表面活性剂论文(6篇)
时间：2024-06-29
时间：2024-06-29
关键词：碱；表面活性剂；协同作用；油水界面
中图分类号：TE626.24文献标识码：A
随着常规原油的消耗，目前对重油的开采和利用显得越来越重要.我国的重油资源分布很广，重油的开采量约为1260万吨/a，重油的开采是我国石油开采中的难题.化学驱是目前比较成熟的一种提高采收率的技术（EOR）.随着针对提高重油采收率研究的进行，目前认为化学驱提高重油的采收率的机理主要为形成O/W或者W/O乳状液[1-3]，以及形成油带[4-5]等，进而提高驱替液的驱替效率.而在化学驱的研究中，油和碱的相互作用对提高采收率是非常重要的.有研究发现当油与水有足够长的预接触时间以后，动态界面张力的最小值将消失.且加入碱后，界面膜扩张模量升高34倍[6].由于电解质离子也会对油水的界面性质产生影响进而影响驱油效果[7-8]，所以国内外的学者就碱和表面活性剂间协同作用的机理进行了研究.有研究认为：NaOH中的Na+可以与原位形成的界面活性物质生成难以分解的皂类，进而造成油水界面张力的升高[9].碱对于降低重油/碱溶液的界面张力具有十分重要的作用[10-11].存在一最佳的碱浓度使油水界面张力降至最低[12]，碱通过和重油中的极性物质作用，原位生成表面活性物质来降低油水界面张力，向重油/碱体系中加入表面活性剂后，碱和表面活性剂间存在的协同作用可以显著降低界面张力至超低水平[13-14].目前关于碱和表面活性剂在重油/水界面上协同作用机理的研究不多.Liu[15]等研究了碱和重油的动态界面张力后认为碱和外加表面活性剂间的协同作用机理为碱与油样中的酸性物质作用生产原位表面活性剂，进而原位表面活性剂与外加的表面活性剂发生协同作用，显著降低界面张力.
目前的研究已经证实了碱和表面活性剂之间的确存在协同作用，而且碱和油样中的界面活性物质反应生成的原位表面活性剂可以更有效地降低油水界面张力[12]，但是关于碱和表面活性剂的协同作用的机理仍不清楚.本文针对科特重油与不同碱溶液的动态界面张力进行了研究，通过观察界面张力的动态变化过程中界面活性物质在油水界面的扩散，来研究表面活性剂和碱的协同作用.
1实验部分
1.1油样和试剂
实验所用油样为科特重油（加拿大，萨斯喀彻温），粘度1500mPa・s（22.5℃），密度950.4kg/m3，酸值1.4mgKOH/g.进行实验前，油样在35℃下离心2h以除去水和夹带的固体.
本实验中所用的碱为NaOH（分析纯），经过大量的实验筛选后，选用能较好降低科特重油与水界面张力的阴离子表面活性剂CS460.为了排除水中离子对界面张力的干扰，实验中用到的所有的溶液均采用去离子水配置.不同浓度碱溶液的pH值见表1，文中所用浓度为质量浓度.从表中数据可以看出，本文采用碱液的pH值都大于11.
1.2动态界面张力（IFT）的测量
用旋转滴界面张力仪（TX500，美国）测量不同油水体系的界面张力.当仪器的旋转速度达到设定值后，每12s记录一次界面张力值，将瞬时界面张力值对时间作图得到动态界面张力曲线，并利用相机对油滴进行拍照.
1.3TOC（有机碳含量总值）的测量
利用TOCVE（岛津公司）来测量水相的总有机碳含量（TOC）.将油样与不同的水溶液按照1∶5的体积比混合后，静置使油水两相分离，然后测量水相的TOC.通过比较混合前后水相TOC的变化，分析从油相扩散至水相的组分量的变化.
2结果与讨论
2.1表面活性剂、碱对油水界面张力值影响
分别对不同浓度的表面活性剂溶液（50800μg/g）与油样的界面张力进行了测量，其结果如图1所示.结果表明，当只有表面活性剂存在时，含50μg/gCS460的油水体系的界面张力值较高（3.9mN/m），将其浓度升至100μg/g，界面张力降至1.3mN/m.继续升高其浓度，界面张力变化不大.因此在本文中，采用表面活性剂的浓度为100μg/g时来考察表面活性剂和碱的协同作用.
