表面活性劑在無機化工中的應用

陳立文

表面活性劑在無機化工中的應用

陳立文

表面活性劑因為對界面性質可造成極為明顯的影響開始被大量運用起來。同時因用量不多但獲得的效果極佳，又將表面活性劑叫做“工業味精”。通過表面活性劑的增溶、起泡、洗滌、濕潤等特點，可生產出大批工業試劑。隨著表面活性劑的迅猛發展，存在于我國無機化工行業的很多難題都被迎刃而解了。文章主要簡述了把表面活性劑應用在無機化工中的具體情況。

在生產無機化工產品時和在向高功能無機化工技術轉變時，表面活性劑一直都發揮著極為重要的作用。

表面活性劑構造和類別

表面活性劑構造。表面活性劑是一種加入些許就會讓加入之后的溶液界面產生顯著改變的物質。表面活性劑其分子結構有兩親性，一邊是親水基團，另外一個是厭水基團。親水基團通常指的是硫酸基、氨基等這些極性親水基團；厭水基團通常指的是非極性不同種碳原子烴鏈。

表面活性劑種類。按照表面活性劑構造進行分類，也就是把其分子溶解至水里以后查看能否電離出離子當做分類的主要依據。可將其分成離子型的表面活性劑（主要有陽離子型的和陰離子型的表面活性劑）、兩性型的表面活性劑以及非離子型的表面活性劑。這當中陽離子型的表面活性劑通常指的是季銨鹽類的化合物；而陰離子型的表面活性劑通常指級脂肪的酸鹽類的化合物（例如硬脂酸）和硫酸化合物（十二烷基硫酸鈉）以及硫酸化合物（十二烷基苯硫酸鈉）；兩性型的表面活性劑通常則指甜菜堿型和氨基酸型；非離子型的表面活性劑被應用最為普遍的就是司盤吐溫和甘油酯等等。

表面活性劑在無機化工中的應用情況

應用在表面處理中

表面處理主要是為了改變產品表面的性能，并賦予產品新的功能。表面活性劑在處理過程中一直發揮著極為重大的作用。

預防晶體發生結塊。當產品結晶時，把少許的表面活性劑加入其中，晶體就具備很強的防結塊功能。比如，我們把脂肪胺當做是氯化鉀的防結塊劑，把十五烷基磺酰氯當做碳酸氫銨防結塊劑，把單一的表面活性劑作為氯酸鉀的防結塊劑等。當表面活性劑被注入結晶系統里時，有的可能會直接在晶體外表面產生一層包覆膜，起到顯著的隔離作用；有的會吸附在晶體的表面中產生疏水層，阻礙大氣水分跟晶體間的相互交替；有的會使溶液外表張力得到明顯縮小，使固液之間接觸角得到改變，降低晶體吸附溶液毛細管的能力；而有的則全程參與到晶體生長中，使所有晶面成長速度都因此而得到改變，進而使晶體最終形態發生一定的變化。無論哪種機理作用，表面活性劑都會從一定程度上使晶體原本的性能受到很大的改變，有效地起到預防結塊的作用。

提升產品表面的活性。大部分的無機化工產品都是根據選擇不一樣的處理表面方式，使用不一樣的表面處理劑，進而得到各種性能的表面活性產品。例如，二氧化鈦無論是光學還是化學、顏料、物理性能都十分良好，其用途可以說極為廣泛。選擇硫酸法處理狀態下的二氧化鈦還有一些弊端，就要通過表面活性處理來使其著色和底色等，都得到顯著改善。具體做法為通過表面活性劑和多元醇等包覆在二氧化鈦的外表上，這樣做的目的是要改良二氧化鈦的分散性能；通過鋁化合物來無極包裹可大大減少二氧化鈦的光學活性，提升耐候性能。有的時候我們為了得到更好的包覆效果，通常會使用兩種甚至更多的包覆劑，當然還要視不同情況選擇不同的包覆方式。

應用在石油化工中

由于表面活性劑具備增溶、濕潤、洗滌、抗腐等性能，所以把表面活性劑應用在石油化工提升石油的開采率，同時在煉制石油化工時還能起到很好的清洗效果。

濕潤效果。表面活性劑其濕潤作用主要指的是液體處于巖石表面時所產生的液-固相態。巖石外表濕潤多少直接對采收原油量的多少造成一定的影響。而把表面活性劑引用其中就可很好的轉變這種現象。

泡沫作用。泡沫主要是在氣體持續性跟液體相接觸時，從中產生不穩固的一個分散系統。而將表面活性劑加入其中以后，氣體和液體之間的張力就會大大減少，使體系外表自由能得到降低，這樣一來溶液就可產生比較穩固的泡沫。在采油時，將表面活性劑引入其中產生泡沫后可幫助提升采收率。現階段通過泡沫來驅油這種方式來處于試驗階段，所以我們還要更加妥善的去專研和宣傳通過泡沫驅油這種方式。并研發出一種新型的高溫負荷泡沫劑。

增溶作用。主要指的是通過表面活性劑可將那些難以溶解或者是不溶解的物質轉變成可溶解的狀態。此外，被增溶的物質其化學式和蒸氣壓會降低，整體系統都會變得更加的平穩。我們把具備增溶作用的表面活性劑應用在石油化工中不僅能夠把部分石油類物質進行降解，減少其造成的污染，更重要的是還能大大提升油水體系里的部分性能。

應用在鉆井中

雖然石油中具有種類繁多的天然微生物，可是因為石油中含有的營養物質不多，相應的就會使得存在于石油中的天然微生物數量急劇下降。而將營養液注入到油層以后，這些天然微生物就會重新獲得生長和繁衍的機會，進而使得生物表面的活性劑跟代謝物得到相應的發展，起到良好的驅油作用。在鉆井時一般會不同工種流體共同參與工作。比如說：鉆井液與鉆井液起泡劑，通常來說，鉆井時所運用的是水基鉆井液來加以工作，水基鉆井液主要由處理劑和水以及膨潤土這三者構成，使用鉆井液起泡劑主要是為了有效配置出泡沫鉆井液。假如我們把起泡劑注入到水基鉆井液里，同時再將其跟氣體相接，就能配置出泡沫鉆井液了。泡沫鉆井液不僅摩阻低，而且還能保護低壓油氣層。另外我們把采油微生物向油層中注入的話，采油微生物就會迅速達至儲油層底端，并隨油井里的水逐漸流動，加快微生物的發展，促進生物表面的活性，減少原油粘度，提升其流動性能。

總而言之，表面活性劑由于具備良好的性能，已經被廣泛的應用在了無機化工中，其中隨著能源變得越來越緊張，開發利用石油資源已經成為各行各業都廣為重視的課題，而我們發現使用表面活性劑不僅能提升生產石油的效率，同時還可加快相關企業發展的步伐，因而表面活性劑也被越來越多的應用在了石油化工當中。相信在今后，隨著科技的創新跟進步，表面活性劑的應用范圍會變得更廣，發揮的性能會更大。

（作者單位：濟寧市技師學院）