К.т.н., Салихова О.А., стр. преп.
Халматова Н.Г.*
Ташкентский химико-технологический институт, Узбекистан
*Ташкентский Государственный технической университет, Узбекистан
ВЛИЯНИЕ НА
ЭЛЕКТРОПОВЕРХНОСТНЫЕ СВОЙСТВА ЧАСТИЦ КАОЛИНА И БЕНТОНИТА ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ
ВЕЩЕСТВ
Для
обеспечения высокого уровня и темпов роста добычи нефти в Узбекистане, наряду с
открытием и введением в разработку новых месторождений особое внимание
уделяется проблеме максимально возможного повышения степени доизвлечения нефти
из истощенных месторождений. За последние 10 лет 75% открытых месторождений
обладают аномально- сложными свойствами нефти, которые выражаются в высоком
содержании асфальтенов, парафинов, смолистых веществ и различных минеральных солей,
что обусловливает их высокую вязко пластичность и структурно-механические
свойства. Поэтому в настоящее время более 80% добычи нефти в мире и у нас в
стране извлекается из месторождений методом заводнено.
Большие
резервы увеличения нефте отдачи скрыты в использовании физико-химических
методов воздействия на нефтяные пласты, в частности, введением в продуктивные
пласты различного рода химических реагентов. Наиболее перспективными из них
являются высокомолекулярные поверхностно-активные вещества (ВМ ПАВ) и
полиэлектролиты (ПЭ), Однако ассортимент ВМ ПАВ и ПЭ до последнего времени все
еще остается крайне ограниченным, а научные основы их синтеза с заранее
заданной структурой и эффективное использование все еще недостаточно
разработаны. Проблема усугубляется еще и тем, что практически каждое нефтяное
месторождение, обладающее своеобразной спецификой, нуждается в индивидуальном
выборе нефте вытесняющих ВМ ПАВ и ПЭ.
Условия
разделения дисперсных систем определяются величиной адсорбции ВМ ПАВ,
структурой формирующихся на поверхности адсорбционных слоев, а также их
влиянием на электроповерхностные свойства частиц. В связи с этим нами было
проведено детальное исследование адсорбции различных интенсификаторов:
полиэтиленоксида (ПЭО), модифицированные полиакриламид (МПАА), полиакриловая
кислота (ПАГ-2,1), поливинилбензилтриметиламмоний хлорид (ПВБТАХ) и
полидиметил-винилпиридинийметилсульфат (ПДМВПМС) из водных и водно-солевых
растворов, а также их влияние на параметры двойного электрического слоя
электрокинетический потенциал и поверхностную проводимость частиц [1].
Поскольку
адсорбция полимеров- процесс медленный, то предварительно была изучена кинетика
адсорбции ВМ ПАВ глинистыми частицами бентонита.
Исследование
кинетики адсорбции ВМ ПАВ глинистыми частицами важны по нескольким причинам.
Во-первых, кинетика адсорбции играет важную роль в процессе взаимодействия
частиц дисперсных систем полимерами и часто определяет механизм данного
процесса [2]. Во-вторых, из- за различий во времени адсорбции полимеров на
частицах различной природы во многих случаях удается добиться селективного
образования агрегатов из частиц одного сорта в смеси с другими и тем самым
осуществить селективное разделение минеральных смесей, что имеет важное
значение в нефтедобывающей промышленности.
Ниже
приведены данные по кинетике адсорбции нескольких типов высокомолекулярных
веществ неионогенного ПЭО, катионных ПДМВПМС, ПДМАЭМА, анионных ПАГ-1,2 на
поверхности частиц бентонита и каолина (рис. 1-6) [3]. Как следует из
представленных графиков, адсорбционное равновесие устанавливается достаточно
быстро - от 2 до 24 часов. Наиболее быстро достигается область адсорбционного
равновесия в случае ПДМВПМС. ПДМАЭМА, ПАГ-1,2 на поверхности каолина (рис.
4-6). Значительно медленно-при переходе полиэтиленоксидов обеих молекулярных
масс на поверхности бентонита (рис. 1-3). Попытаемся для двух крайних случаев:
полиэтиленоксида на поверхности бентонита и ПАГ-1,2 на поверхности каолина
произвести некоторую теоретическую оценку кинетических параметров перехода
полимера на поверхность адсорбентов.
При
рассмотрении кинетики адсорбции полимеров следует учитывать как время диффузии
макромолекул к поверхности частиц, так и собственно кинетику адсорбции, т.е.
время, необходимое для достижения равновесного состояния адсорбированного ВМС в
поверхностном слое. Измеряемая на опыте величина адсорбции является действием
обеих указанных фактов. Интересно выявить хотя бы приблизительно их
относительный вклад в удельную адсорбцию полимеров. Согласно Грегори [4] при
добавлении раствора полимера к дисперсии можно условно выделить следующие
стадии: I. смешивание (распределение) макромолекул полимера между частицами; 2.
адсорбция полимерных сегментов на поверхности частиц; 3. перераспределение
адсорбированных цепей, т.е. переход конфирмации макромолекул от их исходного
состояния в растворе до равновесия или близкого к равновесному на поверхности,
рис.4, столкновение частиц с адсорбированным полимером с образованием
агрегатов.
Рис.1.
Изотермы адсорбции ПЭО с М= 1,5*106 частицами бентонита при различной
продолжительности контакта полимера
с частицами: I—10 мин., 2-20 мин, 3-30 мин, 4-1 час, 5-24 час.
Рис.
2. Изотермы адсорбции ПЭО с М= 2,6·106 частицами бентонита при различной
продолжительности контакта полимера с частицами: I—10 мин., 2-20 мин, 3-30
мин, 4-1 час, 5-24 час.
Рис.3.
Кинетика адсорбции ПАГ-1 (1,2) и ПАГ-2 (3,4) на поверхности
фракционированного каолина. Исходная концентрация полимера:
г/л: 1,3-0,125; 2,4- 0,250. Исходная концентрация дисперсной фазы 5 г
Рис
4. Зависимость адсорбции ПЭО с М=2,0-106 на бентоните при различных
концентрациях полимера от продолжительности его контакта с адсорбентом. Концентрация
полимера в мг/л. 2- 20%.
Рис
5. Кинетика адсорбции ПДМВПМС на поверхностно- фракционированного каолина, концентрация
дисперсной фаз- 0,75%. Исходная концентрация ПДМВПМС -0,125 г/л.