由于油碱体系的界面张力值动态变化趋势非常明显，且在不同的水相组成时，界面张力在出现最小之后上升的程度不一.有研究表明，体系的动态界面张力最小值对驱油效果的影响十分显著[4，16]，因此本文中的界面张力值采用的是动态界面张力的最小值（DIFTmin）.不同NaOH浓度下，油/水（含剂和不含剂）体系的界面张力值如图2所示.通过对比图2中数据发现，当碱浓度在0.01%～0.08%间变化时，碱浓度（或pH值）对O/A与O/AS体系界面张力的影响是不同的.对于O/A体系，DIFTmin随着碱浓度（或pH值）的升高，先降低后增加，并在碱浓度为0.03%达到最小值.而对于O/AS体系，DIFTmin随着碱浓度（或pH值）的升高逐渐降低.对比O/A和O/AS体系，发现当碱浓度较低时，加入表面活性剂后DIFTmin升高，而在较高碱浓度时（本文中高于0.05%），O/AS体系的界面张力显著低于O/A体系.上述数据表明，碱和表面活性剂之间的确存在协同作用，并且碱的量在其协同作用起重要作用.
对于O/A体系随着碱浓度的变化DIFTmin出现最小值的现象，有研究[9]认为是由于Na+与生成原位表面活性剂结合成了难以分解的皂类物质，导致油水界面上的界面活性物质浓度降低.而对于O/AS体系，加入表面活性剂后，由于碱和表面活性剂的竞争吸附，需要较高的OH-来有效降低油水界面张力，导致界面上OH-浓度降低，没有足够的OH-来进行反应，因此碱浓度升高，O/AS体系的界面张力降低.然而根据该理论，并不能解释为何同样Na+浓度增加，但是O/AS体系的DIFTmin在较高碱浓度下的界面张力较低的现象.
为了进一步确认是否由于Na+浓度的增加造成了油水界面张力的升高，分别向含NaOH0.02%的溶液中加入了不同量的NaCl，使其离子浓度分别与一定浓度的NaOH相同，其组成见表2.含有相同离子浓度的NaOH溶液及NaOHNaCl混合溶液与重油的界面张力如图3所示（横坐标为与NaOHNaCl具有相同离子浓度的NaOH溶液的浓度）.
从图3中可以看出，对于NaOH溶液和NaOHNaCl混合溶液，当离子浓度相同时，两种溶液中的Na+浓度也相同，但是界面张力随整体离子浓度变化的趋势是不一样的.当溶液中只有NaOH时，相同的离子浓度下，其界面张力较高，当碱浓度超过了获得最小界面张力的碱浓度时，NaOH造成的界面张力的增加更为明显.上述现象表明，在高碱浓度下，界面张力在达到最小值后的升高不只是由于溶液中增加的Na+与生成的界面活性物质生成皂类[9]造成的，过量的OH-会造成油水界面张力的增加.
2.2对油水动态界面张力的影响
为了进一步的研究碱和表面活性剂在油水界面上的相互作用，对O/A和O/AS体系的动态界面张力进行了研究.不同碱浓度下，O/A和O/AS体系的动态界面张力见图4和图5.
从图4中可以看出，当NaOH浓度为0.018%时，油/碱的瞬时界面张力（DIFT）迅速降至最低值0.04mN/m；随着时间的延长，DIFT逐渐升高至0.1mN/m；碱浓度升至0.02%和0.03%，其DIFT比碱浓度0.018%时明显降低，且达到最低界面张力值的时间延长，界面张力在达到最低值后的升高趋势也不明显；继续升高碱浓度至0.05%～0.10%时，界面张力降至最低值，并维持在此水平基本不变；当碱浓度在0.1%～0.8%的范围内时，O/A体系界面张力的动态变化趋势大幅减弱.而对于O/AS体系（见图5），则当碱浓度较高时（0.1%～0.8%），体系界面张力仍然呈现显著的动态变化趋势.
