减阻表面活性剂的研究进展
第24卷第1期2007年1月精细化工
FI NE C H E M I CAL S
Vo.l24,No.1
J an.2007
表面活性剂
减阻表面活性剂的研究进展*
乔振亮,熊党生
(南京理工大学材料科学与工程系,江苏南京 210094)
摘要:介绍了表面活性剂减阻的机理。探讨了影响表面活性剂减阻效果的各种因素,包括:表面活性剂与补偿离子的结构及其浓度、管路系统的直径、流体的温度和速度以及环境中的金属离子。论述了表面活性剂的减阻与传热效率之间的关系;并且讨论了在使用减阻表面活性剂的循环系统中提高传热效率的方法。总结了减阻表面活性剂的一般特点。预测了减阻表面活性剂的发展趋势。引用文献35篇。
关键词:表面活性剂;减阻;传热效率
中图分类号:TQ423.99 文献标识码:A 文章编号:1003-5214(2007)01-0039-05
Progress i n D rag R educi ng Surfactant R esearch
Q I A O Zhen li a ng,X I O NG Dang sheng
(D e p ar t m ent of M aterial Science and E ngineer i ng,N anjin g Universit y of Science and T echnology,N anjing210094,J iangsu,China)
Abstract:The m echanis m of drag reduc i n g surfactant is i n troduced.M any facto rs i n fluenc i n g t h e effectiveness o f drag reducing surfactant are addressed,such as surfactan,t counteri o n,concentra ti o n, dia m eter of c ircu lati n g syste m s,te m perature and velocity o f the fl u i d,and i o ns inside the recircu lation syste m s.The re l a ti o nship bet w een drag reduction and heat transfer ab ility i s discussed,and m ethods of
i m prov i n g the effic i e ncy of heat transfer i n the recircu lation syste m s conta i n ing the drag reduci n g
surfactan t are a lso described.Co mm on characteristics of drag reduc i n g surfactant are su mm arized.
F i n ally,t h e developm ent trend of drag reduc i n g surfactant is i n d icated.35references are c ited.
Key w ords:surfactan;t drag reduction;heat transfer ab ility
19世纪80年代的石油危机引起了人们对减阻技术的普遍关注,继而这一技术迅速应用于各个行业。主动减阻是一种向紊流中添加少量添加剂,使流体摩擦力大大降低的方法。流体的紊流被改变或者受到抑制,便产生了减阻的效果。
一些少量的高分子聚合物和阳离子表面活性剂可以加在水中降低紊流阻力,研究发现,紊流流动阻力最高可以降低80%[1]。所以,这一技术在远距离流体输送、城市供热制冷等领域具有良好的应用前景。虽然一些水溶性的高分子也可以用来减阻,但是在有工业泵的系统中,如果用水溶性高分子就存在着机械降解的问题,并且降解后分子结构无法恢复,使减阻能力下降。表面活性剂受大的剪切应力作用也会发生机械降解,但是它可以自行修复[2]。因此,在有机械力的场合,多用表面活性剂来进行减阻。
用来减阻的表面活性剂有阳离子、阴离子、两性离子等。阴离子表面活性剂做减阻剂使用时,易与水中的钙、镁离子形成沉淀而影响减阻效果;阳离子表面活性剂做减阻剂对水质要求不高,有更广泛的使用范围;在加热系统中用两性减阻表面活性剂也是一种增加经济效益的很有前途的方法[3]。在实际使用中最常用的表面活性剂是阳离子型和两性离子型两类。减阻表面活性剂的特殊重要性,使它受到广泛关注,国内许多人都做了相关研究[4~7]。
本文综述了减阻表面活性剂的研究进展。
*收稿日期:2006-06-19;定用日期:2006-09-08
作者简介:乔振亮(1970-),男,河南省巩义市人,博士研究生,师从熊党生教授,主要从事生物材料、仿生减阻材料的研究,电话:025-********,E-m ai:l q i aozhen liang@126.co m。
1 表面活性剂减阻机理
由于减阻表面活性剂的表观特点,很容易使人从直观上认为这类表面活性剂应有黏弹性。Sav ins1967年首先阐明减阻表面活性剂溶液应表现出黏弹性的观点。但后来证实,只有当表面活性剂的浓度超过一定值时它才表现出黏弹性[8],而此时一样可以没有减阻效果。有减阻效果的表面活性剂也不一定就有黏弹性,Lin[9]等就发现了当补偿离子浓度超过一定值时,表面活性剂能够减阻但没有黏弹性的例子。有研究者认为,拉伸弹性是控制减阻的主要因素之一,例如:阳离子表面活性剂氯化十六烷基三甲基铵/水杨酸钠体系有很好的减阻效果,该系统就有很高的拉伸弹性[10]。有人认为剪切诱导结构(SIS:shear i n duced str ucture)的存在是表面活性剂减阻的必要条件。但是M yska[11]等通过改变溶液的温度以及添加一些离子这两种方法,可使所用表面活性剂体系的剪切诱导结构丧失,而此时表面活性剂仍有减阻效果。因此作者认为,剪切诱导结构不是表面活性剂减阻的绝对必要条件。也有人认为表面活性剂能够减阻,最重要的特点是在其结构中有棒状或蠕虫状的线性胶团[12]。减阻表面活性剂在溶液中有线性的胶团结构,这种结构在抑制紊流和降低摩擦系数上起着重要作用[13]。总之,到现在为止,表面活性剂的减阻机理仍没有一个确定的说法。表面活性剂减阻机理的复杂性,决定了在今后相当长的时间内减阻机理仍是表面活性剂研究的重点问题之一。
2 影响表面活性剂减阻的因素
表面活性剂实际应用是在复杂的环境中,因此,影响表面活性剂减阻的因素很多。这些因素主要包括:表面活性剂的结构以及浓度、补偿离子的结构以及浓度、流体介质和外界环境等。
2.1 表面活性剂
2.1.1 烷基链中碳原子数的奇偶性
用氯化烷基三甲基铵(简写为C n TAC,n为烷基中碳原子数)/3 氯安息香酸盐体系研究了不同碳原子数对减阻效果的影响。20 时C15TAC溶液的减阻率很小;25 时溶液减阻率的最大值为65%;55 最大值为50%;60 时最大值仅20%;60 以上时线性胶团结构变成了球形,无减阻效果。因此,最有效的减阻温度为25~55 。其余不同碳链长度的表面活性剂的减阻温度范围见表1。表1中有效减阻温度下限呈现出Z字形的变化规律[14],这正是烷基链奇偶性对减阻影响的表现。
表1 C
n
TAC/3 氯安息香酸盐体系的有效减阻温度[14]
T ab le1 E ffecti ve drag reducti on te m pera t ure range for C
n
TA C/
3 chlorobenzoa te syste m[14]
链长
C15C16C17C18
减阻温度/ 25~5530~6030~6535~85
