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來源： 《地質(zhì)科技情報》 瀏覽 175 次 發(fā)布時間:2025-12-12
3 界面張力與潤濕性改變的關(guān)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(guān)聯(lián)分析方法進(jìn)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(guān)聯(lián)分析
灰色關(guān)聯(lián)分析是通過對統(tǒng)計序列幾何關(guān)系的比較來分清系統(tǒng)中多因素間的關(guān)聯(lián)程度，序列曲線的幾何形態(tài)越接近，則它們之間的關(guān)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(guān)聯(lián)分析步驟如下。
(3)計算灰關(guān)聯(lián)度并進(jìn)行優(yōu)勢因素分析 對某因素的灰關(guān)聯(lián)系數(shù)取平均值，即得其與參考因素的灰關(guān)聯(lián)度：
按照各因素與參考因素問的灰關(guān)聯(lián)度大小進(jìn)行排序，關(guān)聯(lián)度越大，表明該因素對參考因素的影響越強(qiáng)烈。
根據(jù)以上步驟對表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到各種界面張力與接觸角問的灰關(guān)聯(lián)度(表2)。
表 2 不同界面張力與接觸角的灰關(guān)聯(lián)度| 接觸角/(°) | 關(guān)聯(lián)系數(shù) r | 接觸角/(°) | 關(guān)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(guān)聯(lián)度 | 0.622 | 0.703 | 0.616 | 灰關(guān)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(guān)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(qiáng)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(guān)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。