2结果与讨论

2.1色谱分析

样品PS-a和PS-b的液相色谱分析结果如图1所示。

图1 PS-a(a)和PS-b(b)色谱分离

从色谱图及色谱数据分析结果得知:PS-a和PS-b均含有单磺酸盐和双磺酸盐，但两者所含单、双磺酸盐的量差别较大;如果以峰面积为评价标准，样品PS-b中几乎不含双磺酸盐部分，而样品PS-a中单、双磺酸盐所含比例相当，约为1∶1。

2.2结构解析

在确定的质谱分析条件下，样品PS-a和PS-b的质谱图如图2所示。

图2 PS-a(a)和PS-b(b)质谱图

从质谱图中可以初步得出:PS-b的相对分子质量分布范围较窄，且丰度较大的分子离子峰较为集中，聚集在487 min附近;而PS-a的主要分子离子峰较为分散，聚集在320、459 min附近。为了更加具体的对两者组成的结构差异进行分析比较，选出各自质谱图中相对丰度最大的20个分子离子峰，对其进行结构鉴别，对应的化合物结构信息如图3所示。

图3 PS-a和PS-b中主要化合物的分子式结构

对于PS-b，相对含量较大的20个化合物中，按照相对含量大小依次为:烷基萘磺酸盐(C17～C21)、烷基苯磺酸盐(C17～C24)、烷基茚满磺酸盐(C17～C21)、烷基四氢萘磺酸盐(C19～C20);而对于PS-a，按照相对含量大小依次为:烷基苯磺酸盐(C11～C13、C18～C23)、烷基萘磺酸盐(C12、C18～C20)、烷基茚满磺酸盐(C16～C18)、烷基四氢萘磺酸盐(C13、C17～C18)。

结果表明:样品PS-b中，萘环结构占主要，苯环结构次之，另外支链碳数分布较为集中，如萘环支链碳数分布在17～21;样品PS-a中，苯环结构占主要，萘环结构次之，支链碳数分布较为分散，如苯环支链碳数除分布在18～23，还分布在11～13。

2.3 HLB值测定

在不同体积比的待测/标准表面活性剂配比下，分别测得PS-a和PS-b的乳化层体积如图4所示。

图4 PS-a和PS-b的HLB值实验结果

根据实验结果，按照乳化层体积最大时的待测/标准表面活性剂配比，计算出PS-a和PS-b的HLB值分别为13.5和12.0。PS-b的HLB值小于PS-a的HLB值，表明PS-b的亲水性比PS-a的亲水性小。根据Davis法计算HLB值的原理，可知:

对于亲水基团数相同的PS-a和PS-b而言，HLB值越小，∑(疏水基团常数)就越大，即疏水基团碳链就越长(参照常见基团亲水及疏水基团常数表)。因此，可以推测:PS-b所含主要组份的相对分子质量较PS-a的大，这种结果与质谱分析结果相吻合。另外，从图4中可以得知:PS-b的乳化效果明显低于PS-a，因此推测，在界面活性方面，PS-b不如PS-a的效果好。

2.4界面活性

对于PS-a和PS-b单元体系，测得其界面张力分别为2.5×10-1mN/m和NaN(代表油滴附于旋转壁上，不能有效拉展)。因此根据此实验结果，可知PS-b具有非常弱或无界面活性。

对于石油磺酸盐-聚合物复配体系，界面张力测定结果如图5所示(实验中PAM质量分数分别为0.1%、0.2%、0.3%，不同浓度下测试结果一致，且实际数值大于此设定值)。

图5 PS-PAM二元体系的界面张力

由图5结果可知，PAM单元体系以及PAMPS-b二元体系，均不能降低原油的界面张力;为了便于在图形中对比分析，将其界面张力设定为1.0 mN/m而PAM-PS-a二元体系可以将原油的界面张力维持在10-1数量级，数值与PS-a单元体系的界面张力数值相近，因此可以得出:无论是PS单元体系，还是PAM-PS复配体系，PS-b均不能降低原油的界面张力。

对于石油磺酸盐-无机碱复配体系，界面张力测定结果如图6所示。

图6 PS-无机碱体系的界面张力

由图6可以看出:PS-b与NaOH复配，原油的界面张力只可以降到10-2数量级，而PS-a与NaOH复配，可以将原油的界面张力降至10-4数量级;PS-b与Na2CO3复配，原油的界面张力可以降到10-2数量级;PS-a与Na2CO3复配，可以将原油的界面张力降至10-3数量级。综上分析可以得出:PS-b的界面活性远远低于PS-a;PS-a的复配体系可以达到超低界面张力(10-3～10-4mN/m)，而PS-b不能。

综上所述，通过对比分析常规和亲油性石油磺酸盐的组成及界面活性，可以得出:亲油性石油磺酸盐中主要化合物的相对分子质量较常规石油磺酸盐的大，且相对分子质量分布范围较窄;其降低油/水界面张力的能力很弱，不能达到超低界面张力的要求。另外，根据样品结构解析及界面活性测试结果，在降低界面张力方面，可以推测(针对胜利油田区块):苯环结构磺酸盐占主体的样品较萘环结构占主体的样品要好;苯环支链碳数分布要合适，既含有较低碳数如C11～C13，又含有较高碳数如C18～C23的样品效果较好;样品中即含有较高比例单磺酸盐、又含有较高比例双磺酸盐时，降低界面张力效果较好。