二價鹽離子對泡沫穩(wěn)定性影響的分子動力學(xué)模擬

摘 離子（Ca2+和Mg2+）和二價陰離子（SO2-和CO2-）為研究對象，通過液膜的臨界厚度了十二烷基苯磺酸鈉的穩(wěn)定性。結(jié)果表明：Ca2+體系的穩(wěn)定性優(yōu)于頭基與z軸的傾角分布以及尾鏈與z軸方向傾角的分布了二價鹽離子對表面活性劑 MolecularDynamicsSimulationoftheInfluenceofDivalentIonsonFoamStability44MoleculardynamicsimulationshavebeenperformedwithSodiumdodecylbenzenesulfonate(SDBS)toinvestigatetheinfluenceofdivalentionsonfoamstability.Thefoamstabilitywasexaminedbysimulatingfilmruptureduringwhichcriticalthicknesswasmeasured.ThesimulationresultsshowedthatMg2+causeasignificantdecreaseinfoamstabilitythanCa2+,anetheCO32-leadaslightdecreasethanSO2-.WehaveinvestigatedtheeffectofdivalentionsontheadsorptedconfigurationofSDBSthroughdensityprofiles,thetiltangleorientationdistributionsofheadgroupandtailofSDBSrespecttothezdirection.AndtheresultshowedthatthetiltangleorientationdistributionsofheadgroupofSDBSrespecttothezdirectionofMg2+systemislargerthanthatofCa2+system,andthetiltangleorientationdistributionsofheadgroupofSDBSrespecttothezdirectionofCO32-systemislargerthanthatofSO2-system.Also,WehavestudiedtheinctionbetweendivalentionsandheadgroupsofSDBSthroughysingbindingenergyanddissociationenergy.TheresultshowedthatMg2+ismoreeasiercombinetotheSDBSheadgroupthanCa2+.44Keyword:MolecularDynamics；foamstability；divalentions；critical目 1.1 1.2基本概 1.2.1的定義及產(chǎn) 1.2.2的穩(wěn)定性及其影響因 無機鹽對穩(wěn)定性的影 第2 理論計算方法和模擬軟件簡 分子動力學(xué)模擬 MaterialsStudio軟件簡 引 模型與方 結(jié)果與討 表面活性劑頭基與水分子的相互作 本章小 第4 二價陰離子對SDBS穩(wěn)定的穩(wěn)定性的影 引 模型和方 結(jié)果和結(jié) 表面活性劑頭基與水分子的相互作 本章小 第5 結(jié) 致 參考文 1.12/3左右的原油留在地層中。因此，必須進(jìn)一步提高這些油田的原油產(chǎn)量才能滿足我國容易引起嚴(yán)重竄流問題，對油田地質(zhì)來說是嚴(yán)重的。因此，為了避免這類問題，研究新的化學(xué)驅(qū)技術(shù)顯得尤為重要。驅(qū)作為一種新興的化學(xué)驅(qū)油技術(shù)，因為具備原料油方法之一。一般來說驅(qū)的驅(qū)油效率比單純的水驅(qū)或氣驅(qū)效率高，因為不僅有使體系以及油相的流動速度變慢，因而能夠更好地、更徹底的驅(qū)動地質(zhì)中的殘油、面活性劑穩(wěn)定的更容易與油相分離，因而可以提高采油效率。