有很多人研究了这一现象,都没有给出一个令人满意的解释。LiYa j u an[15]等研究了二价染色体活性剂烷基链的奇偶性影响其胶团生成焓原因。对于烷基链长为偶数的活性剂,季铵官能团中碳碳键的方向与主要分子轴的方向一致,这有利于烷基链的聚集;而对于烷基链长为奇数的活性剂,季铵官能团中碳碳键的方向与主要分子轴的方向发生偏离,这不利于烷基链的聚集。因此,烷基链为偶数的活性剂,胶团生成焓随碳原子数增加直线下降;烷基链为奇数的活性剂,胶团生成焓随碳原子数增加是渐渐上升的。
2.1.2 烷基链头基[16]
总的说,在高温时头基较大的活性剂减阻效果较差,并且头基较大的活性剂减阻温度上限也较低。这是因为在表面活性剂减阻过程中,补偿离子的结合状态起着很重要的作用,它影响胶团的形态和生长动力学。如果活性剂的头基较大,补偿离子和头基之间的位阻也较大,补偿离子和头基之间的结合就较差,很容易在较低的温度下就分裂了。
用烷基链相同而头基不同的活性剂来研究头基对其减阻效果的影响,分别做了两组对比实验,即将C n TAB(溴化烷基三甲基铵)和CD M E AB(溴化十六烷基二甲基乙基铵)对比;将DMHTB(氯化氢化牛脂基二甲基苄基铵)和C n TAC对比。
CDMEAB头基的疏水性比C n TAB的强,头基的尺寸较大,补偿离子和头基之间的位阻也较大,同样条件下CD MEAB体系中形成的胶团尺寸比C n TAB 的小。在低温时,因为CD M EAB体系比C n TAB体系有更多的线性胶团,减阻效果比C n TAB的好。在高温时,CDMEAB体系中线性胶团转变成了短的棒状结构,几乎没有减阻效果;而C n TAB体系中本来没有减阻效果的泡状结构转变为线性胶团,因此其减阻效果比CD MEAB体系的好。
DMHTB头基上连有苯基,由于苯基可以和胶团相互作用,在补偿离子浓度较低时就可以使胶团快速生长,因此DMHTB体系的减阻效果比C n TAC体系的效果好。但是D MH TB体系要有减阻效果,补偿离子浓度和表面活性剂的浓度的比值不能太大,否则胶团生长太快容易发生相分离,但这个比值大,可以提高减阻温度上限。换句话说,具有较大头基的DMHTB体系在高温时减阻效果较差。
40精细化工 FI N E CHE M I C ALS
第24卷
2.1.3 烷基链长度
不论烷基链长是奇数或偶数,活性剂的临界胶团浓度都随着碳原子数的增大而减小。例如:在303 15K时,双溴化烷基二甲基己基铵溶液的临界胶团浓度随着烷基链长度的增加而减小[15]。因为随着链长的增加疏水性增大,聚集在活性剂胶团内部的活性剂分子就较多,导致胶团生长。临界胶团浓度的减小使活性剂在较低的浓度下就可能形成线性胶团,线性胶团又是减阻的前提条件,因此烷基链的增长对减阻有利。
但是单一表面活性剂的使用温度范围有限,将不同烷基链的表面活性剂添加在一起,是扩大其使用温度范围的有效方法。这可能是因为混合以后更有利于形成稳定的线性胶团网络结构。例如:将摩尔分数为10%的C12TAC的阳离子表面活性剂加入到含C22TAC的表面活性剂中,可以显著扩大减阻温度范围,即从80~130 扩大到4~120 [17]。2.1.4 表面活性剂的浓度
表面活性剂要达到减阻目的,还存在一个临界胶团浓度的问题。当活性剂的浓度低于临界胶团浓度的时候,活性剂溶液中的线性胶团转变为球形胶团[18],胶团结构的改变使活性剂丧失了减阻作用[19]。活性剂浓度增加时减阻率是增大的,例如:当活性剂的质量分数分别为3!10-7、7!10-7、8! 10-7和9!10-7时,活性剂最大减阻率分别为7%、30%、50%和54%[20]。
2.2 补偿离子
2.2.1 补偿离子的浓度
当补偿离子浓度增大时,形成更大的胶团[21],减阻效果会更好。但是补偿离子浓度与活性剂浓度的相对大小,不仅会影响有效减阻温度范围,还会影响活性剂的减阻效果。将C16TAC和不同的补偿离子混合后进行实验,当补偿离子的浓度与活性剂的浓度比值为1时,3,4 二甲基安息香酸盐(3,4 di m ethylbenzoate)体系的有效减阻温度范围为5~ 40 ;3,4 二氯安息香酸盐(3,4 dich lorobenzoate)体系有效减阻的温度范围为20~70 。将前述比值增加到2时,这两个体系的减阻温度上限增加10 。比值为1时,3,4 二甲基安息香酸盐和3,4 二氯安息香酸盐溶液均有泡状和丝状的微结构,在受剪切时能转变为线性胶团,可以实现减阻。比值为2时3,4 二甲基安息香酸盐溶液有线性胶团网络,减阻效果很好;3,4 二氯安息香酸盐在静态时只有泡状和球状的微结构,只有在高速剪切条件下才可能转变为网络结构,具有减阻的能力[22]。
2.2.2 补偿离子的疏水性与亲水性
与碳氢阴离子作为补偿离子相比,碳氟阴离子能表现出良好的与胶团结合的能力,并且可以使胶团稳定存在,降低临界胶团浓度。碳氟阴离子和碳氢阴离子混合后组成的补偿离子形成的胶团更稳定[23]。2.2.3 补偿离子的电荷性质以及电荷数
表面活性剂胶团的特点受活性剂与补偿离子电荷性质以及电荷数的影响很大。与一价的补偿离子相比,即使是在较低的温度下,带二价电荷的补偿离子和胶团的结合程度要高得多,胶团90%以上的电荷被中和[24]。
2.3 其他
2.3.1 管路系统的直径[25]
处于管路中的表面活性剂溶液的减阻效果必然受管径的影响。在管径为11~150mm的管路系统中,要研究直径对高浓度活性剂减阻效率的影响,首先需要建立一种理论模型,然后将理论推算值与实验测试值相比较。该理论模型只有在表面活性剂的浓度较大时才成立,它的核心内容可以表达为:
d r
d t
=K
r
D/u*
式中:d r/d t为剪切速率变化;r 为壁面剪切速率; u*是壁面径向速度;K=0 0015;D为管径。所有的实验结果和理论推算值都在靠近V ir k?s最大减阻渐近线上方急剧减小;对直径一定的管路系统存在一个最大减阻率;管径增大时减阻率增大。在高雷诺系数区,较高的剪切应力使活性剂的剪切诱导结构丧失,因此,对管径为11~150mm的管路系统,活性剂在该区的摩擦系数都会急剧增大。
2.3.2 流体介质的速度和温度
减阻表面活性剂都只能在一定的速度范围(雷诺系数范围)内才能有效减阻。各种活性剂有效减阻的速度范围(雷诺系数范围)明显不同,有效的速度范围取决于表面活性剂的化学结构、浓度和溶液的老化时间等。雷诺系数能够影响流体的流变学性质,该性质和剪切诱导结构的形成有关。根据雷诺系数大小可以将流体分为4个区:一区为层流和过渡流体,没有减阻效果;二区随着雷诺系数的增大减阻率增大;三区随着雷诺系数的增大减阻率减小;四区减阻能力消失[26]。这揭示了活性剂只有在一定的速度范围内才能减阻的根本原因。
活性剂只有在一定的温度范围内才能减阻。在一定的温度范围内,活性剂的减阻率随着温度升高先增大后减小[14],温度和减阻率的关系不是简单的线性关系。
2.3.3 环境中的金属离子
在有水或其他流体的管道循环系统中,金属离子来源有几个方面。(硬)水中带来的离子:Ca2+和M g2+;表面活性剂带来的Na+离子;管道腐蚀带来的离子:Zn2+、Cu2+、Fe2+以及它们对应的化合物等。
在循环系统中表面活性剂用来减阻时,保持长
41
第1期乔振亮,等:减阻表面活性剂的研究进展
期稳定的减阻效果是很重要的。一些活性剂在循环使用一段时间后会丧失减阻能力,并且这种能力不可恢复。依据活性剂体系中各种成分的不同,有效减阻时间从几天到几十天不同。因此人们推测,这可能是循环系统中的金属离子浓度随着时间的延长而增大,使活性剂的减阻能力下降甚至消失。因为不同离子对活性剂流变学和减阻能力的影响是一致的,证实这种推测的方法之一是通过测试这些金属离子对活性剂黏弹性的影响,来确定金属离子对减阻的影响。在水杨酸钠/牛脂基三(2 羟乙基)胺醋酸盐中,分别加入Zn2+、Cu2+、Fe3+、Ca2+、M g2+和N a+等,通过测试其对活性剂溶液黏弹性的影响,证实了活性剂的减阻效果的确受环境中金属离子的不良影响[27]。例如:活性剂SPE98330(十六烷基二甲基甜菜碱和十二烷基苯磺酸钠的混合物)的减阻效果强烈地依赖于管路中水溶液的质量,溶液中的Ca2+使SPE98330的减阻能力降低,也缩小了有效减阻雷诺系数范围[28]。
