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1、第27卷增刊分析试验室Vol.27.Suppl.2008年5月ChineseJournalofAnalysisLaboratory2008-5接触角测量技术的应用X丁晓峰,陈沛智,管蓉(有机功能分子合成与应用教育部重点实验室,湖北大学化学化工学院,武汉430062)摘要:总结了接触角测量技术在石油工业、浮选工业、医药材料、芯片检测、无毒低表面能防污材料测试表征方面的应用,为扩大接触角测量技术在其它领域的应用提供一些启发。关键词:接触角;测量;应用;润湿液体在固体材料表面上的接触角,是衡量该液体对材料表面润湿性能的重要参数。通过接触角的测量可以获得材料表面固-液、固-气界面[1]相互作用的许多
2、信息。接触角测量技术不仅可用于常见的表征材料的表面性能,而且接触角测量技术在石油工业、浮选工业、医药材料、芯片产业、低表面能无毒防污材料、油墨、化妆品、农药、印染、造纸、织物整理、洗涤剂、喷涂、污水[2～8]处等领域有着重要的应用。图1固体表面上的液滴1基础理论液体与固体接触时的润湿情况有两种。第一2接触角测量技术的应用种情况,液体完全润湿固体表面,即液2气(l2v)界2.1在石油开采工业方面的应用0面与固2液(s2l)界面之间的接触角为0。第二种情世界上已探明石油储量约一半为碳酸盐岩油况,液体部分润湿固体表面,即液体在固体表面藏。这些碳酸盐岩油藏中很多都有天然裂缝,形形成液滴,呈现非零接触
3、角。如图1所示,对于此成毛细管。由于毛细管作用,裂缝中的石油很难种情况的宏观液滴,三相界面张力满足Young方解吸出来,从而导致裂缝油藏的采收率一般都低程:于非裂缝油藏的采收率。为了提高裂缝油藏的采γlvcosθ=γsv-γsl(1)收率,就要首先测定裂缝岩石对水接触角,了解其中,γ为界面张力,下标l、v和s分别代表液裂缝岩石的亲水、亲油性。如果裂缝岩石是水湿相、气相和固相,θ为接触角。的(对水接触角小于30°),就可以采用注水驱油法[9]采油,该方法属于二次采油。亲水性裂缝岩石的在学术上普遍认可的接触角的定渝是:过三相接触点,向l2v界面做切线,l2v界面切线与s2毛细管力容易吸入水,同时
4、排除油,这样就可以l界面之间的夹角,即为接触角。提高采油率。然而,许多碳酸盐岩油藏(约80%)固体对某种液体的接触角越大,表明该液体是混和润湿(对水接触角大于30°小于150°)的或油[10]对表面的润湿性越差。例如,材料对水的接触角润湿的(对水接触角大于150°)。这时就要采用越小,表明材料的亲水性越强。添加表面活性剂驱油,该方法属于3次采油。表面活性剂的加入是为了减小岩石对水接触角,增加[11]岩石的亲水性。Austad用阳离子表面活性剂,如X作者简介:丁晓峰(1982-),男,硕士研究生;E2mail:xding-0@yahoo.com.cn—72—第27卷增刊分析试验室Vol.27.
5、Suppl.2008年5月ChineseJournalofAnalysisLaboratory2008-5十二烷基三甲基溴化铵(DTAB),在浓度高于其临增加其可浮选性。界胶束浓度CMC(质量分数约1%)条件下,能够镍是日本实施国家储备的7种金属元素之一,[14]非常有效地使油湿性岩石吸水。吸入机理为:①足见其重要性。松田光明探讨了用硫化处理的吸附的原油中的有机羧酸盐与表面活性剂单体之方法从废弃电子元件中浮选回收贵重金属镍。对间的相互作用产生离子对;②油相和胶束中离子废旧镍颗粒硫化前后接触角的测量研究表明,硫对的分裂使固体表面变成水湿性;③毛细管压力化前后的接触角分别为96°和99°。由此可
6、见,硫化使吸入盐水反向流动,吸入率随温度升高而升高,后镍颗粒具有更强的疏水性,因为硫化处理后,与原始水饱和度成反比。阴离子表面活性剂的采在镍颗粒表面生成少量的硫化物,促使捕收剂如油速度比阳离子表面活性剂的慢。对于阳离子表戊基黄原酸钾吸附在镍颗粒表面,所以通过硫化面活性剂,表面活性剂吸附在矿石表面的气水接处理提高了镍元素的回收率。触角小(12～18°),而阴离表面活性剂的接触角大我国的煤炭储量居世界第三位,是煤炭资源(39～63°)。储藏的大国,同时也是煤炭的消费大国,然而,煤分子沉积膜(moleculedeposition,MD)驱油是提炭的大量燃烧所带来的环境污染问题日益引起人高原油采收率
7、的一种新方法。MD膜本质是一种离们的重视。发展洁净煤炭技术,是实现我国社会子型表面活性剂,它能在固体表面上单层交替沉可持续发展和构建和谐社会的必然要求。张国[15]积的自组装超薄膜,以静电作用为驱动力驱油。胜研究了从粉煤灰中用浮选法回收碳颗粒,他[12]高芒来以一种单分子双季铵盐(MD21)作为MD们对粉煤灰和碳颗粒对水接触角的测试结果表明,膜驱油剂,研究表明在吸附MD21后的油砂上汽油粉煤灰中炭粒的表面润湿
