首页 解决方案 离子液体阳离子和沥青质在油水界面处的界面行为:动态扩散和界面竞争性吸附*

离子液体阳离子和沥青质在油水界面处的界面行为:动态扩散和界面竞争性吸附*

离子液体(ILs)通过界面修饰,在油–固分离(在纯状态或溶液中)和油–水分离(在溶液中)过程中表现良好。

 

离子液体(ILs)通过界面修饰,在油固分离(在纯状态或溶液中)和油水分离(在溶液中)过程中表现良好。天津大学化工学院的何林、隋红老师*通过动态和平衡态表征方法研究了IL阳离子,[C8mim] [Br]、[C10mim] [Br]和[C12mim] [Br],与沥青质在油水界面的界面行为。测定了添加或不添加ILs和沥青质的甲苯水系统的动态界面张力(DIFTs)。发现IL阳离子和沥青质都可以从本体溶液迅速扩散到油水界面,导致竞争性吸附和在界面上的积累。与沥青质相比,阳离子具有更快的扩散能力和更强的界面吸附能力。π-A等温线和原子力显微镜(AFM)的表面探测传播协议及扩散协议表明,ILs阳离子可以形成一个连续的交叉网络,破坏沥青质界面。以VO-79C50H48O4MW3)描述沥青质分子,Materials Studio(MS)建立沥青质和离子液体模型,TmoleXTURBOMOLE)优化沥青质分子和离子液体分子的结构并得到COSMO文件,水、甲苯的结构和COSMO信息由COSMOthermX的数据库获得。通过COSMOthermXFlatsurf模块计算得到表面自由能。这些结果表明,与沥青质相比,ILs阳离子具有更强的动态扩散和界面吸附性能。

ILs是室温下以液态形式存在的有机熔融电解质。由不同的有机阳离子和不同的有机/无机阴离子组成。ILs具有独特的化学和物理性质,如表面活性、可忽略的蒸气压、高的热稳定性和化学稳定性、不可燃性等。由于这些特性,ILs已广泛应用于燃料脱硫、润滑油添加剂、原油溶解、生物质加工、有机合成与催化介质、电化学、气液吸收、液液萃取等领域。

在石油工业中,由于ILs具有热稳定性和界面活性,已被用作增强油采收率(EOR)和破乳过程的界面改性剂。Li等人研究了纯离子液体在提取非常规油矿的溶剂中的作用。发现纯净离子液体在将重油与矿物表面分离,停留在油相和沉降固体之间的过程中表现出色。同时,在提高采收率过程中,离子液体起着表面活性剂的作用。结果表明,在353.15 K100000ppm NaCl等高温高盐度条件下,ILs能稳定工作。实际上,ILEOR过程主要归因于IL降低了油水界面张力(IFT)和改变了固体表面的润湿性。另一方面,IL也适用于由各种油形成乳液的反乳化。例如,三辛基甲基氯化铵(TOACl)可以用于将不同油质的乳液(例如中油,重油和超重油)中的水除去。结果表明,ILs对乳剂的破乳效果良好,并且油水相分离效果较好。

IL的EOR和破乳过程的效率高度依赖于IL的界面行为,例如动态扩散和界面吸附以及与石油成分的相互作用。实际上,石油中主要的界面活性物质是沥青质,它可以稳定油水乳状液。然而,有关IL阳离子的动态界面行为及其与沥青质的相互作用的研究报道则很少。

因此,本文研究的目的是(i)获得具有和不具有沥青质的IL阳离子向油水界面的动态扩散行为,以及(ii)了解IL阳离子和沥青质在油水界面的吸附特性。这项工作将为筛选适合的ILs进行EOR和破乳过程的提供了有用的基础信息。