3 表面活性剂的减阻及与传热效率的关系
在Aguilar之前,人们认为减阻和热传导之间是没有联系的。A gu ilar[29]等证实了表面活性剂在减少阻力的同时也使热传导效率降低。引起这种现象的根本原因是:在流体中加入表面活性剂可以使紊流热通量减少,致热传导效率降低[30]。有时降低的数值还较大,C16TAC/水杨酸钠活性剂体系在减阻时热传导降低值达18%~45%[20]。这就有必要对阻力降低值和热传导降低值之间的关系做系统的研究,该研究是以著名的最大阻力渐近线公式[31]为基础的。该公式为:
C F-0.5=19 0l g(R e C F0.5)-32 4
式中:C F是摩擦系数,C F=2 w/!2, w是壁面剪切应力,为流体密度,!为运动黏度。紊流条件下,阻力降低值和热传导降低值的关系为:
TRD/TRH=1 06[32]
式中:TRD为紊流中阻力降低数值,TRH为紊流中热传导降低数值,该值与雷诺系数无关。对符合最大阻力渐近线关系式的高分子和表面活性剂溶液,这个关系式都适用。
表面活性剂在减少阻力的同时也使传热效率降低,这限制了它在制冷制热系统中的应用,因此研究表面活性剂在减阻的同时如何提高传热效率有重要意义。在减阻流体中近壁区的温度场对热传导有重要的影响,并且可以通过控制加热壁的热流通量来提高传热效率[33]。提高减阻表面活性剂传热效率的方法见表2。这些方法多是在热交换器之前安装特殊装置,在表面活性剂经过热交换器之前依靠机械力破坏胶团结构,使流体变为牛顿流体,经过热交换器之后活性剂的胶团结构自行恢复,重新获得减阻能力。影响这些装置效率的因素有:活性剂溶液的温度、浓度和化学结构等。
表2 提高减阻表面活性剂溶液传热效率的方法
T ab le2 M ethods to enhance the heat transfer ab ilit y of drag reduci ng surfactant soluti ons
方法 优点 缺点
装泵安装方便不能用在局部加热或者制
冷系统中
用有凹槽的管子作为热交
换器的内管
可大幅增加热传
导,压降损失较小
对系统有特殊要求,只可
用在一些新的系统中,难
以广泛应用
安装小直径的管子来增加
流体的速率
安装容易有一定的压降损失
安装蜂窝状、网状的静态
混合器[34]
安装容易压降损失较大
用超声波能破坏表面活性
剂的微观结构[35]
效率高对高黏弹性活性剂溶液效
率很高,对无黏弹性和低
黏弹性的溶液收效甚微
综上所述,用作减阻的表面活性剂有诸多特点:应具有线性胶团结构;机械降解时有自修复的功能;有一定的使用温度范围和雷诺系数范围限制;减阻效果受活性剂的结构和浓度、补偿离子的结构和浓度、流体介质和外界环境等诸多因素的影响;减阻的同时热传导效率降低;对环境系统应低毒或无毒等。
4 结束语
对国内外的研究工作者来说,减阻表面活性剂都是一个较新的研究领域。但是相对国内来说,国外对减阻表面活性剂的研究起步较早,研究得也较深入一些。
我国是一个人口众多、人均资源紧缺的国家。随着我国经济的发展,资源紧缺的状况还会更加严峻,因此,提高能源利用效率、节约能源,是必须采取的措施。随着科技的发展,减阻表面活性剂的应用范围会不断拓展,这为降低能耗提供了一个思路,必将日益引起科研工作者的重视。
在今后,人们要想研究和开发越来越多的减阻表面活性剂,必然要对其减阻机理以及影响减阻的因素做深入研究。在研究手段上越来越多地依赖于先进测试和表征技术以及计算机模拟技术。在将来的一段时间内,提高减阻表面活性剂的适用范围是研究重点之一,即:有较宽的温度范围;有较宽的雷诺系数范围;可以在更恶劣的环境中使用等。在减阻的同时如何提高传热效率也是重要的研究内容之一。
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第1期乔振亮,等:减阻表面活性剂的研究进展
水泥助磨剂的作用机理
水泥助磨剂的作用机理（周强端2016） 助磨剂是一类化学外加剂，在水泥的粉磨过程中掺入少量或微量的这种物质即可提高粉磨效率。助磨剂的作用就是消除或降低阻碍粉磨工作正常进行出现的现象：水泥细颗粒粘附在研磨介质、部件所形成的包裹层及覆盖层。 水泥颗粒聚积为大颗粒，这种现象属于宏观方面的。微观方面的现象即颗粒受外力作用产生的裂缝重新愈合等。分析产生这种现象的因素有以下几点：①粉磨产生的水泥细颗粒吸附一层空气薄膜，每个单独的颗粒都是这样的。这层薄膜可能有阻止这些颗粒结合的倾向，当这层薄膜被破坏之后，这些颗粒通过吸附而结合聚积。②固体表面上的原子或原子团的价键可能是不完全饱和的，因而在固体表面上形成不均匀场而形成表面能力。③静电：磨机内的细微颗粒在粉磨力周期性作用下，产生游离电荷或自由价键，使颗粒带有正负电荷。④在磨机操作过程中，物料及其温度、研磨介质及部件表面的粗糙程度会使包层、聚积的形成加剧。一般情况下，随物料温度的升高而增加；脱水石膏引起包层的形成；表面粗糙的易吸附；水泥细微颗粒的水化反应形成包层等。⑤粉磨极限时，物料达到质量均匀状态，难以进一步粉磨细；粉磨达到一定程度，如很强的过粉磨情况出现，颗粒的二次结合引起的颗粒团聚、聚集。⑥机械外力冲击：压迫对颗粒层进行夯实。研磨体相互之间及其对衬板之间的重建、压迫中，颗粒粘附在研磨体、衬板上不能及时脱离离开时，物料颗粒被撞击挤压在一起，被压实在研磨体和衬板的表面上。 粉磨过程中出现的包层、聚集现象降低粉磨效率，致使产量下降，电耗上升，甚至水泥的性能受到影响，为此人们根据产生现象的原因，有针对性地选择相应的化学物质，在粉磨的过程中适量加入来起到助磨剂作用，改善粉磨。助磨剂能够改善粉磨的作用机理是什么的？ 1、助磨剂的作用机理的若干观点 关于助磨剂的作用机理，国外做过长时间的研究，形成多种观点的学说，今年国内在研究实践助磨剂的工作中，也提出几种观点。国内外的各种学说都有一定的道理，从不同角度解释加入助磨剂后产生的粉磨现象，由此得到有益的结论。这些学说或观点推动并引发助磨剂产业的发展和进步，它自然成为认识助磨剂助磨作用的金钥匙，也成为揭开助磨剂助磨作用的法宝，还成为生产选择使用助磨剂的理论基础。 国内外较为知名和有影响力的专家学者及其观点学说有：合肥水泥工业研究设计院朱宪伯、吕忠亚、张正峰提出的“薄膜假说”。盐城工学院蔡安兰、南京工业大学江朝华的“中和未饱和电价键，防止聚集，提高粉磨速度、流动性”的观点（笔者简化为流动性观点）。华南理工大学卢迪芬、魏诗榴的“平衡颗粒表面过剩价键、降低颗粒表面能”的观点（笔者简化为表面能观点）。 广西大学陈益兰、华南理工大学魏诗榴的“粉磨初期降低颗粒表面能，扩大裂缝并阻止裂缝愈合”到“粉磨中后期分散作用阻止聚集”的观点（简化为减硬—防聚分阶段粉磨的观点）。其他还有安徽理工大窦彦彬、徐国财的“粉碎过程是分散与聚合的可逆反应”的观点。王文义、冯方波、窦兆祥、崔文刚的“表面吸附现象”的观点，合肥水泥工业研究设计院何宏涛、魏兆锋的“润湿作用、吸附作用
石油助剂
Kemira石油助剂 石油助剂用途：用于油田钻井清蜡、缓蚀、防膨、解堵等。 1.絮凝剂 C-460阳离子聚丙烯酰胺 C-460是一种合成的高分子量聚丙烯酰胺，以无粉尘和自由流动的白色微颗粒状态供应给用户。C-460能完全溶于水，形成粘度很高的溶液。C-460 具有中等到高的阳电荷性； 简介：主要用于处理需要离心或带滤处理的有机工业污泥和城市污泥，亦用于活性污泥的浓缩处理，其有效PH值范围广。?产品类型包括粉状的阴离子、阳离子、非离子和两性离子型聚丙烯酰胺，乳液聚丙烯酰胺系列产品。常规产品型号近百余种，可以适应各行业不同的工艺条件和物料性质 2.乳化剂 由多种表面活性基团的分子结构设计。具有良好的乳化效果,可以形成稳定的油在水乳液。使用乳化剂可以形成一个逆乳化油基钻井液体系。油基钻井液流变特性稳定、高YP /光伏电稳定性高,低的高温高压失水,强烈的反污染前后的老化。该系统具有广泛的应用。 40之间和200°C系统具有良好的适用性。密度范围从到克/立方厘米。乳化剂主要为油基钻井液乳化剂。 它可以使钻井液体系具有较高的稳定性与低剂量。 3.减阻剂（水溶性、有机相） 水溶性减阻剂主要成分: 聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺和瓜尔胶；