界面张力的动态变化是由于界面活性物质在油水界面上的扩散引起的.因此根据上述现象可以推断，对于O/A体系，高的碱浓度抑制了原位生成的界面活性物质在油水界面的扩散，导致界面张力的动态变化趋势不明显，而加入表面活性剂后，减弱了高碱浓度下对界面活性物质扩散的抑制作用，因此高碱浓度下，O/AS体系界面张力的动态变化趋势比O/A体系要明显得多.
2.3油相中物质在界面的扩散
此外，在测量界面张力的过程中发现当水溶液中只含有NaOH时，随旋转时间的延长，油滴被拉长，但是油滴周围仅有较少的组分逐渐从油相扩散到水相；而加入100μg/g的表面活性剂后，在油滴被拉长的过程中，看到深色组分从油相扩散到水相，且当油相中的组分扩散离开油水界面后，出现油滴收缩的现象.为了进一步研究外加的表面活性剂与碱的协同作用，对油样与NaOH和NaOH表面活性剂溶液分别作用后水相的有机碳总含量（TOC）进行了分析（图6）.通过比较A和AS的TOC曲线发现，存在一最佳碱浓度使得水相TOC的增加值达到最大.加入表面活性剂后，最佳碱浓度的值由0.04%升至0.10%.超过最佳碱浓度后，TOC的增加值随着碱浓度的增加而降低.但是AS体系TOC增量的降低幅度比A体系的要小.与前面针对动态界面张力的分析结果一致，即在高碱浓度下，过量的OH-抑制了原位表面活性剂的扩散，而加入表面活性剂促进了油中界面活性物质向水相的扩散.
综合考虑上述实验现象可以推论出，碱与表面活性剂在油水界面上的协同作用机理为：NaOH在油水界面上与原油中潜在的界面活性物质作用，生成原位表面活性物质，进而降低油水界面张力.但是随着碱浓度的增加，Na+和OH-离子的量都增加，一方面Na+可以与生成的表面活性物质作用生成皂类进而造成界面张力的升高，这一现象与之前的研究结果类似[9，15]；除此作用以外，另一方面过多的OH-的存在，造成了原位生成的表面活性物质难以离开油水表面，进而阻碍了OH-与原油中更多潜在的界面活性物质反应生成原位表面活性剂以降低油水界面张力.因此在高碱浓度下，O/A体系的界面张力升高.
当碱和表面活性剂在油水界面上协同作用时，外加的表面活性剂会取代原位表面活性剂在油水界面上发生吸附，促进原位界面活性物质离开油水界面，使得原油中潜在的界面活性物质得以与原油反应，生成更多的原位界面活性物质从而降低油水界面张力.而且随着反应的进行，生成的原位界面活性物质的相对分子质量越来越大，其在油水界面的吸附对碱与油样中的潜在界面活性物质的反应造成的阻力越来越大，此时，外加表面活性将其取代后对降低界面张力的作用尤其明显.因此在高碱浓度时，碱和表面活性剂的协同作用尤为明显.
3结论
本文通过对比不同条件下O/A和O/AS体系的动态界面张力及其扩散，并通过对比相同离子浓度下NaOH与NaOHNaCl溶液与油的界面张力发现，高碱浓度下OH-离子对油水界面张力的升高起着重要作用.综合分析，认为油水界面上碱和表面活性剂的协同作用机理为碱与油相中的物质作用生成原位界面活性物质，而随着碱浓度的升高，过多的OH-会抑制界面活性物质的扩散，而表面活性剂可以取代原位界面活性物质吸附在界面上，促进原油中更多的界面活性物质得以与碱反应生成原位界面活性物质，从而显著降低油水界面张力.
