石油磺酸盐组成常用分析方法的对比研究

石油磺酸盐组成常用分析方法的对比研究

赵志刚,李明良,高源

大庆炼化公司         黑龙江省，大庆市163000

摘 要：石油磺酸盐是三次采油中应用最广泛的表面活性剂，经过国内外许多研究人员的深入研究，其合成、表征和性能已有较为成熟的研究成果。本文重点比较了几种常见方法测定石油磺酸盐质量浓度。

关键词：石油磺酸盐；质量浓度测定

引言

除了石油磺酸盐，还有一些其他表面活性剂也被广泛应用于三次采油中，如十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等。这些表面活性剂的选择取决于油藏的性质和地质条件。在石油磺酸盐的合成中，传统的方法是在硫酸钠作用下，使用石油烷基苯为原料进行磺化反应。随着环境保护意识的提高，绿色合成方法逐渐兴起，如使用微波辐射合成石油磺酸盐等。除了测定石油磺酸盐质量浓度的方法，还有许多研究关注其在三次采油中的应用效果和机理研究，如石油磺酸盐的油水界面张力、亲水亲油性等。这些研究有助于优化表面活性剂的使用方案，提高三次采油的采收率。

1 滴定法

由于直接滴定难以判断终点，误差大，所以在石油磺酸盐的分析中普遍采用了两相滴技术。早在1948年Epton就建立了所谓的两相定法，但该法的缺点是滴定终点不易掌握，测定结随含量不同而改变。Weatherburn用空白实验正测定结果，但滴定接近终点时等当点变化缓慢。Panoller采用观察箱改进对滴定终点的观察，但作不方便。Reid等采用终点易观察、精密度较高的混合指示剂法，测定结果准确，但不能测定疏水基团短的分子。另外以上几种方法均使用毒性较大的氯仿做有机相。

刘祥等在分析石油磺酸盐时发现，以达旦黄——溴百里酚蓝为混合指示剂，十六烷基三甲基溴化铵（C-MAB）为滴定剂，测定磺酸盐型阴离子表面活性剂可在单相体系中进行，且终点易观察，重复性和准确性好，但不宜在较高的Ca2+、Mg2+浓度下使用。黄宏度等通过分步滴定的方法，即溴甲酚绿碱性分相滴定法和百里酚蓝——次甲基蓝酸性滴定法，快速简便地定量测定既有石油磺酸盐又有石油羧酸盐的复配体系中2种阴离子表面活性剂的含量。

2 重量法

美国材料试验学会建立了石油酸盐的标准分析方法:在硅胶柱中分别用氯仿和乙醇洗脱氯仿溶解的样品，去除溶剂进行称重，该法要约2.0g样品。史俊等使用膜渗析分离——重量法对KPS样品进行了分离提纯及组成分析，其方法为:分别用石油醚和水做溶剂对石油醚分散溶的样品进行膜渗析，此法所测数据的分布较液——液萃取法更为合理，且实验操作过程更为简单，损失小于（士3%），测定准确度高。

3 萃取法

Sandvik等人采用多溶剂萃取技分析了石油磺酸盐的组成，但设计的萃取流程不尽合理，分析结果误差较大。蒋怀远等人对萃取流进行了改进：首先用热无水乙醇和石油醚洗涤析出无机盐，再用萃取——反萃取分离活性组分。该法常用于石油磺酸盐的预纯化，能适用宽分子量范围的石油磺酸盐。

4 光谱法

由于石油磺酸盐的结构中至少含有一个苯环，所以它在紫外区有吸收。陆彬等用硅胶柱分离，以水为流动相，在200-300nm波长范围对石油磺酸盐进行了紫外光谱扫描测定。朱莉等利用石油磺酸盐的S-O伸展振动在1200cm-1附近和1600cm-1处形成一个稳定的特征吸收锋的现象，用红外光谱测定石油磺酸盐的含量，并根据图谱中两处吸收锋的高度的比值不同对单、双磺酸盐相对含量的测定进行了探讨。

5 液相色谱法

以上方法分析速度慢，在模拟驱油和现场驱油实验中，都有大量样品需要测定（通常在24h内需要分析60-120个馏分），上述方法无一能满足快速测定的要求，而且大都只适合于中、高浓度样品，因此引入了高效液相色谱分析石油磺酸盐。

纵观石油磺酸盐的HPLC分析方法可以得结论：分析速度快，灵敏度高，抗干扰能力强，无现场还是在实验室都是测定石油磺酸盐的有力工具。通过HPLC对实际样品的测定，可以方便的研究石油磺酸盐的相行为，从而为驱油研究提供了可靠证据。如果通过制备HPLC将石油磺酸盐的几个主要馏分进行制备收集，可以采用质谱、核磁共振谱、GC-MS、HPLC-MS甚至HPLC-NMR联用的方法对馏分作进一步分析获取石油磺酸盐的精细结构信息。

6 分光光度法

在分光光度计中，将不同波长的光连续地照射到一定浓度的样品溶液时，便可得到与众不同波长相对应的吸收强度。如以波长（λ）为横坐标，吸收强度（A）为纵坐标，就可绘出该物质的吸收光谱曲线。利用该曲线进行物质定性、定量的分析方法，称为分光光度法，也称为吸收光谱法。用紫外光源测定无色物质的方法，称为紫外分光光度法；用可见光光源测定有色物质的方法，称为可见光光度法。都以Beer-Lambert定律为基础。分光光度法的应用光区包括紫外光区，可见光区，红外光区。

7 对比研究

以上各种测定方法各有特点，重量法年代久远，现在很少使用。萃取法用于石油磺酸盐的预纯化，能适用宽分子量范围的石油磺酸盐。滴定法终点由人眼观察判断，不可避免引入分析误差。光谱法操作复杂，对实验条件要求高。液相色谱法具有较强的时效性，同时具有很短的测定周期，可以用于油田中大量样品的测定。分光光度法具有设备简单、操作方便、价格低廉、适用性广、准确度和精确度较好的特点，减少人为误差。

目前，石油磺酸盐在用于提高石油采收率方面已进入先导性矿场实验阶段，但石油磺酸盐产品仍存在许多问题使其仍为得到大规模的推广应用，因此，继续加强石油磺酸盐的研究具有重要的经济及学术价值。

参考文献

［1］朱友益，沈平平.三次采油复合驱用表面活性剂合成、性能及应用［M］.北京：石油工业出版社，2006，（2）.

［2］付美龙，唐善法，黄俊英.油田应用化学［M］.武汉：武汉大学出版社，2005，（12）.

［3］于涛，刘娜，丁伟.磺酸盐类表面活性剂在三次采油中的应用［J］.大庆石油学院院报，2005，（5）.

第一作者简介：姓名：赵志刚，性别：男，出生日期：1979年5月，民族：汉，籍贯：山东省莱西市，在大庆炼化公司化工生产二部磺酸盐作业区从事班组长工作。

第二作者简介：姓名：李明良，性别：男，出生日期：1971年10月，民族：汉，籍贯：江苏省沛县，在大庆炼化公司化工生产二部磺酸盐作业区从事班组长工作。

第三作者简介：姓名：高源，性别：男，出生日期：1973年7月，民族：汉，籍贯：黑龙江省大庆市，在大庆炼化公司化工生产二部磺酸盐作业区从事班组长工作。