1.2基本概1.2.1的定義及產(chǎn)定的，因此在實際應(yīng)用中一般加入劑使穩(wěn)定。劑可以使氣體更容易發(fā)形成一個內(nèi)外皆有一層吸附膜的。剛開始形成的液膜中含水較多，在重力的作用下，液膜析出一定量的水分達(dá)到相對穩(wěn)定的狀態(tài)。由于通入氣體的量較，因而會在氣液界面形成很多的氣泡，這些氣泡堆積一起，就是。圖1-1是地面成泡的示意圖1-1地面的形成過Fig.1-1Formationoffoamsonthe沫。①液膜滯后和氣泡縮頸分離機理:先往油層中注入液，由于液體的流動性，泡排擠液使其繼續(xù)流動；由于孔隙壁的吸附作用，液在兩側(cè)的流動較慢，因而會形成一層薄膜，這層薄膜滯后與液體相，為的形成提供了條件。隨著氣體的繼續(xù)注入，壓力繼續(xù)增加，液膜的滯后也越來越嚴(yán)重，因此液膜的厚度會越來越小，隨著液相不斷被分割開來，最后這些氣泡在一起成為體系。因為液膜的分段會形成兩個或多個氣泡，大大的增加了比表面積，因此通常認(rèn)為液膜分段是最主要的生成機理，可以產(chǎn)生穩(wěn)定的。圖1-4為液膜分段機理的示意圖。圖1-2液膜滯后機理示意 圖1-3縮頸分離機理示意 Figure1-3Schematicofsnap-off1-4Figure1-4Schematicofdivision1.2.2的穩(wěn)定性及其影響因的穩(wěn)定性越好即的“”越長，驅(qū)的效率越高，因此，的穩(wěn)定10%，并且具有較高的自由能，因此非常容易受而破裂。隨著氣泡液膜的成為水滴。目前，常用發(fā)生破裂的半衰期的長短來衡量的穩(wěn)定性的好壞，它是小，越不容易發(fā)生破裂。減小表面張力是劑的主要功能之一。一方面，界面張力越低意味著變化越前文提到，界面張力的高低不能說明穩(wěn)定性的強弱。事實上，液膜受到較小的破壞時，會在表面活性劑的作用下自動修復(fù)，即Marangoni效應(yīng)。因此穩(wěn)定與自由能的降低，薄膜恢復(fù)到原來的厚度，需要一定時間，這就是Marangoni效應(yīng)。在外態(tài)，可以使薄膜維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)。在高濃度的表面活性劑條件下，表面張力降低速度非常快，來不及修復(fù)受到?jīng)_擊的薄膜，因此會對的穩(wěn)定性有不利的影響。(大于l000mN／(m?s))，容易發(fā)生破裂；而在表面張力的降低速率在500mN／(m?s)左右時，較穩(wěn)定，不易破裂。與的穩(wěn)定性之間有著十分密切的關(guān)系。表面粘度大液膜的強度增加和液體的流動性降低都是增加存在的時間。實驗表明，少量十二醇溶液，可以延緩的破裂。這是因為加入十二醇后，增加了液膜的粘度，使生成的不容易發(fā)生破裂。但是，過高的表面粘度會降低薄膜的彈性，而且降低液膜的自修復(fù)能力，這會使的穩(wěn)定性降低。[2]等建立了圓形的薄膜模型，從理論方面研究了的穩(wěn)定性與表面度可以有效減緩薄膜的排液過程，使的穩(wěn)定性增加。并對上述結(jié)果進(jìn)行了實驗對于離子型表面活性劑穩(wěn)定的液膜，反離子溶解于液相，并在表面活性劑親水頭基的作用下在水相中形成雙電層。液膜由于析液膜的厚度降低，當(dāng)厚度降低至液膜兩側(cè)的界面吸附電荷能夠相互作用時，界面之間的排斥力會膜的變薄，使液間的排斥力越小，越容易發(fā)生破裂，因而無機鹽對離子型表面活性劑穩(wěn)定的的濃度比例在5:1和1:5時的穩(wěn)定性均高于濃度比為1:1時的穩(wěn)定性。得出結(jié)論兩界面之排斥排斥力很小，因此的穩(wěn)定性較差。但也可以降低表面活性劑頭基之間的排斥力，使其吸附數(shù)目增加，反而成為使維持1-5Figure1-5theformationof考慮多種因素。Shrestha等[4]研究了25℃下五甘油硬脂酸鹽（C18G5）和五甘油油酸鹽而溫度對穩(wěn)定性的影響成為驅(qū)必須考慮的因一。