离子液体阳离子和沥青质在油水界面处的界面行为:动态扩散和界面竞争性吸附*
图1 在298.15 K下,不同ILs浓度的甲苯-IL水溶液系统的DIFTs
离子液体阳离子和沥青质在油水界面处的界面行为:动态扩散和界面竞争性吸附*
图2 在298.15 K下沥青质-水溶液系统的DIFT
离子液体阳离子和沥青质在油水界面处的界面行为:动态扩散和界面竞争性吸附*
图3 在298.15 K下,不同ILs浓度的沥青质-IL水溶液系统的DIFTs
离子液体阳离子和沥青质在油水界面处的界面行为:动态扩散和界面竞争性吸附*
图4 DIFTs的拟合曲线,(a)水沥青质溶液;(b)[Cnmim][Br]-沥青质溶液,n=8,10,12
离子液体阳离子和沥青质在油水界面处的界面行为:动态扩散和界面竞争性吸附*
图5 加/不加ILs的界面压力面积等温线,(a)spreading protocol;(b)diffusion protocol
离子液体阳离子和沥青质在油水界面处的界面行为:动态扩散和界面竞争性吸附*
图6 不同条件下界面的AFM图像
离子液体阳离子和沥青质在油水界面处的界面行为:动态扩散和界面竞争性吸附*
图7 ILs阳离子的界面取向:(a) [C8mim]+在甲苯−[C8mim][Br]溶液界面;

(b) [C8mim]+VO-79 −[C8mim][Br]溶液界面;

(c) [C12mim]+ 在甲苯−[C12mim][Br] 溶液界面;

以及(d) [C12mim]+ VO-79 −[C12mim][Br]溶液界面

 

离子液体阳离子和沥青质在油水界面处的界面行为:动态扩散和界面竞争性吸附*
图8 VO-97的界面取向,在(a) VO-79−水溶液界面;(b) VO-79−[C8mim][Br] 溶液界面以及 (c)VO-79−[C12mim][Br]溶液界面

 

本文研究了油-水界面中阳离子和沥青质的动态界面行为。发现IL阳离子从水溶液中扩散到油水界面的速度,要比沥青质从油到界面的速度要快得多。此外,IL阳离子能够扩散并渗透到沥青质中。沥青质和阳离子在油水界面上的竞争性吸附导致沥青质层的压缩性增加。研究还发现,具有较长烷基链的IL阳离子在保护交叉网络的形成和破坏预先形成的界面沥青质层方面表现的更为有效。这些发现为ILs进行EOR和破乳过程提供了的基本理解。
*Energy Fuels 2020, 34, 1259−1267

 

免责声明:文章内容不代表本站立场,本站不对其内容的真实性、完整性、准确性给予任何担保、暗示和承诺,仅供读者参考,文章版权归原作者所有。如本文内容影响到您的合法权益(内容、图片等),请及时联系本站,我们会及时删除处理。

作者: suifengmianlai

为您推荐

生产制造 | 数控仿真保证“安全” 之 NCSIMUL四轴机床搭建

NCSIMUL 通过上一期对三轴机床搭建的讲解和演示,想必大家已经能够搭建自己专属的三轴机床。

质量管理 | 海克斯康 Q-DAS®与SAP QM的交互应用方案

SAP(System Applications and Product) 软件在企业的部署着眼于中央业务流程的优化。

新能源汽车供应链强力转型,数字化供应链系统订单管理数字化助力企业降本增效

当前,全球新能源汽车产业发展驶入快车道,新产品新技术加快研发运用,技术创新带动产业持续升级。

进度猫甘特图:项目管理中的任务分解工具

项目管理中是将大的项目目标划分为各个小阶段任务,WBS就是化繁为简,将负责非项目拆分为简单的任务,它可让事情依照一定规则或关系,通过一层一层来分解,这样要做的任务可以变为小目标。

查看流程审批历史记录解决方案

作者:黄鹏 审校:李达 适用版本:TC11 用户可以在TC中看到整个流程的历史记录,包括驳回,审批,编制的操作,这样可以方便我们查看哪些人参与了这个流程。

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注

返回顶部