99-不同类型表面活性剂对纳米SiO2流体粘度的影响与在线粘度计(黏度-纳米流体-吸附).pdf

第3l卷第9期 应用化学 V01．31Iss．9 APPLIEDCHEMISTRY 2014年9月 CHINESEJOURNALOF Sep．2014 不同类型表面活性剂对纳米Si02流体粘度的影响 宋汝彤8，6 郭立娟。，。 郭拥军小，山 冯茹森。，6 张新民叫 胡 俊4 李华兵8 (。西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500； 6西南石油大学化学化工学院成都610500；‘阿美远东(北京)商业服务有限公司北京100000； 4匹t)ll光亚聚合物化工有限公司成都610500) 摘要系统地研究了不同类型的表面活性剂对低浓度纳米SiO：流体粘度的影响规律，并在此基础上深入 探讨了不同碳链长度的阳离子和非离子表面活性剂对纳米SiO：流体粘度的影响。结果表明，阴离子表面活性 剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对纳米流体粘度的影响较小，其相对粘度值维持在1．23左右；而阳离子表面活 的变化影响较大，其最大相对粘度值分别能达到3．42、1．82和8．87。同时也发现，阳离子表面活性剂碳链越 长，纳米流体最高粘度值越大，且纳米流体最高粘度所对应的表面活性剂浓度均在其临界胶束浓度值附近。 关键词纳米流体，表面活性剂，粘度，吸附 中图分类号：0648．1 文献标识码：A 文章编号：1000-0518(2014)09．1083-06 DOI：10．3724／SP．J．1095．2014．30623 纳米流体是指将1～100 nm的固体颗粒分散到水、油、醇等分散介质中，经过一定的机械搅拌或超 出，其作为一种化工流体工作液，在传热旧J、太阳能”1和油气开采H1等领域已取得了广泛应用。 在纳米流体中，粘度是其重要参数之一。要研究纳米流体在化学工程和地层中的传热性能、流动特 性以及在油气开采中的应用，必须精确地测量纳米流体的粘度。未添加分散剂的纳米流体的粘度主要 是由颗粒之间或者颗粒与基液之间的相互作用而引起，同时纳米流体的粘度与颗粒浓度、大小、分散剂 类型以及基液性能等均有一定关系∞1。Li等∞1采用毛细管粘度计法研究了Cu／水纳米流体的粘度与温 度和纳米粒子的关系，其研究发现纳米流体粘度受温度的影响更大，粘度跟温度呈反比，跟纳米粒子的 浓度成正比。Zhao等¨1利用乌氏粘度计法研究了纳米SiO：流体的粘度与纳米颗粒粒径和溶液pH值的 关系，得出随着纳米颗粒粒径的减小，粘度的变化更加依赖于纳米颗粒体积分数的大小，同时也发现，当 纳米颗粒粒径小于20 应对碳纳米管纳米流体粘度的影响，发现该纳米流体在低剪切速率下表现为粘弹性流体，但在高剪切速 纳米颗粒形状(不同纵横比)对纳米流体粘度的影响，得出具有较高纵横比的纳米颗粒对纳米流体的粘 的纳米流体的粘度随颗粒体积分数和温度的变化情况，发现3种不同分散介质下的纳米流体均随体系 温度的升高和纳米颗粒体积分数的降低，纳米流体的粘度减小。 大多数科学家对纳米流体粘度的研究主要集中在不同颗粒体积分数、温度和pH值等的情况下，本 文通过将纳米SiO：分别分散在阳离子表面活性剂十四烷基三甲基溴化铵(TIAB)、十六烷基三甲基溴 2013—12-09收稿，2014-01-20修回，2014-03-21接受 国家科技重大专项(201 IZX05010-004)资助 万方数据 应用化学 第31卷 米流体，从低浓度(质量分数2．5％)纳米SiO：流体体系出发，研究不同表面活性剂对纳米SiO：流体粘度 的影响，并就不同类型表面活性剂和同一类型不同碳链长度的表面活性剂与纳米SiO：颗粒之间的相互 作用对纳米流体粘度的影响机理进行了探讨与分析。 1实验部分 1．1试剂和仪器 纳米SiO：(亲水性、粒径20nm、比表面积(250±50)m2／g、密度2．2g／cm3、纯度t99％)，辽宁大 学；阳离子