隨著溫度的升高，一方面來說內(nèi)部的氣體分子運動加快，導(dǎo)致間的壓力增大，的透氣性增加；另一個方面，液膜中水分子的運動加劇，導(dǎo)致水分容易通過析液或者蒸發(fā)而失去，因而（AGES（SDS不同溫度下的的性能進(jìn)行了研究[5]。研究結(jié)果表明，隨溫度升高，AGES、SDS、間請柬的相互作用對的穩(wěn)定性影響較大，溫度對其的影響則較為次要，因而在溫度一定的條件下，AGES的穩(wěn)定性最好。響驅(qū)效率的重要因一，而且產(chǎn)生和穩(wěn)定所使用的劑也以離子型表面活無機鹽與離子型表面活性劑發(fā)生電性作用而使表面活性劑的臨界膠束濃度以及表面活性劑在氣液界面上的吸附等發(fā)生改變。低濃度的無機鹽離子與表面活性劑頭基間的于泡沫液膜間的電性斥力作用而且與表面活性劑的相互作用使導(dǎo)致表面活性劑在水中溶解無性首先不同種類的無機鹽對穩(wěn)定性影響不同，通常二價金屬離子如2+，M2+子a+如2+和Mg2+對性的影響也有所不同，這與金屬離子的水合能力以及其與表面活性劑的相互作用程度有關(guān)。akshv等通過測量的體積、的半衰期以及表面張力等研究了陰離子果表明，含有KBr的體系穩(wěn)定性降低，含KCl的體系的穩(wěn)定性基本么有發(fā)生變化，而含有NaI和KI的體系的穩(wěn)定性增加。CMC時，CsDS列在氣液界面上，增大了表面膜的強度，因而CsDS和Mg(DS)2的穩(wěn)定性好。間的排斥力會膜變薄，有利于的穩(wěn)定性。逐漸加入由Na+、Ca2+等反離子后，以當(dāng)中和反應(yīng)達(dá)到最大程度時，的穩(wěn)定性;然而隨著反相離子Na+、Ca2+濃的繼續(xù)增加，氣液界面處的表面活性劑吸附反離子濃度不斷增加，當(dāng)此濃度達(dá)到最大時，薄膜的兩個界面之間的斥力也達(dá)到最大值，此時的穩(wěn)定性最好;但是當(dāng)Na+、NaCl濃度復(fù)配體系剪切粘度的影響[8]NaCl濃度的增加逐漸增大，而表面活性CMC的情況下，壓縮了膠束的雙電層結(jié)構(gòu)，NaCl濃度較高時，表面活性劑的吸附結(jié)構(gòu)與反離子的雙電層結(jié)構(gòu)NaCl的增加的加入而逐漸Slner通過計算鈣離子和SDS的溶度積研究了在有無NaCl[9]和有無非離子表面活性劑[10]SDS生成沉淀的影響。相比于一價離子(如Na+),過量的二價離子（如Ca2+）會引起膠束結(jié)構(gòu)、形態(tài)和動力學(xué)更大的變化。然而在這方面關(guān)于體系的很少。在這些有限的報到中，大多都是通過分析黑膜（NBFs）的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性來預(yù)測的穩(wěn)定性。通常經(jīng)典DLVO理論來解釋和預(yù)測普（1Mg2+（2Mg2+與SDS的頭基的降低了液膜界面之間的排斥力。并且發(fā)現(xiàn)鈷的弱酸鹽能夠是的穩(wěn)面的黏度和彈性；（2）CohenLAS在含有鈣離子[12]和鎂離子[13]的水中洗滌行為的研究，CMC時，的穩(wěn)定性不會下降。他們把這種現(xiàn)象歸因于在鈣離子存在的條件下，表面活性劑單層膜有更強的凝聚力，有助于提高LAS在氣液界面的吸附能力和的性近些年來，實驗測定性能的方法有所進(jìn)步，如電導(dǎo)率法、光學(xué)方法等的應(yīng)用都比傳統(tǒng)的方法測得的性能更加準(zhǔn)確。但實驗仍然相對，無法模擬真實的環(huán)境，而且到目前實驗測定的性能還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，限制了實驗方法檢測和評價泡沫性能的發(fā)展。實驗最大的不足是無法從分子水平研究的性能。實驗很難解釋無機鹽對穩(wěn)定性影響的微觀機制，而分子動力學(xué)模擬很好地解決了這個問題。活性劑體系的界面性質(zhì)，對于離子型表面活性劑的穩(wěn)定性，無機鹽離子的種類以及下無機鹽對穩(wěn)定性影響的分子模擬研究現(xiàn)狀。BresmeFaraudoMD方法研究了SDS穩(wěn)定的薄液膜的結(jié)構(gòu)性質(zhì)[14]。