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关键词：Au-Pd双金属催化剂，分子筛，共沉积
0.引言
随着人类社会的发展,人们对生活环境的质量要求也越来越高,但是化石燃料的燃烧作为最重要的获取能源的方式,一直在对空气造成严重的污染,其中的SO2可以导致酸雨,使得土地酸化,严重的可以直接引起疾病,威胁人类的健康。我国近几年发展很快,能源的需求量不断增大,环境污染问题已经引起了广泛关注。
加氢脱硫(HDS)过程是将含硫化合物进行催化加氢处理使之转化成相应的烃和HZS，从而降低原料中的硫含量，实现清洁能源。目前用于HDS反应的催化剂主要是Co(或Ni)-Mo系催化剂，因存在活性相烧结、中毒、金属离子沉积等因素而使催化剂失活。目前对碳化物、氮化物及贵金属HDS催化剂的研究较多。寻求新的活性高、抗中毒能力强的HDS催化剂是目前Au催化剂研究方向之一。
1.Au-Pd双金属催化剂的制备
Au催化剂的制备方法主要有:浸渍法、共沉淀法、沉积沉淀法、胶凝胶法、脉冲激光沉积法、高分子聚合物保护法、化学蒸发沉法、光化学沉积法、离子交换法、共沉淀法、金属有机配合物固载、溶剂化金属原子浸渍法及合金氧化法。用浸渍法制备的Au催化剂性往往很低，这也正是导致人们长期以来认为Au不能用作催化剂的原因之。
化学沉积法可将几种金属组分同时或分批地沉积到载体上，容易控制金属颗粒小，但重复性不理想，目前只应用于制备Au/TIOZ催化剂。论文参考网。离子交换法一般以子筛或沸石为载体，制备的Au催化剂较有效。共沉淀法适合制成薄膜用于气传感器。金属有机配合物固载法适合于制备以氢氧化物为载体的Au催化剂，适合制备高负载量的Au催化剂。溶剂化金属原子浸渍法，合金氧化法，化学发沉积法因制备条件要求较高，通用性小强。脉冲激光沉积法仅在制备单一尺寸Au微粒的模型催化剂时使用。
Au催化剂的制备方法不同所得Au微粒大小不同，导致Au与载体的相互作用不同，直接影响催化效果。
1.1浸渍法(ImpregnationIMP法)
作为制备贵金属催化剂最传统最简单的方法，它是将多孔性载体氧化物浸渍于含有活性组分(如HAuCz4·3HZO、AuC13或KAu(CN):等)的溶液中，干燥后再经后处理得到催化剂样品，该法制备出的金催化剂分散度较低。
1.2共沉淀法(CopreeipitationeP法)
将HAuCI;的水溶液和相应载体的金属硝酸盐水溶液(如硝酸铁)加入到碱性沉淀剂的溶液中，同时得到两种氢氧化物的共沉淀物，再经过滤、洗涤、干燥及一定温度的焙烧处理即得到金催化剂。沉淀过程既可采用正加法也可以采用反加法，目前采用共沉淀法己可以制备出金担载量达l0(w)t%的高活性催化剂和气体传感器材料。
1.3沉积·沉淀法(DepositionpreeipitationDp法)
将金属氧化物载体加入到HAuC14水溶液中，加碱中和并选择适当的反应条件使之沉积在载体表面上，一般控制pH=6-10，随后进行过滤、洗涤、干燥等后处理。论文参考网。不同载体用此法制备的最佳条件不同，制备过程中的处理方法也不同。该法的优点在于活性组分不会被包埋在载体内部，而是全部分布在载体表面，催化剂中Au颗粒尺寸分布较窄，提高了活性组分的利用率。
1.4聚合物保护法
