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來源： 《地質(zhì)科技情報》 瀏覽 477 次 發(fā)布時間:2025-12-12
3 界面張力與潤濕性改變的關系
3．1 液固界面張力計算
將朱定一等[1側(cè)求解液固界面張力的思路運用到油一固一水潤濕系統(tǒng)中，可以得到水固界面張力y和油固界面張力y。的計算公式：
式中：0為接觸角。
根據(jù)式(1)和式(2)可知，通過測量原油一載玻片一APG溶液潤濕系統(tǒng)的接觸角和油水界面張力，即可得到該系統(tǒng)的水固界面張力和油固界面張力。實驗與計算結(jié)果如表I所示。
由表I可知，并非油水界面張力越低，潤濕性的改變就越明顯，3種界面張力的變化均會引起潤濕性的變化，但都不與其變化軌跡完全一致或完全相反。為了獲得各種界面張力對潤濕性的影響程度，下面引入灰色關聯(lián)分析方法進行處理。
表 1 原油、載玻片、APG 溶液的各種界面張力| 含親水載玻片的潤濕系統(tǒng) | 含親油載玻片的潤濕系統(tǒng) | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| No | 接觸角/(°) | 油水界面張力 (mN/m) | 水固界面張力 (mN/m) | 油固界面張力 (mN/m) | No | 接觸角/(°) | 油水界面張力 (mN/m) | 水固界面張力 (mN/m) | 油固界面張力 (mN/m) |
| 0 | 41.0 | 7.8 | 6.4 | 7 | 1 | 123.2 | 3.8 | 7.6 | 4 |
| 1 | 43.6 | 5.2 | 5 | 2 | 2 | 128.5 | 5 | 0 | 3 |
| 2 | 48.5 | 3.3 | 3 | 3 | 3 | 136.8 | 8 | 6 | 5 |
| 3 | 57.9 | 4.4 | 4 | 4 | 4 | 156.6 | 2 | 2 | 2 |
| 4 | 56.7 | 0 | 0 | 0 | 5 | 156.3 | 0 | 0 | 0 |
| 5 | 54.8 | 0 | 0 | 0 | 6 | 149.8 | 0 | 0 | 0 |
| 6 | 55.6 | 1 | 3 | 5 | 7 | 151.9 | 0 | 0 | 0 |
| 7 | 56.4 | 0 | 0 | 0 | 8 | 154.5 | 0 | 0 | 0 |
| 8 | 56.7 | 1 | 3 | 5 | 9 | 156.1 | 0 | 5 | 0 |
3．2 灰色關聯(lián)分析
灰色關聯(lián)分析是通過對統(tǒng)計序列幾何關系的比較來分清系統(tǒng)中多因素間的關聯(lián)程度，序列曲線的幾何形態(tài)越接近，則它們之間的關聯(lián)度越大。油水、水固、油固界面張力對接觸角影響程度的灰色關聯(lián)分析步驟如下。
(3)計算灰關聯(lián)度并進行優(yōu)勢因素分析 對某因素的灰關聯(lián)系數(shù)取平均值，即得其與參考因素的灰關聯(lián)度：
按照各因素與參考因素問的灰關聯(lián)度大小進行排序，關聯(lián)度越大，表明該因素對參考因素的影響越強烈。
根據(jù)以上步驟對表1中的數(shù)據(jù)進行處理，得到各種界面張力與接觸角問的灰關聯(lián)度(表2)。
表 2 不同界面張力與接觸角的灰關聯(lián)度| 接觸角/(°) | 關聯(lián)系數(shù) r | 接觸角/(°) | 關聯(lián)系數(shù) r | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| γwo | γws | γos | γwo | γws | γos | ||
| 41.0 | 0.397 | 0.519 | 0.389 | 123.2 | 0.542 | 0.561 | 0.369 |
| 43.6 | 0.512 | 0.606 | 0.504 | 128.5 | 0.678 | 0.687 | 0.533 |
| 48.5 | 0.568 | 0.561 | 0.567 | 136.8 | 0.728 | 0.722 | 0.745 |
| 57.9 | 0.797 | 1.000 | 0.781 | 156.6 | 0.982 | 1.000 | 0.738 |
| 56.7 | 0.730 | 0.840 | 0.720 | 156.3 | 0.901 | 0.913 | 0.724 |
| 54.8 | 0.704 | 0.768 | 0.699 | 149.8 | 0.878 | 0.887 | 0.766 |
| 55.6 | 0.637 | 0.679 | 0.633 | 151.9 | 0.808 | 0.813 | 0.726 |
| 56.4 | 0.630 | 0.676 | 0.625 | 154.5 | 0.799 | 0.805 | 0.709 |
| 56.7 | 0.626 | 0.674 | 0.622 | 156.1 | 0.793 | 0.799 | 0.700 |
| 灰關聯(lián)度 | 0.622 | 0.703 | 0.616 | 灰關聯(lián)度 | 0.790 | 0.799 | 0.668 |
由表2可知，無論是對原油一親水載玻片一APG溶液潤濕系統(tǒng)，還是對原油一親油載玻片一APG溶液潤濕系統(tǒng)，各界面張力對接觸角的灰關聯(lián)度大小順序均為γsw>γwo>γso。即水固界面張力是影響潤濕性的主要因素。因此，若要增強固體的親水性，降低水固界面張力是首要的努力方向。
4 結(jié)論(1)表面活性劑分子在水固體面的吸附模式是決定其改變潤濕性的關鍵因素，但并非其以疏水基朝外吸附即能使親水固體向親油反轉(zhuǎn)；也并非其以親水基朝外吸附即能使親油固體向親水反轉(zhuǎn)。
(2)油水、水固、油固界面張力的變化均會引起潤濕性的改變，且水固界面張力的影響最明顯，其次為油水界面張力。