他們對兩穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)，并基于臨界厚度引入了一個穩(wěn)定指數(shù)SI來更好的描述的穩(wěn)定性，得出了三種表面活性劑穩(wěn)定薄膜的能力按如下順序遞減：SDS>LAS>C12E7，預(yù)測Ca2+對三種表面活（SDS、LASC12E7）微觀機制，它們研究了Ca2+越強，Ca2+濃度對穩(wěn)定性的影響越??；在低濃度時，平均結(jié)合數(shù)目（ABN）隨著Ca2+濃度的增加而變小，高濃度時，ABN與Ca2+的濃度無關(guān)。響2章理論計算方法和模擬軟件簡介2章分子模擬是利用計算機軟件對所研究的體系從分子水平進(jìn)行模擬并研究其性質(zhì)的從究、動過運的方出運動粒子的位置和速度隨時間變化的軌跡，進(jìn)一步計算得到系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。MS軟件在計算機模擬領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用?？蒲腥藛T可MS進(jìn)行材料性能的模擬研究、設(shè)計性能更加優(yōu)越的材料、研究設(shè)計藥物分子、VisualizerMS的用戶界面，最基本的功能是用來構(gòu)建或設(shè)計分子。MS軟件的全部的模擬都以該模塊為基礎(chǔ)。利用本模塊可以構(gòu)建需要的的分子AmorphousCell模塊：AmorphousCell模塊是一個常用的建模工具，利用此模塊，F(xiàn)orcite模塊：Forcite模塊是一個極為實用的模塊，利用此模塊同樣可以對所構(gòu)建研究不同的鹽離子對穩(wěn)定性的影響對不同油藏劑的選擇有重要的參考價值。不Mg2+等比低價陽離子Na+等對薄膜的影響大，這與金屬離子的水合能力以及其與表面活性劑的相互作用程度有關(guān)。本文的對象是二價陽離子Ca2+和Mg2+，以及二價CO32-SO42-3-1是本文所用的SDBS分子結(jié)構(gòu)示意圖。3-1十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）Figure3-1themodelofsodiumdodecyibenzene因此本文的主要研究內(nèi)容是用分子動力學(xué)方法模擬二價離子對SDBS穩(wěn)定性的影響。而在本章中主要討論二價陽離子（Ca2+、Mg2+）對穩(wěn)定性的影響。MaterialStudio軟件計算完成。根據(jù)圖3-2模型示意Figure3-2themodelofAmorphous1108個水分子的水盒子，并根據(jù)不同的模35.32?35.32?30.03?；接下來把表面3-1 Table3-1Numberofvariousionsofevery 參考體 CO2-體 SO2-體本文的勢能函數(shù)以及原子間的相互作用參數(shù)選擇COMPASS[21]力場，通過Smart隨機產(chǎn)生,運用VelocityVerlet算法[22]解運動方程。長程靜電相互作用選擇Ewald方法進(jìn)行計算，爾茲相互作用選擇atombased方法計算，截斷半徑為0.95nm。Accerlrys公司的MaterialsStudio5.0軟件包完成。；若直至找出破裂之前的最小厚度，為臨界厚度。圖3-3是發(fā)生破裂的薄膜和沒有破裂圖3-3液膜的密度曲線剖面Figure3-3Thedensitycurvesoffoam Table3-2Thecriticalthicknessoffoamfiwithindifferent CT 從表3-2中可以看出，加入了Ca2+和Mg2+之后，的臨界厚度都有增加，說明大，說明鎂鹽對SDBS的穩(wěn)定性影響較大，破壞穩(wěn)定性的能力較強。（3）Ca2+Mg2+與SDBS之間的相互作用以及對穩(wěn)定性的影響。 圖3-4體系初始構(gòu)型和平衡構(gòu)型圖（a-Ca2+體系；b-Mg2+體系(Na+、Ca2+、Mg2+)的分布范圍與頭作用結(jié)合，從而使陽離子移動到界面層中。比較兩系中Ca2+的密度分布曲線和 圖3- Figure3-5Thedensitycurvesofdifferentcomponentsoffoam力的效率，并且可以反映處的穩(wěn)定性。下面界面水層的厚度來研究Ca2+和Mg2+對水層厚度，圖3-6是界面水層厚度示意圖。Density(g.cm-Density(g.cm-