在高分子保护下，用还原剂还原HAuC14溶液制得Au溶胶，然后负载于氧化物或活性炭载体，经干燥、焙烧后得Au催化剂。高分子保护剂可以为PvA(聚乙烯醇)、PVP(聚乙烯毗咯烷酮)、THPC(四轻甲基氯化磷)、PDDA、硫醇类物质、树型聚合物等。还原剂有NaBH;、HZCZO4、SnC12等。载体不同所选择的高分子保护剂也不同，5102、A1203为载体时PVA对其不起保护作用，用PVP则可以;活性炭为载体时用PVA，PVP作保护剂好于THPC;以氧化物为载体时pH值不同则保护剂不同，如用THPC保护剂和TIOZ、zroZ为载体时pH制在2.5，而e、A12o3为载体无需控制pH12，]。在Au催化剂制备过程中，高分子保护剂和还原剂与Au的前驱体用量存在着一定的关系。论文参考网。
1.5化学蒸发沉积法(ehemica一vapordepositsonevn法)
在真空条件下，将挥发性的金属有机化合物(如dimehtylgo1d即ikeotne)通过蒸汽导入并使之吸附于比表面积较高的金属氧化物载体上，然后于473K下在空气中焙烧使有机金属化合物分解为小颗粒的Au。这种方法可以广泛地应用于各种不同的金属氧化物载体上，制得的催化剂活性一般都比较高，它甚至可以将金以纳米级颗粒沉积在一些不适用沉积一沉淀法的酸性金属氧化物载体上。
1.6光化学沉积法(photoehemiealdepositionPeD法
该法将n型半导体(如TIO:、ZnO、ZrOZ及SnOZ等)悬浮于HAuC14的醇溶液中，在室温下用紫外光照射足够时间，然后过滤，洗涤，真空干燥即得所需催化剂。该法容易控制金属颗粒大小而将几种金属组分同时或分批地沉积到载体上。
1.7离子交换法(IonexchangeIE法
将HAucl4水溶液与NaY分子筛于80℃下共热，使之与分子筛作用以取代载体表面或内部的H十(或N+a)，再经焙烧等活化处理即可，该法对于制备以Y型分子筛为载体的金催化剂最为有效。
2.总结
催化剂的制备过程决定了它的组成、结构和纹理组织，催化剂的制备方法不同所得Au微粒大小不同，导致Au与载体的相互作用同，直接影响催化效果。一些传统的制备方法，有的不能用于制备该催化剂，有的制得的性能不理想，如用浸渍法制备的Au催化剂性往往很低，化学沉积法可将几种金属组分同时或分批地沉积到载体上，容易控制金属颗粒小，但重复性不理想，目前只应用于制备Au/TIOZ催化剂。而借助于溶液理论、胶体化学、固态化学以及金属有机化学的知识可以比以前更合理地来合成各种新型催化剂。
参考文献
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关键词泡沫体系起泡能力耐温抗盐
多年来我国油藏的开发一直以注水开发为主，大部分油田都进入中、高含水期，甚至是特高含水期。然而，水驱后仍有大于40%～50%的剩余油滞留在地下，产量在逐年递减，注水开发经济效益变差。泡沫驱有其独特的渗流和驱油性能，既能显著地提高波及效率，又可提高微观驱油效率，及其在矿场实施成本较低，工艺相对简单，提高采收率效果较明显，正得到迅猛的发展，并有望成为进一步改善高含水阶段开发效果及聚合物驱后提高原油采收率的有效接替技术。
一、试验部分
（一）试验材料
实验中拟采用作评价的表面活性剂有：①AOS，②SDS，③ZY-150，④CR05211，⑤油田发泡剂，⑥含氟表面活性剂TF-3721，⑦含氟表面活性剂LG-360。评价出发泡性能最好的作为主剂。
（二）抗盐起泡剂的起泡性能和泡沫稳定性的试验
测试方法：WaringBlender法分别测定在矿化度（mg/l）：5000，10000，15000，20000，25000，30000，35000，40000，45000，50000下各表面活性剂的发泡体积和半衰期。
二、试验结果与讨论
起泡剂的筛选：
