2.3 NaOH对界面张力和HABS的cmc的影响

NaOH加入到HABS体系中相当于加入了电解质，因此，体系中的NaOH除了发挥碱的作用以外还具有普通电解质的作用。为了考察NaOH的电解质作用，采用与NaOH质量分数相同的NaCl作对比，考察NaCl对正壬烷/水界面张力的影响，实验结果见图2。

图2 电解质用量对油/水界面张力的影响

由图2可以看出，随着NaOH和NaCl质量分数的增大，界面张力逐渐降低，说明NaCl与NaOH的作用类似，作为电解质可以使表面活性剂在界面上排列得更加紧密，有利于降低界面张力。从图2中还可以看出，含有NaOH的HABS体系比含NaCl的体系的界面张力降低幅度更大，说明NaOH更有利于界面张力的降低。

实验测定了HABS溶液的cmc，结果见图3。由图3可知，随着HABS质量浓度的增加，表面张力先大幅降低后逐渐趋于平衡，由榴莲视频APP下载最新版本算出的HABS的cmc为0.984 g·L-1（质量分数为0.3%的HABS溶液的质量浓度为3.054 g·L-1）。此外，用去离子水配制不同NaOH含量的质量分数为0.3%的HABS溶液（NaOH的质量分数分别为0.3%、0.6%和0.8%），此3种溶液的cmc分别为0.804、0.556和0.440 g·L-1，因此可知，随着NaOH的质量分数的增加，HABS溶液的cmc逐渐下降。

图3 HABS的表面张力与质量浓度的关系曲线

2.4 NaOH对HABS胶束的影响

以去离子水配制不同NaOH含量的质量分数为0.3%的HABS溶液，利用动态光散射技术考察NaOH对HABS溶液胶束大小的影响，结果如图4所示。

图4 NaOH用量对胶束粒径的影响

由图4可知，在不加NaOH时胶束的平均粒径分布为（12.3±1.2）nm，当NaOH质量分数分别是0.3%、0.6%和0.8%时，胶束的平均粒径分别是（10.2±1.0）、（4.6±0.5）和（2.1±0.4）nm。增加NaOH的用量，胶束粒径逐渐变小，主要原因是实验中所用到的HABS是油田普遍使用的强碱型磺酸盐类表面活性剂，对于磺酸盐类表面活性剂的生产而言，中和磺酸的过程很重要，磺酸中和过程中，反应体系的黏度随NaOH的加入逐渐增大，阻碍了中和反应的顺利进行，中和反应结束后虽然表观上体系显碱性，其实黏性体系中还包裹着部分未参与反应的磺酸。磺酸虽也属于强酸，但它却不能完全电离，磺酸的电离平衡常数是0.2，通过计算得到电离过程中只有35.8%的磺酸能够完全电离。

加入NaOH之前，由于HABS质量浓度高于其cmc，在溶液中形成了大量的胶束，为了降低能量，未电离的且水溶性很差的重烷基苯磺酸（RArSO3H）插入到胶束（RArSO3-）中，形成了类似混合胶束的结构。这样的结构有利于RArSO3H压缩RArSO3-的双电层，降低相邻RArSO3-间的静电斥力，并且水溶性很差的RArSO3H也会部分增溶到混合胶束中，使胶束发生溶胀作用，于是就生成了比单一RArSO3-形成的胶束在聚集数和尺寸上都要大一些的混合胶束体系。HABS体系中加入NaOH后，发生如下反应：

RArSO3H + NaOH → RArSO3- + H2O + Na+

原来参与形成混合胶束以及增溶到混合胶束内的RArSO3H转化为水溶性较好的RArSO3-，于是由RArSO3H转化而成的RArSO3-从混合胶束中释放出来，胶束由混合胶束恢复了原貌，在表观上体现出尺寸变小，此时溶液中RArSO3-单体的数量增多，更多的RArSO3-有机会迁移到油/水界面，而重烷基苯磺酸钠只有其电离产生的重烷基苯磺酸根才能起到降低界面张力的作用，界面上吸附了更多的表面活性剂，油/水界面张力也就随之下降得更多。

3 结论

研究了NaOH对重烷基苯磺酸钠水溶液/油体系界面张力的影响。结果表明，NaOH可使重烷基苯磺酸钠水溶液与无酸油相正壬烷间的界面张力达到超低；NaOH发挥了电解质的作用，可以使表面活性剂在界面上排列得更加紧密，有利于界面张力的降低；动态光散射测试结果表明随着NaOH用量的增大胶束的平均粒径逐渐变小，说明NaOH的加入会使胶束在不同程度上被破坏，参与形成混合胶束以及增溶到混合胶束内的重烷基苯磺酸转化为水溶性较好的重烷基苯磺酸根，溶液中表面活性剂单体数量增多，从而使油/水界面张力达到超低。