有机相减阻剂主要成分：氢化聚异戊二烯、聚异丁烯、无规聚丙烯、丁二烯与苯乙烯的嵌段共聚物、乙烯与乙烯基酯类的共聚物、聚丙烯酰胺（用％～％的水溶液加到原油中，控制含量在2～5ppm）、乙烯-丙烯共聚物、α-烯烃的梳状共聚物等等 应用：减阻剂目前已广泛应用于各个领域，取得良好的效果。例如，在消防水带中加入聚环氧乙烷后，用直径较小的水带仍能维持水的流量不变，便于消防人员携带；在农田灌溉中加入减阻剂后,可提高灌溉效率,扩大灌溉面积；在输水和输油系统中加入减阻剂可节省能耗；在泄洪管道中，当出现洪峰时用减阻剂也可提高泄洪效率；在油井钻探方面，在注入水中加入高分子减阻剂可大大提高注入速率。高分子减阻剂的缺点是价格较贵,不耐剪切应力,易于降解，反复使用或长途使用时减阻效率会降低。 4.清蜡剂 清蜡剂，能清除蜡沉积物的化学制剂，可分为油基清蜡剂和水基清蜡剂、水包油型清蜡剂三类。清蜡剂一般用于油田油井清除油管内的蜡质结垢，疏通油管提高产油量。油基清蜡剂是溶解石蜡能力较强的化学溶剂，例CCl4、苯、甲苯、溶剂油等。水基清蜡剂是以水、表面活性剂、互溶剂或碱性物质组成。水包油型清蜡剂是以水基清蜡剂为连续相，油基清蜡剂作分散相，非离子表面活性剂为乳化剂组成。 原油是含有石蜡的烃类混合物。石蜡是C18～C60的碳氢化合物,其中大部分是直链碳氢化合物。当原油接触到一个温度低于监界浊点
表面活性剂最新研究进展
表面活性剂最新研究进展 人类的日常生活，各类生产活动，多种科学和技术的进步对表面活性剂品种和性能提出越来越高的要求，促使表面活性剂科学不断发展，迄今方兴未艾，表面活性剂已经深入到生命起源以及膜材料、纳米材料、对映体选择性的反应等各个领域中，设计新的有特殊用途和应用价值的表面活性分子仍不断受到人们的关注。新的功能型表面活型剂与附加的官能基团的性质和位置有密切关系, 对传统的表面活性剂分子结构的修饰会导致其结构形态有很大的变化，近几年国内外的相关研究单位在表面活性剂领域的最新研究进展主要有以下方面。 一、高分子表面活性剂 高分子表面活性剂的合成成为近年来表面活性剂合成研究的热点课题之一。高分子表面活性剂是相对一般常言的低相对分子质量表面活性剂而讲的，通常指相对分子质量大于1000且具有表面活性功能的高分子化合物。它像低分子表面活性剂一样，由亲水部分和疏水部分组成。高分子表面活性剂具有分散、凝聚、乳化、稳定泡沫、保护胶体、增溶等性质，广泛应用作胶凝剂、减阻剂、增黏剂、絮凝剂、分散剂、乳化剂、破乳剂、增溶剂、保湿剂、抗静电剂、纸张增强剂等。因此，高分子表面活性剂近年来发展迅速，目前已成为表面活性剂的重要发展方向之一。 高分子表面活性剂可根据在水中电离后亲水基所带电荷分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型四类高分子表面活性剂。如阴离子型的高分子表面活性剂有聚(甲基)丙烯酸(钠)、羧甲基纤维素(钠)、缩合萘磺酸盐、木质素磺酸盐、缩合烷基苯醚硫酸酯等。两性离子型的高分子表面活性剂有丙烯酸乙烯基吡啶共聚物、丙烯酸-阳离子丙烯酸酯共聚物、两性聚丙烯酰胺等。非离子型的高分子表面活性剂有羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯类共聚物等。阳离子型的高分子表面活性剂有聚烯烃基氯化铵阳离子表面活性剂、亚乙基多胺与表氯醇共聚季铵盐、淀粉或纤维素高取代度季铵盐、多聚季铵盐、聚多羧基季铵盐等。 开发低廉、无毒、无污染和一剂多效的高分子表面活性剂将是今后高分子表面
高分子减阻剂减阻效果试验研究
高分子减阻剂减阻效果试验研究 指导老师：毛根海 实验成员：薛文洪一红 班级: 土木工程0101结构班 实验日期:2003年12月7日
高分子减阻剂减阻效果试验研究 流体流动存在阻力，产生流体能量损失。在管流中有管道阻力，如长距离输水、石油、天然气等，都必须在流经一定距离之后设置升压泵，以补充损失的能量。同样，在明渠输水、水面必须有水利坡降才能产生顺坡降方向的流动，在同坡降的情况，流动阻力越大，则流速越慢，过流能力越差。 若在水体中添加减阻剂，就能大大减少沿程阻力。这是减小水流沿程阻力的另一种新途径。减阻剂种类很多，不同减阻剂及添加量不同，其减阻效果也不一样。 由于客观条件的限制，我们此次通过“同一减阻剂在不同浓度下减阻效果”的比较，对减阻剂加入水体后的减阻效果进行定性、定量的了解。 本次实验采用的减阻剂是聚丙烯酰胺(又称PAM)，初配浓度为0.1%，室温（10o C左右）。采用沿程阻力试验装置进行测定（实验装置如图）。实验地点，土木系水利实验室。
聚丙烯酰胺，别名PAM ，是一种有机高分子聚合物，为玻璃状固体，溶于水，也溶于醋酸、乙二酸、甘油和胺 等有机溶剂。聚丙烯酰胺是重要的水溶性聚合物，而且兼具增稠性、絮凝性、耐剪切性、降阻性、分散性等宝贵性能。 一、试验数据及结果分析如下： 清水实验时:
加入 100ml 3
加入 700ml 0.1%PAM 溶液入水 箱: 各项常数：d=0.675cm L=85cm K=1.993 从如上的数据可以看出，PAM要起到减阻效果是有一定浓度限制的。浓度太小，减阻效果 不明显；浓度太大，反而会增阻。通过粘度计的测定，清水与各浓度溶液的粘度相差很小，（清 水时平均粘度为0.012，加入375ml溶液时平均粘度为0.013）。通过几组实验数据的对比可 得，相同沿程损失的情况下，PAM减阻效果最大的浓度出现在向水箱中加入375ml 0.1%溶液 左右，过流量增大，阻力粘制系数呈下降趋势。（加入400ml该溶液时，过流量已开始减小）。 通过各表的Re与λ关系比较可知，加入PAM后，相同Re下，λ有明显减小（曲线图待 补充），说明PAM起到了一定的减阻效果。同时该减阻剂在层流区几乎不起作用，在紊流区能 够起到一定的作用。但是需要指出的是，通过本次定量实验可以看出，PAM并不是一种十分有 效的减阻剂，虽然阻力粘制系数随PAM加入量的增加一直呈下降趋势，但是过流量的增加并 不显著。
生物表面活性剂研究进展
生物表面活性剂研究进展 杨齐峰 （黄石理工学院，湖北，435000） 【摘要】：生物表面活性剂是由微生物分泌的天然产物，它无毒，可以生物降解，对环境影响很小，具有高效的表面活性，因此是合成表面活性剂的理想代替品。介绍了生物表面活性剂的特性及其生产制备方法，综述了近年生物表面活性剂在石油、洗涤、医药、食品等工业领域的应用与研究进展，主要介绍了利用生物表面活性剂在提高石油采收率等方面的应用，探讨了今后生物表面活性剂的主要发展方向。 【关键词】：生物表面活性剂；微生物；应用；发展趋势 Biosurfactant research progress Yangqifeng （Huangshi Institute of Technology School Hubei 435003）abstract：Biological surfactant is secreted by microbial natural products，it is avirulent,can biodegradation，a little influence and efficient surface activity，and is thus synthesis of surfactants ideal replacement. Introduces the characteristics and its biosurfactant production preparation methods，this paper reviews biosurfactant in petroleum，washing，pharmaceutical，food and other industrial areas of application and research progress，mainly introduced the use of biological surfactants in enhanced oil recovery of application，discusses the future biosurfactant the main development direction。 key words：biosurfactant；Microbial；application；development tendency 表面活性剂是一类能显著降低溶剂表面张力的物质，化学合成的表面活性剂都是以石油为原料化学合成而来的，在生产和使用过程中常常会给人类生存环境带来严重的污染，对人类的身体健康产生很大威胁。生物表面活性剂是从20世