在较低矿化度时，进行初步的起泡剂的筛选。起泡剂的发泡能力通过测量产生泡沫的体积，即发泡体积来评价，体积越大，说明发泡能力越强。泡沫的稳定性则是通过测定半衰期。半衰期越长，说明泡沫中析出液体的速率越慢，即泡沫的稳定性就越好。用WaringBlender法，在矿化度5000mg/l时，通过对不同浓度（0.200%和0.400%）表面活性剂发泡体积和泡沫半衰期的测试进行起泡剂的初步筛选。实验结果见表1。
三、结论
由表1和2的实验数据结果可以看出，在矿化度5000mg/l时，AOS，SDS，CR05211和油田起泡剂的发泡效果比较好，其他的起泡剂发泡效果不是很理想。同时可以看出表面活性剂质量分数为0.4%时的发泡效果比较好。在其他条件相同的情况下，表面张力越低，形成泡沫所需的能量越低，起泡能力越好。所以，表面活性剂浓度增加，形成泡沫所需的能量就降低，起泡能力越好，发泡体积随表面活性剂浓度的增加而增加。所以AOS，SDS，CR05211和油田起泡剂选择0.4%的质量分数，可作为抗盐泡沫体系的起泡剂使用。
参考文献：
关键词：丙烷，选择氧化，丙烯醛
1丙烷选择氧化制丙烯醛的研究意义
1.1丙烷选择氧化制丙烯醛研究的经济意义。
丙烯醛是重要的石油化工、轻工、医药原料，具有广泛的用途[1,2]。论文参考网。目前，工业上主要采用丙烯为原料通过选择氧化制取丙烯醛。丙烯价格较高，是丙烷的2~3倍，加上丙烯的多种用途，其供应日趋紧张，所以丙烷和丙烯的价格差距还将进一步扩大。因此，以廉价的丙烷代替丙烯为原料通过选择氧化生产丙烯醛可降低丙烯醛的生产成本，具有巨大的潜在经济效益[3,4]。
1.2丙烷选择氧化制丙烯醛研究的理论意义
丙烷的临氧催化转化包含着重要的催化原理。论文参考网。丙烷选择氧化制丙烯醛需要转移六个电子，其临氧活化涉及到催化剂组成、活性相、催化剂表面性质和催化剂表面氧物种的选择和调变等诸多问题[5]。迄今为止，报道的丙烷选择氧化制丙烯醛催化剂产率通常较低，其主要原因在于丙烷较惰性，丙烯醛却很活泼，两者最弱化学键键能差值约为54.3kJ/mol，在反应条件下容易导致较活泼的反应中间体和目的产物乃至烷烃本身的深度氧化。因此，从本质上探明丙烷选择氧化制丙烯醛反应的催化反应机理和反应的选择性控制步骤等，对于性能优良的催化剂的设计和研制无疑具有重要的指导意义。
2丙烷选择氧化制丙烯醛反应研究进展
2.1丙烷选择氧化制丙烯醛催化剂
丙烷选择氧化合成丙烯醛需要转移六个电子，反应中需要催化剂有合适的活性位、氧化还原性和酸碱性，因此，丙烷选择氧化催化剂一般是多组分的复合氧化物催化剂，一般为V和/或Mo基催化剂。
2.1.1多组分复合氧化物催化剂
丙烷选择氧化制丙烯醛多组分复合金属氧化物催化剂通常是Mo基和V基氧化物催化剂。这类催化剂的体相组成较复杂，它们在反应中的热稳定性较高。现在此类催化剂研究较多的是AgBiMoVO催化剂。
2.1.2含P催化剂
磷酸盐类催化剂是广泛用于低碳烷烃（如丙烷、丁烷）及烯烃（如丙烯）的（氨）氧化反应的催化剂。该类催化剂对丙烷氧化有较好的活性和良好的选择性，主要产物为丙烯、丙烯醛和COx等。当通入水蒸汽为稀释剂时，产物分布较广，除了生成丙烯外还生成甲醇、乙醛、乙酸、丙醛、丙酮和丙酸等。
磷酸盐催化剂一般具有较高的丙烷氧化脱氢性能，如果在具有良好反应性能的丙烯选择氧化制丙烯醛和丙烯酸的催化剂中加入一定量的磷酸盐催化剂，如B-P-O催化剂等，作为丙烷选择氧化催化剂，那么有望在丙烷选择氧化反应中获得较高的丙烯酸和丙烯醛选择性。
2.1.3担载型催化剂
担载型催化剂主要体现载体对催化剂反应性能的影响，如分散反应的活性中心，调变催化剂的酸碱性和氧化还原性等。要在担载型催化剂上获得较高的丙烯醛和丙烯酸选择性以及收率就要协调好催化剂中脱氢”和插氧”中心的作用。通过调变载体的性质和改善催化剂的制备方法，可以使催化剂表面的脱氢”中心和插氧”中心之间的作用更加协调，并建立合适的表面酸-碱性平衡和使催化剂具有合适的氧化还原性，这样可以提高反应中丙烯醛和丙烯酸的选择性和收率。
