مطالعه اثر نانو مایعات یونی دوقلوی فعال سطحی بر کشش بین سطحی نفت خام و آب محتوی نمک در دماهای مختلف

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: دکتری

عنوان: Title: مطالعه اثر نانو مایعات یونی دوقلوی فعال سطحی بر کشش بین سطحی نفت خام و آب محتوی نمک در دماهای مختلف

ارائه دهنده: Provider: منا خرازی

اساتید راهنما: Supervisors: پروفسور جواد صاین

اساتید مشاور: Advisory Professors: پروفسور محمد علی زلفی‌‌گل

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر جلال بصیری پارسا از دانشگاه بوعلی سینا ـ دکتر علی اصغر مولایی دهکردی از دانشگاه شریف ـ دکتر علیرضا بهرامیان از دانشگاه تهران

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: شنبه 25 بهمن ماه 1399 ساعت 10 صبح

مکان ارائه: Place of presentation: آمفی تئاتر پروفسور اردشیر خزایی

چکیده: Abstract: مایعات یونی دوقلو به عنوان دسته جدیدی از سورفکتانت‌‌ها توانایی بالایی در کاهش کشش بین سطحی دارند. از طرفی معلوم شده است که مواد در ابعاد نانومتر می¬توانند باعث بهبود خواص سطحی شوند. بر این اساس، پژوهش حاضر به معرفی استفاده از گونه جدیدی از نانو مایعات یونی دوقلوی فعال سطحی در فرایند بهبود بازیابی نفت خام می‌‌پردازد. بدین منظور، پنج نانو مایع یونی بر پایه ایمیدازولیوم {[Cnim-Cm-imCn][Br2]، 6 ،4 ،2 m = و 12 ،8 ،4 n =}، سنتز و تاثیر غلظت مایع یونی، طول زنجیره فاصل (spacer) و طول زنجیره آلکیلی در دما و pH های مختلف و همچنین حضور نمک‌‌های NaCl و MgCl2 بر کاهش کشش بین سطحی سیستم نفت خام - آب بررسی شد. به منظور بررسی جامع¬ عملکرد این مواد در مخازن نفتی، تشکیل و پایداری امولسیون نفت خام و محلول آبی مایعات یونی و نیز زاویه تماس و ترشوندگی اندازه¬گیری شدند. با روش¬های SEM، XRD و DLS معلوم شد که مایعات یونی بکار رفته چه در حالت خالص و چه محلول در آب، دارای ابعاد نانومتری بودند. نتایج نشان داد که نانو مایعات یونی دوقلو، کشش بین سطحی نفت خام - آب را به شکل چشم‌‌گیری کاهش می‌‌دهند چرا که دو گروه آبدوست و آبگریز، فعالیت سطحی بالایی به این دسته از مایعات یونی می¬دهند. به علاوه وجود زنجیره فاصل باعث منظم شدن نحوه قرارگیری مولکول‌‌ مایعات یونی در سطح مشترک و کاهش دافعه بین سرهای باردار آن¬ها و در نتیجه کاهش زیاد کشش بین سطحی می‌‌شود. بررسی تغییر کشش بین سطحی نسبت به طول زنجیره فاصل مشخص کرد که زنجیره چهار کربنی اثرگذارتر بوده و مایع یونی [C4im-C4-imC4][Br2] کمترین کشش بین سطحی را ایجاد می¬کند. همچنین با افزایش طول زنجیره آلکیلی، کشش بین سطحی و غلظت بحرانی تشکیل مایسل کاهش فراوانی یافتند. با افزایش دما، به دلیل کاهش آب¬پوشی مایعات یونی، کاهش گرانروی فازها و تضعیف نیروهای بین مولکولی سطح مشترک، کشش بین سطحی و غلظت بحرانی تشکیل مایسل کاهش می¬یابند. همچنین اثرات قابل توجه هم‌‌افزایی نمک‌‌ تک ظرفیتی و دو ظرفیتی مشاهده شد. بررسی تغییرات کشش بین سطحی در pH‌‌ های مختلف نشان دهنده پایداری نانو مایعات یونی دوقلو در محدوده وسیعی از pH‌‌ های اسیدی و بازی بود و با افزایش pH، کشش بین سطحی کاهش بیشتری می¬یافت. با بررسی امولسیون نفت خام – آب مشخص شد که مایعات یونی با زنجیره آلکیلی متوسط و بلند توانایی خوبی در ایجاد امولسیون¬های پایدار دارند. تغییرات زاویه تماس و ترشوندگی سطح سه فاز نفت خام – کوارتز – آب محتوی مایع یونی بلند زنجیر نیز نشان داد که در غلظت¬های نسبتاً کم، مایع یونی باعث افزایش زاویه تماس می¬شود اما با افزایش بیشتر غلظت، جدایش نفت خام از سطح روی داد. جهت برازش و تحلیل داده‌‌های تجربی از ایزوترم جذب سطحی فرومکین استفاده شد. نتایج نشان داد که ساختار نانو مایعات یونی دوقلو و دما بر کمیت‌‌های جذب سطحی فرومکین اثرگذار هستند.