减阻表面活性剂的研究进展
第24卷第1期2007年1月精细化工 FI NE C H E M I CAL S Vo.l24,No.1 J an.2007 表面活性剂 减阻表面活性剂的研究进展* 乔振亮,熊党生 (南京理工大学材料科学与工程系,江苏南京 210094) 摘要:介绍了表面活性剂减阻的机理。探讨了影响表面活性剂减阻效果的各种因素,包括:表面活性剂与补偿离子的结构及其浓度、管路系统的直径、流体的温度和速度以及环境中的金属离子。论述了表面活性剂的减阻与传热效率之间的关系;并且讨论了在使用减阻表面活性剂的循环系统中提高传热效率的方法。总结了减阻表面活性剂的一般特点。预测了减阻表面活性剂的发展趋势。引用文献35篇。 关键词:表面活性剂;减阻;传热效率 中图分类号:TQ423.99 文献标识码:A 文章编号:1003-5214(2007)01-0039-05 Progress i n D rag R educi ng Surfactant R esearch Q I A O Zhen li a ng,X I O NG Dang sheng (D e p ar t m ent of M aterial Science and E ngineer i ng,N anjin g Universit y of Science and T echnology,N anjing210094,J iangsu,China) Abstract:The m echanis m of drag reduc i n g surfactant is i n troduced.M any facto rs i n fluenc i n g t h e effectiveness o f drag reducing surfactant are addressed,such as surfactan,t counteri o n,concentra ti o n, dia m eter of c ircu lati n g syste m s,te m perature and velocity o f the fl u i d,and i o ns inside the recircu lation syste m s.The re l a ti o nship bet w een drag reduction and heat transfer ab ility i s discussed,and m ethods of i m prov i n g the effic i e ncy of heat transfer i n the recircu lation syste m s conta i n ing the drag reduci n g surfactan t are a lso described.Co mm on characteristics of drag reduc i n g surfactant are su mm arized. F i n ally,t h e developm ent trend of drag reduc i n g surfactant is i n d icated.35references are c ited. Key w ords:surfactan;t drag reduction;heat transfer ab ility 19世纪80年代的石油危机引起了人们对减阻技术的普遍关注,继而这一技术迅速应用于各个行业。主动减阻是一种向紊流中添加少量添加剂,使流体摩擦力大大降低的方法。流体的紊流被改变或者受到抑制,便产生了减阻的效果。 一些少量的高分子聚合物和阳离子表面活性剂可以加在水中降低紊流阻力,研究发现,紊流流动阻力最高可以降低80%[1]。所以,这一技术在远距离流体输送、城市供热制冷等领域具有良好的应用前景。虽然一些水溶性的高分子也可以用来减阻,但是在有工业泵的系统中,如果用水溶性高分子就存在着机械降解的问题,并且降解后分子结构无法恢复,使减阻能力下降。表面活性剂受大的剪切应力作用也会发生机械降解,但是它可以自行修复[2]。因此,在有机械力的场合,多用表面活性剂来进行减阻。 用来减阻的表面活性剂有阳离子、阴离子、两性离子等。阴离子表面活性剂做减阻剂使用时,易与水中的钙、镁离子形成沉淀而影响减阻效果;阳离子表面活性剂做减阻剂对水质要求不高,有更广泛的使用范围;在加热系统中用两性减阻表面活性剂也是一种增加经济效益的很有前途的方法[3]。在实际使用中最常用的表面活性剂是阳离子型和两性离子型两类。减阻表面活性剂的特殊重要性,使它受到广泛关注,国内许多人都做了相关研究[4~7]。 本文综述了减阻表面活性剂的研究进展。 *收稿日期:2006-06-19;定用日期:2006-09-08 作者简介:乔振亮(1970-),男,河南省巩义市人,博士研究生,师从熊党生教授,主要从事生物材料、仿生减阻材料的研究,电话:025-********,E-m ai:l q i aozhen liang@126.co m。
输油管道减阻剂
输油管道减阻剂 减阻剂是一种能减少流体在输送时所受阻力的试剂。多为水溶性或油溶性的高分子聚合物。 简介 例如水溶性的聚环氧乙烷，只用25毫克/千克就能使水在管道中所受阻力下降75％，出水速率增加好几倍，用于灭火或其他紧急用水的场合；油溶性的聚异丁烯用量为60毫克/千克时，即可使原油在管道中的输送能力大大提高，起到增输节能的作用。 用于降低流体流动阻力的化学剂称为减阻剂(drag reducing agent)，简称DRA。减阻剂广泛应用于原油和成品油管道输送，它是在特定地段提高管道流通能力和降低能耗的重要手段。流体的摩擦阻力限制了流体在管道中的流动，造成管道输量降低和能量消耗增加，而高聚物减阻法是在流体中注入少量的高分子聚合物，使之在紊流状态下降低流动的阻力。 发展历史 20世纪60年代末，美国Conoco公司研制成CDR-101型减阻剂，1972年取得专利，1977～1979年间首次商业化应用于横贯阿À斯加的原油管道的越站输送及提高输量方面，并取得巨大成功。1981年又研制成功CDR-102型减阻剂，比CDR-101型的性能成数倍地提高。20世纪80年代初，开展了成品油管道的减阻试验，用于汽油、煤油、柴油和NGL、LPG的减阻，到1984年正式在成品油管道上应用。70年代中期，美国Shellco公司和加拿大Shell Inc公司提出申请减阻剂专利。1983年，美国Atlantic Richfield co公司研制出Arcoflo减阻剂产品，加入5ppm即可达到20%的减阻效果。 减阻聚合物的生产条件很难控制，国际上只有极少数公司垄断了这项技术，其代表是美国的Conoco公司和Baker Hughes公司，他们的产品基本上代表了目前世界上减阻剂生产工艺的最高水平和发展方向。 1982年，我国浙½大学开始国产减阻剂的开发和试验工作，1985年进行了EDR 型减阻剂的试生产，并在国内原油管道上进行了中型试验，产品性能已达到国外70年代初期水平。1984年，成都科技大学也发表了PDR型减阻剂的研制成果，以上两校的试验，都曾采用过柴油和煤油等成品油。近年来，中国石油管道公司管道科技研究中心开展了减阻剂的研究工作，并取得了成功，其EP系列减阻剂产品的性能已经达到国际同类产品的