2.1.4两段式催化剂
由于丙烷氧化脱氢制丙烯和丙烯选择氧化制丙烯醛两个反应对目的产物均有较高的选择性，研究者们将丙烷氧化脱氢反应（均相氧化脱氢或表面反应氧化脱氢）利用于丙烷选择氧化反应过程中，希望可以在反应中获得较高的丙烯醛收率。
两段式催化剂存在两种反应过程—丙烷氧化脱氢和丙烯选择氧化制丙烯醛过程相互匹配的问题。协调好第一段反应和第二段反应的反应条件，优化反应器的结构，可以提高整个过程中丙烯醛的选择性。
2.2丙烷选择氧化制丙烯醛的反应机理
丙烷选择氧化制丙烯醛需要转移六个电子，反应产物较为复杂，致使该反应机理的研究难度较大。在不同的催化剂及不同的反应条件下，该反应机理存在差别。文献中对该反应所提出的反应机理主要有以下三种反应途径：（1）丙烷以丙烯为中间体进一步反应生成丙烯醛；（2）丙烷在催化剂表面活化生成异丙氧基，异丙氧基经丙烯进一步生成丙烯醛；（3）丙烷在催化剂表面活化生成正丙氧基，后者经丙烯或丙醛进一步反应转化为丙烯醛[6]。论文参考网。目前，文献报道的研究反应机理的主要方法是通过考察丙烷氧化反应产物的分布和反应可能的中间体或其探针分子在催化剂上的转化行为。
伊晓东等[7]考察了丙烷选择氧化制丙烯醛反应的可能中间体或其探针分子在MoPO/SiO2催化剂上的反应行为，并进一步采用原位IR光谱技术考察了这些分子在MoPO/SiO2催化剂的吸附和转化，认为异丙氧基是该催化剂上丙烷选择氧化制丙烯醛的主要中间体之一，异丙氧基主要转化为丙烯和丙酮，丙烯进一步转化为丙烯醛。
3展望
综上所述，丙烷选择氧化制丙烯醛反应是一个颇有发展前景且具挑战性的课题。国内外研究者三十多年来的研究工作取得了一定进展，但许多问题有待进一步探讨和深入研究。从本质上探明丙烷选择氧化制丙烯醛反应的催化反应机理和反应的选择性控制步骤等，对于性能优良的催化剂的设计和研制无疑具有重要的指导意义。用于该反应的催化剂多数为固相催化剂，因此，采用原位红外光谱技术，考察反应原料、中间体及其探针分子在催化剂上的转化行为，应该是揭示其反应机理的较佳手段，并由此为性能优良的催化剂的设计和研制提供理论依据。
参考文献：
[1]《世界精细化工手册（续编）》[M].化学工业科学技术情报研究所,1986:891.
[2]张明智.丙烯醛的生产及应用[J].应用化工,2000,29(4):4~6.
[3]照日格图，李文钊，于春英，葛庆杰,徐恒泳.丙烷选择氧化制丙烯醛研究进展[J].天然气化工,2000,25(3):50~54.
[4]H.A.Wittcoff.Newtechnologyandchemicalfeedstocks[J].Chem.Tech.,1990,20(1):48~53.
[5]S.Albonetti,F.CavaniandF.Trifiro.Keyaspectofcatalystdesignfortheselectiveoxidationofparaffins[J].Catal.Rev.Sci.Eng.,1996,38(1):413~438.
[6]M.M.Bettahar,G.C.Costentin,L.SavaryandJ.C.Lavalley.Onthepartialoxidationofpropaneandpropeneonmixedmetaloxidecatalysts[J].Appl.Catal.A:Gen.,1996,145(1-2):1~48.
[7]伊晓东.MoPO/SiO2催化剂上丙烷选择氧化制丙烯醛反应机理的研究[D].厦门大学博士论文,2004.