Figure3-6Thicknrssoffoamfilminterfacialhydration表3-3含不同離子的體系的界面水層厚Table3-3Ticknessofinterfacialhydrationlayeroffoamsystemswithindifferent 界面水層厚度 0.99?力，因此界面水層厚度越大，表面活性劑與水的作用越充分，降低表面的能力越強，所以表面活性劑單層膜的性質(zhì)越穩(wěn)定，所對應(yīng)的穩(wěn)定性越好。量達(dá)到最低，表面活性劑發(fā)生自組裝，SDBSz軸方方向平行，而SDBS頭基和尾鏈與z軸方向夾角的示意圖：Figure3-7ThetiltanglesofheadgroupsandtailofSDBSrespecttheZ Figure3-8ThetiltanglesdistributionoftheheadgroupofSDBSrespecttoZ3-73-8SDBSz軸方向的夾角分布曲線圖。頭基與zSDBS的頭基排列越整齊，從圖中可以看Ca2+22°Mg2+34.5°處取得最大夾角分布，說從而增加SDBS頭基的有效持水而有助于的穩(wěn)定。 SDBS尾鏈與z軸夾角分Figure3-9ThetiltanglesdistributionofthetailofSDBSrespecttoZ得到的結(jié)果是：Mg2+體系的表面活性劑尾鏈分布對穩(wěn)定的作用比Ca2+體系大。但是顯然這個結(jié)果與其他方法得到的結(jié)論并不符合。分析原因：鈣、鎂離子對穩(wěn)定性的影響存在多個方面，有些影響的作用效果相反，在這里，表面活性劑尾鏈結(jié)構(gòu)對移，無機鹽離子會在靜電力的作用下向著極性頭基運動，并突破表面活性劑頭基的Ca2+Mg2+SDBS頭基與水分子之間的相互作用的影響來圖3-10是鈣、鎂離子體系表面活性劑中的氧原子與水中氧原子的徑向分布函數(shù)。 Figure3-10WaterdistributionaroundtheSDBSheadgroupofCa2+systemand徑向分布函數(shù)（RDF）是粒子周圍距離為r處出現(xiàn)另一個粒子的幾率，它可以反映SDBS頭基與水分子存在強的相互作用，水分子在SDBS頭基的周圍，從第一個峰Ca2+Mg2+Ca2+體系表面Table3-4NumberofH2OinthefirsthydrationlayerofSDBSheadgroupofdifferent H2O配位 3-4中可以看出，Ca2+體系表面活性劑周圍水分子的配位數(shù)較大，即水分子數(shù)周圍結(jié)合水的運移速率，來比較Ca2+和Mg2+對析液和穩(wěn)定性的影響。均位移速率。圖3-11為鈣、鎂離子體系第一水化層內(nèi)H2O的均位移曲線： Figure3-11MSDcurvesofboundwateraroundheadgroupofCa2+systemand Table3-5DiffusioncoefficientsofboungwaterofCa2+systemand 3-113-5Mg2+SDBS頭基周圍第一水化層內(nèi)水的運移速體系中的結(jié)合水更容易運移，也就更容易通過析液或者蒸發(fā)而減少，因此Mg2+體系的薄，因此液膜的兩個界面之間的排斥力是維持穩(wěn)定的重要因一。二價究二價子與表面活性劑之間相互作用的強弱來分析Ca2+和Mg2+對SDBS穩(wěn)定的變化。結(jié)果如圖3-12所示。 （aCa2+b—Mg2+體系Figure3-12TheMSDcurvesofSDBSheadgroupwithCa2+andCa2+MSD180ps時又結(jié)合在步，說明Mg2+SDBS頭基的相互作用較強。