научная статья по теме Смолы в процессах формирования водонефтяных эмульсий Биология

Текст научной статьи на тему «Смолы в процессах формирования водонефтяных эмульсий»

УДК 665.622.43

Е.С. Афанасьев, Б.И. Римаренко

Кубанский государственный технологический университет г. Краснодар, Россия

СМОЛЫ В ПРОЦЕССАХ ФОРМИРОВАНИЯ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

Приведены результаты исследования состава и свойств нефтяных смол. Методом адсорбционной хроматографии проведено разделение, образцы исследованы методом инфракрасной спектроскопии. Определена стабилизирующая активность выделенных компонентов при формировании модельных эмульсий "гептан-вода". В качестве исследуемого образца выбраны смолы, полученные из нефти Новодмитриевского месторождения.

Эмульсии, образуемые тяжелыми высокосмолистыми нефтями, обладают повышенной стабильностью и с большим трудом поддаются разделению.

Как известно, одним из основных компонентов, стабилизирующих водонефтяные эмульсии, являются смолы. Под определением "смола" принято объединять обширный класс высокомолекулярных соединений нефти, в которых сосредоточена большая часть гетероатомов, содержащийся в нефти. Очевидно, что эти соединения могут весьма существенно различаться как по молекулярной массе, так и по составу.

Представляет большой интерес более детально исследовать состав смол, разделить их и оценить стабилизирующую активность выделенных компонентов. В качестве исследуемого образца выбраны смолы, полученные из нефти Новодмитриевского месторождения, показавшие в наших исследованиях наибольшую активность как природные стабилизаторы эмульсий.

Образцы смол были получены из остатка перегонки с температурой кипения выше 450°С. Выделение осуществлялось по методу Маркуссона адсорбцией на окиси алюминия в аппарате Сокслета [2].

При исследовании нефтепродуктов, наряду с другими методами, широко применяется метод хроматографии. Из различных видов хроматографии при исследовании нефтепродуктов используется адсорбционная молекулярная хроматография, в основе которой лежит избирательная адсорбция веществ на твердых адсорбентах, в частности, на силикагеле.

Методика хроматографического разделения была принята как в [1] с незначительной модификацией.

В качестве хроматографической колонки была использована стеклянная бюретка с краном. Сужение колонки было заполнено стеклянной ватой, сверху помещен кружок из фильтровальной бумаги для предотвращения выноса сорбента.

Отличие от описанного в литературе касается способа внесения сорбента. При внесении в колонку сухого силикагеля, практически невозможно удалить воздух из объема сорбента. Его структура оказывается неоднородной, что искажает хроматографический фронт и ухудшает разделяющую способность колонки.

Поэтому, заполнение колонки осуществлялось следующим образом. Навеска свежеактивированного силикагеля (115°С, 40 мин.), охлажденного в эксикаторе, тщательно суспендировалась в 2-3 кратном объеме гептана (что позволяло удалить весь воздух) и затем вносилась в колонку. Через небольшой промежуток времени силикагель оседал, формируя совершенно однородный слой. Кран колонки открывался и избыточный растворитель удалялся. Часть силикагеля, осевшая на стенках, осторожно смывалась из пипетки и оседала на формирующийся слой. После удаления всего растворителя, сверху помещался кружок из фильтровальной бумаги.

Различные партии силикагеля могут значительно отличаться друг от друга по разделяющей способности (адсорбционной активности). Поэтому, перед хроматографическим анализом необходимо проверять эти характеристики. На практике адсорбционную способность определяют хроматографиче-ским методом по результатам разделения искусственной смеси, состоящей из ароматического и алифатического углеводородов [3]. Полученная по вышеуказанной методике, адсорбционная активность 40 г силикагеля, выраженная в граммах бензола, составила 10,98.

Для разделения в колонку было внесено 1400 мг образца смол Новодмитриевского месторождения.

В качестве элюирующего агента были использованы смеси растворителей с различным соотношением компонентов. Лучшую разделяющую способность показала смесь следующего состава: петро-лейный эфир - 60,0%, толуол — 32,5%, диэтиловый эфир — 5,0%, этиловый спирт — 2,5%.

Отбор элюата осуществлялся в градуированные пробирки по 20 мл. Удаление растворителя из полученных элюатов проводилось при нагревании в токе азота до постоянной массы. Возврат из колонки составил 78%. Выходная кривая представлена на рисунке 1.

Объемэлюента, мл

Рис. 1. Выходная кривая

Фракцию "смолы-1" составили объединенные образцы №2 и №3 (первый пик), фракцию "смолы-2" - образцы №9, №10 и №11 (второй пик), приготовленные в виде стандартных растворов в хлороформе.

Исследование стабилизирующей способности выделенных образцов смол-1 и смол-2 проводилось на свежеприготовленных модельных эмульсиях "гептан-вода" (гептан - 50 мл, вода - 50мл), стабилизированных 50 мг смол.

Разрушение полученных модельных эмульсий проводилось при температуре 50°С, в качестве де-эмульгатора был использован реагент ЕС-2134А в количестве 1 мл 0,1 %об раствора в толуоле на эмульсию. После внесения деэмульгатора, исследуемые образцы модельных эмульсий переносились в мерный цилиндр и нагревались до принятого значения температуры, которое поддерживалось на протяжении всего опыта [2].