湍流减阻意义与工程应用
湍流减阻意义与工程应用 摘要：湍流减阻的原理与粘性减阻的定义应用，高分子聚合物在湍流中的原理解释，从不同的方向阐述了当今流体湍流减阻的研究成果，展现了湍流减阻的深入对于科学技术与社会发展产生的重要作用，展望了对于湍流减阻的前景,并对湍流减阻的发展提出了一些建议和设想。 关键词：湍流减阻；粘性减阻；高分子聚合物；湍流 Turbulent drag reduction significance and engineering application Abstract: the principle of turbulent drag reduction and viscous drag reduction the definition of the application of polymer in the turbulence theory to explain, in different directions this paper expounds the current research achievements of fluid turbulent drag reduction, showed the in-depth of turbulent drag reduction for the important role of science and technology and social development, the outlook of the turbulent drag reduction, and puts forward some Suggestions on the development of turbulent drag reduction and ideas Key words: turbulent drag reduction; Viscous drag reduction; Polymer; turbulence 人类很久前就已经观察到湍流运动了，但对它系统地进行研究则仅仅有一百多年的历史。经过一百多年的研究工作，人们的认识日益深化,预测方法不断改进。随着我国飞速发展，所需的战略型资源--化工石油越发紧缺【1】。同时，随着我国大部分油田开发进入中后期，采出油品的流动性不断恶化，使得管道输送阻力急剧增大，运营成本剧增。因此如何降低石油及其产品的管输阻力成为国内外众多学者研究的热点和难点问题。 自从Toms,Kramer先后发现高分子稀溶液或弹性材料护面都能实现减阻以来,减阻现象与边界剪切湍流产生的基本规律密切相联【2-3】。粘性减阻就是通过或从外部改变流体边界条件或从内部改变其边界条件,依靠改变边界材料的物理、化学、力学性质或在流动的近壁区注入物理、化学、力学性质不同的气体、液体来改变近壁区流动的运动和动力学特性,从而达到减阻目的的技术【4】。 1、粘性减阻 当粘性流体沿边界流过时,由于在边界上流速为零,边界面上法向流速梯度异于零,产生了流速梯度和流体对边界的剪力。边壁剪力作功的结果消耗了流体中部分能量,并最终以热量形式向周围发散。边界面的粗糙程度,决定微观的分离和边界的无数小旋涡几何尺寸的差 异,从而决定流体能量消散的差异和阻力系数的差异[5～7]。如想达到粘性减阻,首先要实现壁的光滑减阻;就要改变层流边界层和湍流边界层中层流附面层的内部结构: 1)减小层流边界层和层流附面层贴近边界处的流速梯度值和流体对边界的剪力,减小通过粘性直接发散的能量值,达到减阻。 2)增大层流边界层和层流附面层的厚度,从而达到减阻【8-10】。
表面活性剂最新设计研究进展
word整理版 表面活性剂最新研究进展 人类的日常生活，各类生产活动，多种科学和技术的进步对表面活性剂品种和性能提出越来越高的要求，促使表面活性剂科学不断发展，迄今方兴未艾，表面活性剂已经深入到生命起源以及膜材料、纳米材料、对映体选择性的反应等各个领域中，设计新的有特殊用途和应用价值的表面活性分子仍不断受到人们的关注。新的功能型表面活型剂与附加的官能基团的性质和位置有密切关系, 对传统的表面活性剂分子结构的修饰会导致其结构形态有很大的变化，近几年国内外的相关研究单位在表面活性剂领域的最新研究进展主要有以下方面。 一、高分子表面活性剂 高分子表面活性剂的合成成为近年来表面活性剂合成研究的热点课题之一。高分子表面活性剂是相对一般常言的低相对分子质量表面活性剂而讲的，通常指相对分子质量大于1000且具有表面活性功能的高分子化合物。它像低分子表面活性剂一样，由亲水部分和疏水部分组成。高分子表面活性剂具有分散、凝聚、乳化、稳定泡沫、保护胶体、增溶等性质，广泛应用作胶凝剂、减阻剂、增黏剂、絮凝剂、分散剂、乳化剂、破乳剂、增溶剂、保湿剂、抗静电剂、纸张增强剂等。因此，高分子表面活性剂近年来发展迅速，目前已成为表面活性剂的重要发展方向之一。 高分子表面活性剂可根据在水中电离后亲水基所带电荷分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型四类高分子表面活性剂。如阴离子型的高分子表面活性剂有聚(甲基)丙烯酸(钠)、羧甲基纤维素(钠)、缩合萘磺酸盐、木质素磺酸盐、缩合烷基苯醚硫酸酯等。两性离子型的高分子表面活性剂有丙烯酸乙烯基吡啶共聚物、丙烯酸-阳离子丙烯酸酯共聚物、两性聚丙烯酰胺等。非离子型的高分子表面活性剂有羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯类共聚物等。阳离子型的高分子表面活性剂有聚烯烃基氯化铵阳离子表面活性剂、亚乙基多胺与表氯醇共聚季铵盐、淀粉或纤维素高取代度季铵盐、多聚季铵盐、聚多羧基季铵盐等。 开发低廉、无毒、无污染和一剂多效的高分子表面活性剂将是今后高分子表面
表面活性剂LAS废水处理研究进展
表面活性剂LAS 废水处理研究进展 作者：姜安玺, … 文章来源：本站收集 点击数： 64 更新时间：2008-2-17 荐 近年来我国洗涤剂工业发展迅速,其产量逐年增加。1985年我国合成洗涤剂产量为100.4万T,1990年为151.4万T,1995 年已达221.8万T,2000年为382.8万T,2005年预计为460万T 。 目前我国应用比较多的表面活性剂有:阴离子表面活性剂(以直链烷基苯磺酸钠LAS 为主)占总量的70%;非离子表面活性剂占总量的20%;其他占10%。合成洗涤剂用途广泛,几乎涉及到家庭生活、工农业生产的各个方面,最后大部分形成乳化胶体状废水排入自然界,其首要污染物LAS 进入水体后,与其他污染物结合在一起形成一定的分散胶体颗粒,对工业废水和生活污水的物化、生化特性都有很大影响。因此对于表面活性剂LAS 的处理是这类乳化胶体废水的共同要求,该类废水可称之为表面活性剂(LAS)废水。LAS 废水的处理对于保护资源,保持生态平衡,促进经济发展,都具有重要意义。表面活性剂废水的来源除了合成洗涤剂生产过程中排放大量的LAS 废水外,洗涤、化工、纺织等行业和日常生活中都会产生LAS 废水。其特点主要有以下3点。1)废水中除含有表面活性剂LAS 和其乳化携带的胶体性污染物外,还含有混合助剂、漂白剂和油类物质;废水中的LAS 以分散和胶粒表面吸附两种形式存在。