兩者相比較，鎂離子與表面活性劑的相互作用較強，而強的相互作用不利于的穩(wěn)定，符合通過臨界厚度得到的結(jié)果。密度分布曲線和徑向分布函數(shù)表明，抗衡離子（Na+、Ca2+Mg2+）會通過靜電吸MSD曲線可以看出：在達(dá)到動力學(xué)平衡后，抗衡離子與表面活性劑頭基之間的對穩(wěn)定性的影響。子對的均力勢(potentialof Figure3-13ThePMFcurvesofSDBSheadgroupwithCa2+and在本節(jié)中，分別計算了SDBS頭基與Ca2+和Mg2+的PMF，圖3-13為為SDBS頭基與Ca2+和Mg2+之間的均力勢：圖中勢能曲線的第一個極小值點表示極性頭基和抗衡離時體系的最小勢能CM和SSM中間有一個極大值點它代表溶劑能壘(barrierofsolvent, 需要克服的溶劑能壘。其中，BARR和SSM之間的勢能差值表示反粒子和極性頭基離子與極性頭基越容易結(jié)合。表3-6是結(jié)合能與解離能的計算結(jié)果。Table3-6BindinganddissociationenergyofSDBSheadgroupand K Mg2+SDBS的極性頭基更容易結(jié)合，且不容易脫離頭基的水合層；通K值，可以得出，Mg2+SDBSCa2+泡沫體系比Mg2+體系穩(wěn)定性好的原因。對SDBS穩(wěn)定性的影響。得出以下結(jié)論：度較小，穩(wěn)定性差。Ca2+體系SDBS與水分子的相互作用較強，結(jié)合水的運移速率差，不易通過析液或蒸發(fā)而失去，因此穩(wěn)定性好。體系穩(wěn)定性較差有序，持水能力強，的穩(wěn)定性好。第4章二價陰離子對SDBS穩(wěn)定的穩(wěn)定性的影中的重要課題。然而目前大多數(shù)此方面的研究都集中在子（Na+、Ca2+、Mg2+、性劑的頭基都具有極性，它們之間肯定存在著相互作用，因此研究二價陰離子對穩(wěn)定性的影響可為在復(fù)雜的油藏地質(zhì)條件中劑的使用提供參考。因此，在本章中研究CO2-3SO42-對SDBS穩(wěn)定性的影響模型的參數(shù)及方法均與二價子對穩(wěn)定性的影響研究中所使用的參數(shù)與方法一 CO2-和SO2-對臨界厚度的影 3它從宏觀角度來說明CO2-和SO2-對薄膜和穩(wěn)定性的影響。之前提到，作為參考3 SO42-體系的模型的差別只有陰離子不同，因而可以通過比較這三者，來研究陰離子對穩(wěn)定性的影響。表4-1為所得到的臨界厚度結(jié)果： CO2-和SO2-模型和參考模型的臨界厚 Table4-1Thecriticalthicknessoffoamfiwithindifferent 添加 CO SO 從表中可以看出，的穩(wěn)定性的順序應(yīng)該是參考體系>SO42-體系>CO32-體系。三系只有陰離子的類型和數(shù)目不同，分別為：32個Cl-、16個CO2-和SO2-，所以表4-1中的結(jié)果足以說明陰離子對的穩(wěn)定性有較大的影響。只比較二價離子對 穩(wěn)定性的影響得出的結(jié)論是，CO3更不利于穩(wěn)定,但是兩者差別不大 CO2-SO 3CO32-4-1是動力SDBSCO32-周圍CO2-向界面處移動。也可以3SDBS頭基之間存在間接的相互作用。3 Figure4-1Foammodelsofdifferentsystemafterdynamic系各組分沿z軸方向密度分布的剖面圖，如圖4-4. CO2-和SO2-體系各組分沿z 4（a-CO32-體系，b-SO2-體系4Figure4-2Thedensitycurvesofdifferentcomponentsoffoam從圖中可以看出，Na+的密度曲線的峰值在陰離子和SDBS頭基密度曲線的峰值之可以發(fā)現(xiàn)，SO42-71?CO32-的密分SO42-仍留在水相中，而沒有運移到表面活性劑吸附層。