Поверхностно активные вещества (ПАВ)

ПАВ - это общепринятое сокращение термина «поверхностно активное вещество». Эти вещества способны адсорбироваться на поверхности твердых тел и на границе раздела фаз, в результате чего происходит снижение свободной поверхностной энергии.

Различают катионоактивные, анионоактивные и неионогенные ПАВ. Катионоактивные ПАВ диссоциируют на крупные органические катионы и простые неорганические анионы. Обычно - это соли жирных аминов или полиаминов, например, триметилдодециламмоний хлорид:

Анионоактивные ПАВ диссоциируют на крупные органические анионы и простые неорганические катионы. Классическим примером может служить мыло, например олеат натрия:

[С₈Н₁₇СН: СН (СН₂)₇СОО] ^- [Na] ⁺.

Неионогенные ПАВ – это полимеры с длинными цепями, которые не диссоциируют. Например, фенол этиленоксид, который в буровой практике известен как DMS.

Поскольку поверхности глинистых минералов и большинства горных пород заряжены отрицательно, электростатическое притяжение усиливает адсорбцию катионоактивных ПАВ на этих поверхностях, Анионоактивные ПАВ адсорбируются на положительно заряженных участках (у концов кристаллических решеток) глинистых частиц и на поверхностях раздела нефть-вода. Неионогенные ПАВ, такие как DMS, конкурируют с водой в адсорбции на базальных поверхностях кристаллов глинистых частиц, ограничивая тем самым разбухание глинистых частиц, например бентонита.

Другие неионогенные ПАВ адсорбируются на границе раздела нефть - вода. Эти соединения состоят из нефтерастворимой (олеофильной) цепочки атомов, связанной с водорастворимой (гидрофильной) цепочкой. Олеофильная часть соединения растворяется в углеводородной фазе на границе раздела, а гидрофильная – в воде. Чтобы определить, подходит ли данное ПАВ для конкретного применения, используют два показателя: химическое сродство цепочек и число ГОБ (гидрофильно олеофильный баланс). ГОБ - это массовое соотношение гидрофильной и олеофильной частей молекулы неионогенного ПАВ; чем выше значение ГОБ, тем более растворима в воде эта молекула. На (рисунке 2.9), представлено влияние соотношения гидрофильной и олеофильной частей молекул на растворение полиоксиэтилированных сорбитанмоноолеатов. По мере увеличения длины полиоксиэтиленовых цепей и, следовательно, числа ГОБ молекула все больше приобретает сродство к воде. На основании химического сродства цепочек и числа ГОБ производится лишь предварительный выбор неионогенного ПАВ, а окончательный выбор основывается на результатах лабораторных исследований.

Рисунок 2.9 - Влияние соотношения гидрофильной и олеофильной частей молекул на растворение полиоксиэтилированных сорбитанмоноолеатов:

1 — углеводородная цепъ;

2 — сорбитан;

3 — полиоксиэтиленовая цепь C₆H₅-0-(CH₂CH₂0)₃₀H,

•

Многие ПАВ выполняют двойную функцию; например, они могут действовать как эмульгаторы и как смачивающие агенты. Кроме того, для достижения нескольких целей можно использовать смеси совместимых ПАВ. В буровых растворах ПАВ используются в качестве эмульгаторов, смачивающих агентов, пенообразователей, пеногасителей, а также для снижения гидратации поверхности глинистых частиц.

Дата добавления: 2015-07-10