接觸角測量技術(shù)的應(yīng)用

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1、第27卷增刊分析試驗(yàn)室Vol.27.Suppl.2008年5月ChineseJournalofAnalysisLaboratory2008-5接觸角測量技術(shù)的應(yīng)用X丁曉峰,陳沛智,管蓉(有機(jī)功能分子合成與應(yīng)用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,武漢430062)摘要:總結(jié)了接觸角測量技術(shù)在石油工業(yè)、浮選工業(yè)、醫(yī)藥材料、芯片檢測、無毒低表面能防污材料測試表征方面的應(yīng)用,為擴(kuò)大接觸角測量技術(shù)在其它領(lǐng)域的應(yīng)用提供一些啟發(fā)。關(guān)鍵詞:接觸角;測量;應(yīng)用;潤濕液體在固體材料表面上的接觸角,是衡量該液體對(duì)材料表面潤濕性能的重要參數(shù)。通過接觸角的測量可以獲得材料表面固-液、固-氣界面[1]相互作用的許多

2、信息。接觸角測量技術(shù)不僅可用于常見的表征材料的表面性能,而且接觸角測量技術(shù)在石油工業(yè)、浮選工業(yè)、醫(yī)藥材料、芯片產(chǎn)業(yè)、低表面能無毒防污材料、油墨、化妝品、農(nóng)藥、印染、造紙、織物整理、洗滌劑、噴涂、污水[2～8]處等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。圖1固體表面上的液滴1基礎(chǔ)理論液體與固體接觸時(shí)的潤濕情況有兩種。第一2接觸角測量技術(shù)的應(yīng)用種情況,液體完全潤濕固體表面,即液2氣(l2v)界2.1在石油開采工業(yè)方面的應(yīng)用0面與固2液(s2l)界面之間的接觸角為0。第二種情世界上已探明石油儲(chǔ)量約一半為碳酸鹽巖油況,液體部分潤濕固體表面,即液體在固體表面藏。這些碳酸鹽巖油藏中很多都有天然裂縫,形形成液滴,呈現(xiàn)非零接觸

3、角。如圖1所示,對(duì)于此成毛細(xì)管。由于毛細(xì)管作用,裂縫中的石油很難種情況的宏觀液滴,三相界面張力滿足Young方解吸出來,從而導(dǎo)致裂縫油藏的采收率一般都低程:于非裂縫油藏的采收率。為了提高裂縫油藏的采γlvcosθ=γsv-γsl(1)收率,就要首先測定裂縫巖石對(duì)水接觸角,了解其中,γ為界面張力,下標(biāo)l、v和s分別代表液裂縫巖石的親水、親油性。如果裂縫巖石是水濕相、氣相和固相,θ為接觸角。的(對(duì)水接觸角小于30°),就可以采用注水驅(qū)油法[9]采油,該方法屬于二次采油。親水性裂縫巖石的在學(xué)術(shù)上普遍認(rèn)可的接觸角的定渝是:過三相接觸點(diǎn),向l2v界面做切線,l2v界面切線與s2毛細(xì)管力容易吸入水,同時(shí)

4、排除油,這樣就可以l界面之間的夾角,即為接觸角。提高采油率。然而,許多碳酸鹽巖油藏(約80%)固體對(duì)某種液體的接觸角越大,表明該液體是混和潤濕(對(duì)水接觸角大于30°小于150°)的或油[10]對(duì)表面的潤濕性越差。例如,材料對(duì)水的接觸角潤濕的(對(duì)水接觸角大于150°)。這時(shí)就要采用越小,表明材料的親水性越強(qiáng)。添加表面活性劑驅(qū)油,該方法屬于3次采油。表面活性劑的加入是為了減小巖石對(duì)水接觸角,增加[11]巖石的親水性。Austad用陽離子表面活性劑,如X作者簡介:丁曉峰(1982-),男,碩士研究生;E2mail:xding-0@yahoo.com.cn—72—第27卷增刊分析試驗(yàn)室Vol.27.

5、Suppl.2008年5月ChineseJournalofAnalysisLaboratory2008-5十二烷基三甲基溴化銨(DTAB),在濃度高于其臨增加其可浮選性。界膠束濃度CMC(質(zhì)量分?jǐn)?shù)約1%)條件下,能夠鎳是日本實(shí)施國家儲(chǔ)備的7種金屬元素之一,[14]非常有效地使油濕性巖石吸水。吸入機(jī)理為:①足見其重要性。松田光明探討了用硫化處理的吸附的原油中的有機(jī)羧酸鹽與表面活性劑單體之方法從廢棄電子元件中浮選回收貴重金屬鎳。對(duì)間的相互作用產(chǎn)生離子對(duì);②油相和膠束中離子廢舊鎳顆粒硫化前后接觸角的測量研究表明,硫?qū)Φ姆至咽构腆w表面變成水濕性;③毛細(xì)管壓力化前后的接觸角分別為96°和99°。由此可

6、見,硫化使吸入鹽水反向流動(dòng),吸入率隨溫度升高而升高,后鎳顆粒具有更強(qiáng)的疏水性,因?yàn)榱蚧幚砗?與原始水飽和度成反比。陰離子表面活性劑的采在鎳顆粒表面生成少量的硫化物,促使捕收劑如油速度比陽離子表面活性劑的慢。對(duì)于陽離子表戊基黃原酸鉀吸附在鎳顆粒表面,所以通過硫化面活性劑,表面活性劑吸附在礦石表面的氣水接處理提高了鎳元素的回收率。觸角小(12～18°),而陰離表面活性劑的接觸角大我國的煤炭儲(chǔ)量居世界第三位,是煤炭資源(39～63°)。儲(chǔ)藏的大國,同時(shí)也是煤炭的消費(fèi)大國,然而,煤分子沉積膜(moleculedeposition,MD)驅(qū)油是提炭的大量燃燒所帶來的環(huán)境污染問題日益引起人高原油采收率

7、的一種新方法。MD膜本質(zhì)是一種離們的重視。發(fā)展?jié)崈裘禾考夹g(shù),是實(shí)現(xiàn)我國社會(huì)子型表面活性劑,它能在固體表面上單層交替沉可持續(xù)發(fā)展和構(gòu)建和諧社會(huì)的必然要求。張國[15]積的自組裝超薄膜,以靜電作用為驅(qū)動(dòng)力驅(qū)油。勝研究了從粉煤灰中用浮選法回收碳顆粒,他[12]高芒來以一種單分子雙季銨鹽(MD21)作為MD們對(duì)粉煤灰和碳顆粒對(duì)水接觸角的測試結(jié)果表明,膜驅(qū)油劑,研究表明在吸附MD21后的油砂上汽油粉煤灰中炭粒的表面潤濕