2)废水一般偏碱性,pH 值约为8～11;废水中LAS 含量有的高达上千mg/L,如洗毛废水,有的只有十几mg/L,如洗浴废水;COD 值差异也很大,从几百到几万甚至十几万mg/L 。3)废水中的LAS 会造成水面产生大量不易消失的泡沫。废水中的LAS 本身有一定的毒性,对动植物和人体有慢性毒害作用,LAS 还会引起水中传氧速率降低,使水体自净受阻。另外,废水产生的泡沫也会影响环境卫生和美观。目前对LAS 废水的处理除了原有的物化和生化法外,还有膜分离、微电解等新方法,并得到了一定的应用。本文简要总结了目前我国LAS 废水的处理技术现状,并探讨了该类废水处理技术的发展方向。 1 处理方法进展 根据对废水中LAS 的破坏性,可以将处理技术分为两类,“非破坏性”技术,即分离法,包括混凝分离法、泡沫分离法、膜分离法、吸附法;“破坏性”技术,即氧化分解法,包括催化氧化法、微电解法、生物氧化法。 1.1 混凝分离法 常用的混凝剂包括无机混凝剂和有机混凝剂两大类:其中无机混凝剂主要是铁盐、铝盐及其聚合物。目前国内研究主要集中在对原有混凝剂的复配使用和新型混凝剂的开发上,如用铝铁复合混凝剂处理COD 为684mg/L 、LAS 为160mg/L 的废水。与传统的聚铁、聚铝混凝剂相比,COD 、LAS 的去除率可提高6%、8%左右,同时沉降速度、污泥量都有所改善[4]。有机混凝剂包括阳离子高分子混凝剂,两性有机高分子混凝剂,阴离子型高分子混凝剂和非离子型混凝剂。其中阳离子型混凝剂二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)作为水处理剂在国内用得不多,而在国外应用极为广泛,几乎涉及工业废水、生活污水以及饮用水的各个方面。今后混凝剂的开发应以现有混凝剂为基础,在混凝剂 的结
水泥助磨剂技术的发展及现状
通讯地址：中国建筑材料科学研究总院，北京 100024； 收稿日期：2009－01－13； 编辑：沈 颖 近几年来，我国水泥助磨剂的研发与应用蓬勃发展。2007年7月，中国水泥协会水泥助磨剂分会在济南宣告成立，标志着中国水泥助磨剂的研究、开发、生产和使用进入了快速发展阶段。水泥助磨剂分会将指导企业按照国家政策和标准进行规范生产，为业内交流水泥助磨剂技术和生产经验提供平台，以促进助磨剂技术和应用向更快、更健康的方向发展。 由于助磨剂企业的真实产销数据不易拿到，而且不少厂家是由个人创办的只能供应一家或几家水泥厂的小作坊，因此关于助磨剂企业数及其产量的统计数很难准确。根据中国水泥协会水泥助磨剂分会的统计，截至2008年底，我国有200家左右的助磨剂厂，其中102家加入水泥助磨剂分会，使用助磨剂生产的水泥已占我国水泥总产量的30％～40％。规模大的助磨剂企业主要来自：水泥集团或原水泥厂干部技术人员创办，如唐山冀东水泥外加剂公司、山东宏义科技；外商独资或中外合资如格雷司中国公司、苏州希普；混凝土外加剂厂如北京红海鑫源、西安得莱克；原来的建材或化工企业（尤其是供应助磨剂原料的厂家），如南京宝佳化工公司、滕州华海建材集团。作者根据18家较大的助磨剂企业2008年的年产 量和对小企业的推测，2008年我国颗粒粉状助磨剂产量超过150万吨，液体助磨剂超过25万吨，总产值超过 25亿元。 从国家知识产权局数据库能检索到约50件水泥助磨剂发明专利（2009年元旦前公开的），其中颗粒状或粉状助磨剂专利21件，液体助磨剂专利27件，固、液体助磨剂专利2件。新中国于1985年正式实施专利法并开始受理专利申请。首件水泥助磨剂专利是1986年国家建材局建材院水泥所申报的。50件水泥助磨剂专利中31件是在2005～2008年4年中申报的，其余19件是在2005年前的 20年期间申报的。这充分说明我国水 泥助磨剂技术在2005年前后进入快速发展期。 大家知道，生产1t 水泥熟料约需消耗0．15t 标准煤、1．3t 石灰石、0．18t 黏土；生产1t 水泥耗电约100kWh ；生产1t 水泥熟料约排放粉尘20kg 、 CO 21000kg 、SO 20．24kg 、NOx0．15kg 。因 此，我国水泥工业节能减排的任务很重，时间也很紧迫。使用水泥助磨剂后令人瞩目的一项效果是节省熟料 6％～10％，多用各种废渣弃矿6％～10％，节电10％～20％，环境社会效益 显著。助磨剂的使用对水泥工业完成节能减排任务将起到“四两拨千斤” 的作用。 水泥助磨剂技术的发展与一个 国家的政治、经济和社会的发展情况密切相关。英国资本主义经济发展较早，现代硅酸盐水泥的诞生往往提到 1824年英国人阿斯普丁（Aspdin ）的 专利申请。阿斯普丁本人曾经使用了包括水和煤在内的一些天然物质来提高磨机效率，这算是最早使用的助磨剂吧！现代助磨剂的确切出现时间是在上世纪30年代。有人提到1930年英国人高达得（Goddard ）以树脂为助磨剂的专利，还有1935年美国人肯尼迪（Kennedy ）和马克（Mark ）申请的含木质素衍生物和羟基烷基胺的复合助磨剂专利。后两人为杜依阿尔密化工厂的雇员，专利权属公司。仔细阅读肯尼迪和马克的专利说明书，有以下特点：（1）首次明确提出水泥添加剂（Cement addition agents ）和水泥助磨剂（Cement grinding aids ）的术语和概念。（2）有别于以前使用的牛油、树脂和煤助磨剂，该发明所述助磨剂可以克服包球糊磨，即使在包球糊磨的条件下，也能提高粉磨效率，突破“自由粉磨极限”（“limit of free grind ”），提高选粉机效率，从而 提高产量，降低电耗。牛油、树脂和煤对水泥性能有不利影响，而由该发明的助磨剂生产出的水泥不但早期强度高，而且能克服混凝土浮浆过多和泌水的问题。（3）提出吸附层理论。大部分水泥助磨剂能被牢固地吸附在水泥颗粒表面，满足被粉磨颗粒对表面和表面能的要求，从而避免水泥颗粒的粘聚。助磨剂也能被吸附在磨机和选粉机的内壁和部件上，使这些设备内部保持光洁。（4）清楚地阐述了水剂中水的作用。以水作为载体配制的真溶液、胶体溶液、悬浮液助磨剂中的水同样可以被吸附在水泥颗粒和粉磨设备部件的表面，消除水泥颗 水泥助磨剂技术的发展及现状 Development Situation of Cement Grinding Aid □□席耀忠 中图分类号：TQ172．639 文献标识码：A 文章编号：1001－6171（2009） 04－0090－02 90CEMENT TECHNOLOGY 4／2009
表面活性剂的研究进展论文Word版
表面活性剂的研究进展（药剂学课程论文） 2015年 5月3日
表面活性剂的应用和发展 摘要：表面活性剂素有“工业味精”之称，目前已被广泛应用于纺织、制药、化妆品、食品、造船、土建、采矿、表面处理等领域，它是许多工业部门必须的化学助剂，其用量小，收效大，往往起到意想不到的效果。本文主要讲述了表面活性剂的作用、分类、应用和发展。并且阐述了我国表面活性剂的应用、行业发展状况以及与国外的差距, 对我国相关行业的发展方向及现有产品结构的调整提出建议。 关键词：表面活性剂作用分类应用发展 表面活性剂是一类即使在很低浓度时也能显著降低表（界）面张力的物质。它达到一定浓度后可缔合形成胶团,从而具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列物理化学作用及相应的实际应用,成为一类灵活多样、用途广泛的精细化工产品。其分子结构均由两部分构成，分子的一端为极亲油的疏水基，分子的另一端为极性亲水的亲水基，两类结构与性能截然相反的分子碎片或基团分处于同一分子的两端并以化学键相连接，形成了一种不对称的、极性的结构，赋予了该类特殊分子既亲水又亲油，又不是整体亲水或亲油的特性,这种特有结构通常称之为“双亲结构”。 1 表面活性剂的应用 表面活性剂主要应用于洗涤、纺织等行业，其他应用几乎可以覆盖所有的精细化工领域。在造纸工业中可以用作蒸煮剂、废纸脱墨剂、施胶剂、树脂障碍控制剂、消泡剂、柔软剂、抗静电剂、阻垢剂、软化剂、除油剂、杀菌灭藻剂、缓蚀剂等。