這也印證了通過臨界厚度所 得出的結(jié)論，穩(wěn)定性的關(guān)系：SO4體系>CO3體系 采用第三章提到的確定界面水層厚度的方法來CO2-和SO2-對表面活性劑 CO2-和SO2-體系的界面水層厚 34Table4-2Ticknessofinterfacialhydrationlayeroffoamsystemswithindifferent34 CO SO界面水層厚度 CO32-，SO42-SDBSNa+較少，而水分子是有極性的，這樣就導(dǎo)致了SO42-體系中，SDBS頭基吸附的水分子較多，所以比CO32-穩(wěn)定性好的原因之一。 與上一章相同，通過動力學(xué)平衡之后表面活性劑的頭基和尾鏈相對于z軸夾角分別為為CO2-SO42-體系SDBS的頭基與z軸方向的夾角分布，從圖中可以看出，SO2-定。而兩系SDBS尾鏈的分布雖然差別較小，但是也可以看出SO42-的尾鏈最大傾角分布更大一些，也就是說SO42-體系表面活性劑的尾鏈排布更加無序，表面活性劑單 4Figure4-3ThetiltanglesdistributionoftheheadgroupofSDBSrespecttoZ4 CO2-和SO2-體系SDBS尾鏈與z Figure4-4ThetiltanglesdistributionofthetailofSDBSrespecttoZ氧原子的徑向分布函數(shù)，圖4-5是動力學(xué)平衡之后頭基周圍水分子的徑向分布曲線：4 4SO42-SDBS頭基第一水化層內(nèi)的水分子數(shù)目比34MSD曲線斜率較大，結(jié)合水的運移速率大，更容易通過析液或蒸發(fā)而失去，因34 CO2-和SO2-體系SDBS頭基體系水化層內(nèi)水的MSD曲 Figure4-6MSDcurvesofboundwateraroundheadgroupofCO2-systemandSO2- CO2-和SO2-體系SDBS Table4-3DiffusioncoefficientsofboungwaterofCO2-systemandSO2- CO SO CO32-SO42-SDBS頭基運動的MSD曲線。 4-7SDBSMSD曲線（a-CO2-體系，b-SO2- Figure4-7TheMSDcurvesofSDBSheadgroupwithCO2-andSO 34 CO32-MSDSO42-MSDSDBSMSD曲線都不重合，而且有很大的差異，表明在運動過程中，陰離子與表面活非常弱。比較圖中的(a)和(b)，可以看到，50psCO2-MSDSDBS頭MSDCO32-SDBS頭基的簡介相互作用非常4-4CO2-SO2-SDBS34 SDBS 4-8CO2-SO2-SDBS 4Figure4-8ThePMFcurvesofSDBSheadgroupwithCO32-andSO2-444首先進(jìn)行定性的分析，從圖中可以看出，SO2-SDBSBARRSO2-，CO32-44 Table4-4BindinganddissociationenergyofSDBSheadgroupbetweenCO2-andSO 3CO34SO4

可以看出，CO2-KSO2-KCO2- 本章通過通過CO32-和SO42-體系的臨界厚度、表面活性劑的結(jié)構(gòu)、CO32-SO42-SDBSSDBS頭基之間的相互作用等，研究了二價陰離子對穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：實現(xiàn)。CO32-與SDBS頭基之間的相互作用比SO42-強，的穩(wěn)定性較差。3CO2-體系界面水層厚度較小，降低表面張力的能力小，穩(wěn)定性差。移速率小，不易通過析液而失去，因此SO42-體系的穩(wěn)定性好。3SO42-體系的SDBS的頭基與z軸夾角的最大傾角分布較小，頭基排列整齊，持水能力更好，有利于的穩(wěn)定；而尾鏈的最大傾角分布又較大，界面覆蓋度較廣，表面活性劑層的透氣性較差，有利于的穩(wěn)定。5章5章3本文通過分子動力學(xué)模擬的方法研究了二價子（Ca2+和Mg2+）和二價陰離子(CO2-和SO42-)對穩(wěn)定性的影響。了各系表面活性劑吸附層的結(jié)構(gòu)、表面3Ca2+；C3S4

