附到多孔材料中。

他們假設，表面活性劑在非極性液體中引起電離，使這種液體可導電，其電導率是表面活性劑濃度的線性函數。因此，電導率的測量可以用作監測表面活性劑濃度的工具。

他們提出了一個該吸附過程初始階段的簡單理論模型，測試其預測實驗。實驗數據證實了所有理論預測的趨勢，包括定性和定量。該方法可用于認識在采油過程中表面活性劑在巖層中的行為，優化表面活性劑濃度和分析化學組成。

表面活性劑廣泛應用于提高原油采收率。它們可以改變巖層的潤濕性，使它們從被油浸潤變為被水浸潤，利用油/水重力排水使油的置換成為可能。該方法的建立不僅能使我們根據其組成為特定的巖石地層選擇合適的表面活性劑，而且還可以選擇理想的表面活性劑濃度。

該方法的意義在于用成本較低的非水電導率隨時間的衰減速率即可判斷在油中多孔材料（如巖層）對表面活性劑的吸附濃度和吸附平衡。模型實驗僅需要依靠DT-330多功能電聲譜分析儀測定多孔材料的孔隙率，平均粒徑和非水電導率，甚至僅需要DT-700非水電導率測定儀（如果其它參數已知）即可。

在甲苯-Span 20混合液中加入2% （重量）的多孔硅膠后電導率隨時間的變化。

• 在電導率達到平衡后，再添加兩次SPAN 20到混合液中（每次各1 g）。
• 在該飽和階段加入表面活性劑會導致電導率急劇增加，電導率的第二臺階緩慢下降。第二次飽和電平超過次飽和電平。這反映了孔道逐漸充滿表面活性劑的過程。
• 第三次添加表面活性劑僅導致電導率非常小的增加，因為孔道顯然已經幾乎被表面活性劑SPAN 20填滿。?

理論和實驗均已證明：在所述吸附過程的早期階段，歸一化電導率的對數是時間的線性函數；電導率這種隨時間線性下降的速率與多孔材料的顆粒大小成反比；與顆粒的孔隙率成正比；與顆粒的體積分數成正比；與孔徑無關。

在2005年，通過探索非離子表面活性劑對非極性液體的電離，Dukin和Goetz開始了這項研究。Parlia 和 Dukhin繼續這項工作，并發表了幾篇關于非極性液體電化學的論文。此外，他們還發現，其他既親水又親油的兩親物質如醇，也能誘導非極性液體的電離。他們已經擴展了這項工作，包括用離子化非極性液體飽和多孔材料，并開發了一個理論模型，以更好地研究這種系統。

該方法的建立為我國石油工業的第三次采用工藝的優化提供了一個簡便易行的解決方案。

          DT-330 多功能zeta電位、電導率和孔隙率分析儀             DT-700 非水電導率測定儀

      美國分散科技公司（DTI）成立于1996年，享有7項美國，在ISO參與組織超聲法粒度分布標準和電聲法測量Zeta電位標準的制定。DT-330曾獲得2013年中國科學儀器行業備受關注國外儀器獎。利用DT系列儀器,我們能夠分析：

• 濃漿中粒度分布               
• 濃漿Zeta電位
• 膜和多孔材料的表面Zeta電位
• 等電點
• 孔隙率
• 體積流變學
• 表面活性劑優化
• 表面活性劑配伍優化
• 非水相和水相電導率
• 微流變
• 表面電荷和表面電導率
• 德拜長度
• 固體含量