表面活性剂在医药行业也有广泛应用，在药剂中,一些挥发油、脂溶性纤维素、甾体激素等许多难溶性药物利用表面活性剂的增溶作用可形成透明溶液及增加浓度；在医药行业中可作为杀菌剂和消毒剂使用，其杀菌和消毒作用归结于它们与细菌生物膜蛋白质的强烈相互作用使之变性或失去功能，这些消毒剂在水中都有比较大的溶解度，根据使用浓度，可用于手术前皮肤消毒、伤口或粘膜消毒、器械消毒和环境消毒；药剂制备过程中，它是不可缺少的乳化剂、润湿剂、助悬剂、起泡剂和消泡剂等。在农药行业，可湿性粉剂、乳油及浓乳剂都需要有一定量的表面活性剂，如可湿性粉剂中原药多为有机化合物，具有憎水性，只有在表面活性剂存在的条件下，降低水的表面张力，药粒才有可能被水所润湿，形成水悬液；而且在粒剂及供喷粉用的粉剂中，有的也含有一定量的表面活性剂，其目的是为了提高药剂在受药表面的附着性和沉积量，提高有效成分在有水分条件下的释放速度和扩展面积，提高防病、治病效果。总之，表面活性剂作为精细化工领域的支柱产业，在国民经济中具有重要的作用。2009年我国表面活性剂的消耗情况见表 1。由于产品档次不高，与发达国家相比，我国表面活性剂在医药、农药、造纸等行业的消耗比例偏低，而且主要通过进口来满足需要。 目前，我国在表面活性剂领域，由于长期以来产业化基础比较薄弱，生产规模小，规模化大生产的能力不强，使得我国表面活性剂的生产技术落后，产品品种单一，产品配套能力差，系列化产品的研究开发能力不足，新产品的研发能力也比较低，与国外的先进技术有很大的差距，在高新技术领域差距更大。近年来，我国为了促进化工行业的发展，对表面活性剂及助剂行业投入了大量的建设和改造资金，取得了一定的成效，但是，由于与国外的先进技术有很大的差距，产品结构性的缺陷仍然存在，主要表现为在表面活性剂产品的品种单一，档次低，许
高聚物减阻机理的研究综述
浙江工程学院学报,第18卷,第1期,2001年3月 Journal of Zhejiang Institute of Science and Technology Vol .18,No .1,Mar 2001 文章编号:1009 4741(2001)01 0015 05 收稿日期:2000-09-06 *教育部博士点基金资助项目 高聚物减阻机理的研究综述 * 邵雪明,林建忠 (浙江大学力学系,浙江杭州310027) 摘要:对有关高聚物减阻机理的代表性研究及进展进行了简要的综述,并对 应力各向异性说 这种较新的观点进行了介绍。 关键词:高分子聚合物;减阻;机理 中图分类号:O357 5 文献标识码:A 1 概 述 高聚物减阻的研究始于1948年,Toms 在第一届国际流变学会议上,发表了关于高聚物减阻机理研究的第一篇论文[1]指出,在氯苯中溶入少量的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),可大幅度降低液体运动的阻力,因此高聚物减阻又称为Toms 效应。50年代和60年代初期,减阻研究多局限于流变学。在60年代中期以后开始引起流体力学工作者的注意,并开始了广泛的研究工作。 人们重视高聚物减阻的研究,首先是因为这一技术具有很大经济价值,并有两个显著的特点:一是投入量少;二是减阻效果非常显著。所以在国防、工业、交通和消防等领域具有广泛的应用前景,特别是长距离管道输送流体,应用这一技术将大大提高运输量,或节省输送能源的消耗。其次,由于高聚物减阻与湍流密切相关,减阻机理的研究,能促进湍流理论的发展。这正是流体力学工作者瞩目之所在。 迄今为止,虽然有了不少有关高聚物减阻的论著,但现有的理论还没有一种可以圆满解释减阻的系列特征,有待于进行深入的研究,并努力扩大在相关工程中的应用。本文分两个时期对高聚物减阻机理研究的代表性观点和成果进行阐述。 2 分类综述 1990年以前,尤其是60年代之后的10年间,在公开刊物发表的有关高聚物减阻的论文每年约有100篇,密度非常大。所进行的研究可大致被分为三类。 第一类研究的着眼点为高聚物分子,主要研究高聚物分子在剪切、拉伸等流动中的运动特性,由此来推测高聚物的加入对湍流的影响。 1969年Lumley [2]发表了一篇高聚物分子在湍流中运动特性的综述性论文,列举了高聚物分子的主要参数包括分子质量、柔性、分子链长度、构形等的影响,并提出了一个在当时普遍得到认同的观点。他认为高聚物分子在湍流边界层中受到拉伸,会使该处的流体粘度增加,这可能是高聚物引起减阻的主要原因。 White [3](1985年)指出,高聚物分子在静止溶液中各链节随机卷曲,统计图像呈椭球形。溶液运动时分子因剪切而发生变形,与静止状态差别很大。所以如果能观测到分子在剪切流中的构形及动力特征,
表面活性剂的研究进展论文
表面活性剂的绿色化研究进展学号：201321132250 姓名：王南建
表面活性剂绿色化研究进展 现在社会，表面活性剂的应用日益广泛，本文对现行的几种表面活性剂及其应用进行了初步的探索。 1. 脂肽生物表面活性剂 自从Fleming发现微生物产生青霉素以来，微生物成为生物活性物质的一个重要来源，为天然合成化学品提供了丰富资源。生物表面活性剂是微生物在一定条件下培养时，在其代谢过程申分泌出来的具有一定表面活性的代谢产物，如糖脂、多糖蛋白脂、脂肪、磷脂利脂肪酸中性类脂衍生物。它们与一般表面活性剂分子在结构上类似，即在分子中不仅有脂肪烃链构成的非极性憎水基，同时也含有极性的亲水基。 生物表面活性剂的早期研究见于1946年，1965年之后，微生物对烃类乳化机制的研究引起人们的关注。微生物产生的表面活性剂是微生物提高石油采收率的重要机制之一。用微生物生产表面活性剂成为生物技术领域中的一个新课题。1968年，Arima等首次发现枯草芽胞杆菌株(Bacillus subtilis)产生的是脂肽类表面活性剂，呈晶状，商品名为表面活性素(surfactin)，这类表面活性剂主要含:伊枯草菌素(Iturilns)，杆菌霉素(Bacillomycin)，芬荠素(Fengycin)和表面活性(Surfacin)等，其中surfactin的表面活性最强，是迄今报道的效果最好的生物表面活性齐之一。脂肽分子由亲水的肽键和亲油的脂肪烃链两部分组成，由于其特殊的化学组成和两亲型分子结构，脂肤类生物表面活性剂在医药、微生物采油、环境治理等领域有重要的应用前景。目前发现的脂肽类生物表面活性剂有数十种。 2. 高分子表面活性剂 高分子表面活性剂通常指分子量大于1000、具有表面活性的物质。减小两相界面张力的大分子物质皆可称为高分子表面活性剂。高分子表面活性剂具有分散、凝聚、乳化、稳定泡沫、保护胶体、增溶等能力，毒性小，可用作胶凝剂、减阻剂、增粘剂、絮凝剂、分散剂、乳化剂、破乳剂、增溶剂、保湿剂、抗静电剂、纸张增强剂等。与低分于表面活性剂一样，高分子表面活性剂也可分为阴离子型、阴离子型、两个离子型和非离子型四大类。阴离子型古有解离后产生阴离子的基团如焌酸基—COOH、磺酸基-8H等;阳离子型占有解离后产生阳离子的基团如季铵盐、吡啶盐等。两性离子型同时占有以上两类基团;非离子型不含可解离基团。 1961年Strauss合成了名为聚皂高分子表面活性剂。随后，氧化乙烯氧化丙烯嵌段共聚物作为非离子型表面活性剂(产品名Pluronies)实现了工业化生产。与常用的低分子表面活性剂相比，高分子表面活性剂降低表面张力的能力差，成本偏高，始终未育占据表面活性剂领域的优势。近十余年来由于能源工业(强化采油、燃油乳化、油/某乳化)、涂料工业(无皂聚合、高浓度胶乳)、膜科学(仿生膜、LB膜)的需要，高分子表面活性剂研究有了新的进展，得到了性能良好的氧化乙烯硅氧烷共聚物、乙烯亚胺共聚物、乙烯基醚共聚物、烷基酚甲醛缩合物氧化乙烯共聚物等品种。我们采用自由基聚合法得到的丙烯酚胺表面活性大单体离子型单体共聚物，有高粘度和高表面活性，突破了分子量高则表面活性差的传统。 3. 糖基类表面活性剂 糖类物质本身己经具备多烃基的亲水性结构，如果再连接上长的疏水链就可以产生具