Mg2+與SDBS沫的穩(wěn)定性：Ca2+>Mg2+，SO42->CO32-。力越大，穩(wěn)定性越好；離子能夠表面活性劑與水分子的相互作用，離子與表面活性劑的相互作用越強，越強，越不利于穩(wěn)定，可以解釋穩(wěn)定性的結(jié)果。z軸形成一定的夾角；頭基傾角小，有利于的穩(wěn)定，尾鏈傾角大，有利于的穩(wěn)定致格要求自己，認(rèn)真完成了。再一次向胡老師表達(dá)最真誠的謝意！和指導(dǎo)，在孫老師的督促下，才能順利的完成本。本的完成離不開課題組各位師兄師姐的指導(dǎo)和幫助，在這里向師姐、張師姐、范程程師兄以及各位幫助過我的師兄師姐道謝，謝謝！另外，感謝龍、、徐建昌等身邊的同學(xué)對我的幫助。的支持和幫助。是我虧欠最多的人，祝身體健康，年輕！，inlinearandbranchedsulfate,ethoxysulfate,andethoxylatesurfactants[J].JournalofColloidInterfaceSci,1990，J40(1)31～，24（4：283－286[3],譚惠民.表面活性劑混合體系的起泡性和穩(wěn)定性[J].油氣田地面工程,2003,22(4):13~14[4]Shrestha.L.K,Aeharya.D.P.Aqueousfoamstabilizedbydispersedsurfactantsolidandlamellarliquidcrystallinephase[J].JournalofColloidandInterfaeeSeienee，2006301:[5]，，，賈朝霞.鉆井用耐鹽抗高溫發(fā)泡劑的和性能研究.西南2001，23（4：46－48KarakashevSI，ManevED.Frothingbehaviorofnonionicsurfactantsolutionsinthepresenceoforganicandinorganicelectrolytes[J].JColloidInterfaceSci,2001，235；194-296PandeyS，BagweRP，ShahDO.Effeetofcounterionsonsurfaceandfoamingpropertiesofdodeeylsulfate[J]. J.ColloidInterfaceSci.，2003，267:160-166，裴梅山，等.十二烷基硫酸鈉與兩性表面活性劑復(fù)配體系表面性能及影響因素[J].日用化學(xué)工業(yè).2004，56(2);69~72Slner,K.L.;Scamehorn,J.F.Hardnesstoleranceofanionicsurfactantsolutions.1.Anionicsurfactantwithaddedmonovalentelectrolyte[J].Langmuir,1989,5,70-77.Slner,K.L.;Scamehorn,J.F.Hardnesstoleranceofanionicsurfactantsolutions.2.Effectofaddednonionicsurfactant[J].Langmuir,1989,5,77–84.[11]J.K.Angarska,K.D.Tachev,P.A.Kralchevsky,A.Mehreteab,andG.Broze.EffectsCounterionsandCo-ionsontheDrainageandStabilityofLiquidFiandofColloidandInterfaceCohen,L.;Moreno,A.;Berna,J.L.Influenceofcalciumconcentrationinthewashingliquorondetergencyperformanceoflinearalkylbenzenesulfonate[J].JAm.OilChem.Soc.1993,70,79–82.Cohen,L.;Vergara,R.;Moreno,A.;Berna,J.L.Linearalkylbenzenedetergencybehaviorinwatercontainingmagnesiumions[J]JAm.OilChem.Soc.1993,70,723–\[J].ColloidSci.1958,13,Bresme,F.;Faraudo, puterSimulationStu