9.4. Деэмульгаторы

Деэмульгаторы – это искусственно синтезированные поверхностно-активные вещества, способные разрушать нефтяные эмульсии.

Разрушение нефтяных эмульсий как первого, так и второго рода можно достичь введением с систему такого поверхностно-активного вещества, которое способно вытеснить из адсорбционного слоя природный эмульгатор и не способного стабилизировать вновь эмульсию любого типа. Для успешного разрушения стабилизированной эмульсии синтетический деэмульгатор по эффективности всегда должен быть намного выше, чем природный эмульгатор.

9.4.1. Поверхностная активность деэмульгаторов

Для интерпретации явлений адсорбции ПАВ на границе жидкость-жидкость определяют зависимость между избытком или недостатком адсорбированного вещества в поверхностном слое (Г), концентрацией ПАВ в растворе (с) и поверхностным натяжением (σ) на этой границе. Эта зависимость даётся известным уравнением адсорбции Гиббса:

где R – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль·К);

с – концентрация ПАВ в растворе, %;

σ – поверхностное натяжение системы жидкость-жидкость, Н/м;

dσ/dc – величина, характеризующая способность понижать поверхностное натяжение раствора и называемая поверхностной активностью.

В честь Гиббса величину обозначают через G и называют Гиббсом, размерность G - Дж·м/кмоль.

Тогда уравнение адсорбции будет иметь простую форму:

Из уравнения Гиббса следуют три вывода:

1) если поверхностное натяжение увеличивается с увеличением концентрации , т.е. если , то , иначе говоря, концентрация ПАВ в поверхностном слое меньше, чем в объёме раствора. Такое состояние системы называется отрицательной адсорбцией;

2) если поверхностное натяжение уменьшается с увеличением концентрации , т.е. если , то . Концентрация ПАВ в поверхностном слое больше, чем в объёме раствора. Такое состояние системы называется положительной адсорбцией;

3) если не зависит от , то концентрация ПАВ в поверхностном слое и в объёме раствора одинакова. Такое состояние системы называется равновесным.

Зависимость количества адсорбированного ПАВ от его концентрации при постоянной температуре называется изотермой адсорбции. Вид обычной изотермы адсорбции и изотермы поверхностного натяжения показан на рис. 9.7.

Рис. 9.7. Зависимости количества адсорбированного ПАВ (кр. 1)

и величины поверхностного натяжения (кр. 2) от концентрации ПАВ

при постоянной температуре

Из рис. 9.7 следует, что величина поверхностной активности G очень быстро изменяется в зависимости от концентрации ПАВ. В начале поверхностное натяжение падает быстро, но по мере заполнения поверхностного слоя молекулами ПАВ изменение σ происходит всё медленнее и медленнее и практически прекращается, когда адсорбция достигает равновесного состояния, т.е. полного насыщения поверхностного слоя ПАВ.

Поэтому поверхностную активность ПАВ обычно оценивают следующей величиной:

,

т.е. начальным значением поверхностной активности при концентрации ПАВ, стремящейся к нулю.

Чем эффективнее деэмульгатор, тем меньше его требуется для разрушения эмульсии.