2結果與討論

2.1色譜分析

樣品PS-a和PS-b的液相色譜分析結果如圖1所示。

圖1 PS-a(a)和PS-b(b)色譜分離

從色譜圖及色譜數據分析結果得知:PS-a和PS-b均含有單磺酸鹽和雙磺酸鹽，但兩者所含單、雙磺酸鹽的量差別較大;如果以峰面積為評價標準，樣品PS-b中幾乎不含雙磺酸鹽部分，而樣品PS-a中單、雙磺酸鹽所含比例相當，約為1∶1。

2.2結構解析

在確定的質譜分析條件下，樣品PS-a和PS-b的質譜圖如圖2所示。

圖2 PS-a(a)和PS-b(b)質譜圖

從質譜圖中可以初步得出:PS-b的相對分子質量分布范圍較窄，且豐度較大的分子離子峰較為集中，聚集在487 min附近;而PS-a的主要分子離子峰較為分散，聚集在320、459 min附近。為了更加具體的對兩者組成的結構差異進行分析比較，選出各自質譜圖中相對豐度最大的20個分子離子峰，對其進行結構鑒別，對應的化合物結構信息如圖3所示。

圖3 PS-a和PS-b中主要化合物的分子式結構

對于PS-b，相對含量較大的20個化合物中，按照相對含量大小依次為:烷基萘磺酸鹽(C17～C21)、烷基苯磺酸鹽(C17～C24)、烷基茚滿磺酸鹽(C17～C21)、烷基四氫萘磺酸鹽(C19～C20);而對于PS-a，按照相對含量大小依次為:烷基苯磺酸鹽(C11～C13、C18～C23)、烷基萘磺酸鹽(C12、C18～C20)、烷基茚滿磺酸鹽(C16～C18)、烷基四氫萘磺酸鹽(C13、C17～C18)。

結果表明:樣品PS-b中，萘環結構占主要，苯環結構次之，另外支鏈碳數分布較為集中，如萘環支鏈碳數分布在17～21;樣品PS-a中，苯環結構占主要，萘環結構次之，支鏈碳數分布較為分散，如苯環支鏈碳數除分布在18～23，還分布在11～13。

2.3 HLB值測定

在不同體積比的待測/標準表面活性劑配比下，分別測得PS-a和PS-b的乳化層體積如圖4所示。

圖4 PS-a和PS-b的HLB值實驗結果

根據實驗結果，按照乳化層體積最大時的待測/標準表面活性劑配比，計算出PS-a和PS-b的HLB值分別為13.5和12.0。PS-b的HLB值小于PS-a的HLB值，表明PS-b的親水性比PS-a的親水性小。根據Davis法計算HLB值的原理，可知:

對于親水基團數相同的PS-a和PS-b而言，HLB值越小，∑(疏水基團常數)就越大，即疏水基團碳鏈就越長(參照常見基團親水及疏水基團常數表)。因此，可以推測:PS-b所含主要組份的相對分子質量較PS-a的大，這種結果與質譜分析結果相吻合。另外，從圖4中可以得知:PS-b的乳化效果明顯低于PS-a，因此推測，在界面活性方面，PS-b不如PS-a的效果好。

2.4界面活性

對于PS-a和PS-b單元體系，測得其界面張力分別為2.5×10-1mN/m和NaN(代表油滴附于旋轉壁上，不能有效拉展)。因此根據此實驗結果，可知PS-b具有非常弱或無界面活性。

對于石油磺酸鹽-聚合物復配體系，界面張力測定結果如圖5所示(實驗中PAM質量分數分別為0.1%、0.2%、0.3%，不同濃度下測試結果一致，且實際數值大于此設定值)。

圖5 PS-PAM二元體系的界面張力

由圖5結果可知，PAM單元體系以及PAMPS-b二元體系，均不能降低原油的界面張力;為了便于在圖形中對比分析，將其界面張力設定為1.0 mN/m而PAM-PS-a二元體系可以將原油的界面張力維持在10-1數量級，數值與PS-a單元體系的界面張力數值相近，因此可以得出:無論是PS單元體系，還是PAM-PS復配體系，PS-b均不能降低原油的界面張力。

對于石油磺酸鹽-無機堿復配體系，界面張力測定結果如圖6所示。

圖6 PS-無機堿體系的界面張力

由圖6可以看出:PS-b與NaOH復配，原油的界面張力只可以降到10-2數量級，而PS-a與NaOH復配，可以將原油的界面張力降至10-4數量級;PS-b與Na2CO3復配，原油的界面張力可以降到10-2數量級;PS-a與Na2CO3復配，可以將原油的界面張力降至10-3數量級。綜上分析可以得出:PS-b的界面活性遠遠低于PS-a;PS-a的復配體系可以達到超低界面張力(10-3～10-4mN/m)，而PS-b不能。

綜上所述，通過對比分析常規和親油性石油磺酸鹽的組成及界面活性，可以得出:親油性石油磺酸鹽中主要化合物的相對分子質量較常規石油磺酸鹽的大，且相對分子質量分布范圍較窄;其降低油/水界面張力的能力很弱，不能達到超低界面張力的要求。另外，根據樣品結構解析及界面活性測試結果，在降低界面張力方面，可以推測(針對勝利油田區塊):苯環結構磺酸鹽占主體的樣品較萘環結構占主體的樣品要好;苯環支鏈碳數分布要合適，既含有較低碳數如C11～C13，又含有較高碳數如C18～C23的樣品效果較好;樣品中即含有較高比例單磺酸鹽、又含有較高比例雙磺酸鹽時，降低界面張力效果較好。