【关键词】球形颗粒纳米表面活性剂
【中图分类号】TQ423【文献标识码】A【文章编号】1009-9646(2008)09(a)-0131-01
1引言
常规纳米陶瓷粉末由于流动性差、振实密度小等原因,很难直接压制成高密度坯体,为提高烧结制品的密度,需要长时间的高温烧结,这样会导致晶粒长大,从而使材料失去纳米结构组织。大颗粒球形纳米陶瓷粉末,球形大颗粒尺寸为5-90μm,大颗粒内部为结合紧密的纳米颗粒,具有良好的流动性,振实密度高,能直接压制成高密度坯体,无需长时间的高温烧结,使材料保持纳米结构组织,从而提高韧性,大大降低烧结制品的脆性。
2实验部分
2.1实验原料及仪器
原料:粒径为70nm的Al2O3,TiO2纳米粉末、超纯净水、表面活性剂、氧化锆;
仪器:离心式喷雾干燥机、箱式电阻炉、等离子体致密化设备。
2.2工艺流程
将平均粒径为70nm的Al2O3,TiO2纳米粉末按重量比配料后投入球磨机内,按照与纳米粉末的1:2的重量比注入超纯净水,按照总重量为纳米粉体的6wt%注入表面活性剂,按照与粉体1:1.5的重量比投入直径Φ8mm氧化锆球磨介质,球磨8小时;将球磨获得的水性纳米胶体进行喷雾干燥,喷雾干燥进风温度为300℃,出风温度为150℃,流量为30kg/h,获得40μm的大颗粒球形纳米陶瓷粉末;将喷雾高燥的大颗粒球形纳米陶瓷粉末进行热处理,热处理设备为箱式电阻炉,热处理温度为800℃;将热处理后的大颗粒球形纳米陶瓷粉末进行等离子致密化,等离子发生装置功率为50kw,侧面送粉,送粉速度为30g/min,等离子发生气体为氩气加少量的氢气。
3结果与讨论
3.1表面活性剂
一般颗粒由静电作用力和范德华力作用聚合而成,相互作用力较小,形成硬团聚。克服硬团聚的关键在于尽可能地除去水分子和表面自由非桥接羟基,使颗粒产生排斥力而非吸引力,以避免团聚的产生。表面活性剂能够在粒子表面形成双电层,降低粒子表面自由能,抑制粒子团聚,形成单分散的球形颗粒。如果表面活性剂浓度过低,粒子表面只有部分被覆盖,外来粒子的表面活性剂就可以吸附在其空白位置上形成搭桥效应,引起颗粒团聚,粒度增加。浓度过时,形状不规整,有球形的,也有形成片状的,这是因为:表面活性剂浓度过高时,一方面会引起溶液粘度增大,胶粒移动困难,已成核的胶粒易于聚结,形成大颗粒;另一方面过量的表面活性剂之间产生桥联作用,使晶粒互相聚集长大。本实验所用的表面活性剂浓度为纳米粉体的6wt%。
3.2热处理
喷雾干燥后所得产品中混有表面活性剂及残余水分,可能造成颗粒团聚,影响产品的性能。本热处理工艺除去了表面活性剂和残余水分,消除大颗粒球形纳米陶瓷粉末的纳米颗粒界面弛豫现象,并使大颗粒球形纳米陶瓷粉末内部的纳米颗粒连结,而大颗粒之间并没有连结。
3.3等离子体致密化
常规纳米粉末的流动性极差,无法输入等离子体中或高速火焰中,即使能勉强送进去一些,这些质量极小的小颗粒难以进入粘性等离子中,另外,由于常规纳米粉末具有比表面积大和单个颗粒质量小的特点,在热喷涂时物理、化学性能会发生改变,结果是涂层质量很差。等离子体致密化进一步提高了大颗粒球形纳米陶瓷粉末的流动性和振实密度,并使大颗粒球形纳米陶瓷粉末多相更加均匀化、合金化。
关键词：表面活性剂，加溶作用，润湿反转作用，乳化作用，起泡作用
1、表面活性剂在加溶作用中的应用
表1链长对醇在0．1mol·L-1脂肪酸钾溶液中溶解度的影响
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