Динамика разрушения полученных эмульсий представлена на рисунке 2. Эмульсия, стабилизированная смолами-1, оказалась весьма устойчивой, неразрушенным осталось 28% эмульсии. Эмульсия, стабилизированная смолами-2, была разрушена достаточно легко, спустя 15 минут неразрушенным осталось менее 0,5 мл промежуточного слоя. Таким образом, стабилизирующая способность фракции "Смолы-1" значительно превосходит таковую для фракции "Смолы-2".

Время, мин

Рис. 2. Динамика разрушения эмульсий, стабилизированных фракциями "Смолы-1" и "Смолы-2"

Выделенные образцы смол-1 и смол-2 были исследованы методом инфракрасной спектроскопии. Хотя возможности ИК-спектроскопии ограничены сложностью объектов исследования, однако, при сравнительном изучении образцов можно получить полезные результаты.

Отличия между ИК-спектрами смол наблюдается не только в различной интенсивности полос поглощения, но и наличием и отсутствием некоторых полос в спектрах.

На фоне картины общей схожести спектров следует отметить разнообразие форм и интенсивно-стей пиков характеристических полос поглощения. В обоих спектрах присутствует дублет при ~2850 и

~2950 см-1 (С-Н валентные колебания), полосы при 1450 см-1 (валентные колебания СН2-групп), полосы при 1380 см-1 (деформационные колебания СН3-групп). Повышенная интенсивность поглощения при 2940 см-1 указывает на присутствие в них большого количества алифатических или ациклических

структур. Пик в области 1600 см-1 соответствует колебаниям углеводородного скелета ароматических ядер [4].

ИК-спектры образцов смол-1 и смол-2 различаются по полосам поглощения вблизи 760 и 1650 см-1, которые присутствуют в образце смол-2 и отсутствуют в образце смол-1. Также обращает на себя внимание более выраженные полосы 1450, 1380 и 2850 см-1 в образце смол-2.

Пик вблизи 1650 см-1, присутствующий в спектре поглощения смол-2, может указывать на присутствие С=0 связей <Х, Р-ненасыщенных кетонных структур [4].

Список использованных источников

1. Рыбак Б.М. Анализ нефти и нефтепродуктов. М., Гостоптехтздат, 1962.

2. Афанасьев Е.С., Горлов С.Г., Ясьян Ю.П. Факторы стабилизации водонефтяных эмульсий. Нефтепереработка и нефтехимия, №3, 2008.

3. Богомолов А.И. Современные методы исследования нефтей, 1984.

4. Савкевич С.С. Инфракрасная спектрометрия нефтей и конденсатов. - А.: Ылым, 1990.

5. Волков В.А. Коллоидная химия. - М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2001.

6. Голубев М.В., Халикова А.И. Оптимизация подачи деэмульгатора. Нефтегазовое дело, 2004.

УДК 544.169

М.В. Сержантова1' 2, А.А. Кузубов1' 3

1Сибирский федеральный университет 2Сибирский государственный аэрокосмический университет 3Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН г. Красноярск, Россия

КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДЕФЕКТОВ НА ЭЛЕКТРОННУЮ СТРУКТУРУ h-BN

В работе изучена зависимость энергии вакансий от относительного изменения объема пластины. Исследовано влияние присутствия дефектов на электронную структуру соединения И-БК. Проведено сравнение зависимостей плотностей состояний от относительного изменения объема пластины и определена ширина запрещенной зоны.

Нитрид бора и материалы на его основе занимают заметное место в ряду важнейших инструментальных материалов и являются основой многих современных технологий. Основное применение ^ВК - синтез сверхтвердых материалов: кубического и вюрцитоподобного нитрида бора, получение высокоогнеупорных материалов, армирующих волокон, сухая смазка для подшипников, поглотитель нейтронов в ядерных реакторах. Используется в полупроводниковых лазерах, светоизлучающих диодах, а так же, как абразивный материал, превосходный электрический и тепловой изолятор.

^ВК кристаллизуется в гексагональной структуре, аналогичной структуре графита. Кристаллическая структура ^ВК состоит из графитоподобных сеток, расположенных, в отличие от структуры графита точно одна под другой с чередованием атомов бора и азота по оси Z. Расстояние между сетками в решетке ^ВК меньше, чем у графита, что свидетельствует о более прочной связи между сетками в структуре нитрида бора по сравнению с графитом. Из-за близости структуры и некоторых физических свойств нитрида бора и графита ^ВК часто называют «белым графитом».

Из литературных данных известно, что ширина запрещенной зоны ^ВК варьируется в пределах от 3 до 7,5 eV [6-8] и экспериментального объяснения данному факту не найдено. Можно предположить, что разброс ширины щели запрещенной зоны объясняется наличием дефектов, которые в определенном количестве всегда присутствуют в кристалле. Наличие в структуре дефектов будет приводить к изменению стабильности структуры. В данной работе проводился расчет вакансий в структуре

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком