بررسی تأثیر ماده فعال سطحی آنیونی سدیم دودسیل سولفات بر کشش بین سطحی دودکان و آب به‌صورت آزمایشگاهی و شبیه سازی مولکولی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی فیزیک، دانشگاه علوم و تحقیقات اهواز، اهواز، ایران

2 گروه مهندسی شیمی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

چکیده

در این مطالعه، با استفاده از روش تجربی و شبیه سازی دینامیک مولکولی به بررسی عملکرد ماده فعال سطحی آنیونی سدیم دودسیل سولفات در کاهش کشش بین سطحی آب و نفت که در ازدیاد برداشت مهم است پرداخته شد. برای این منظور، کشش بین سطحی محلول آب و قطره دودکان در دو حالت بررسی شد که در حالت اول، محلول تنها شامل مولکول‌های آب و دودکان بود و در حالت دوم ماده فعال سطحی سدیم دودسیل سولفات به محلول افزوده شد. در حالت دوم سامانه­ها به دو صورت انجام شد که در یکی سامانه­ ای که 32 مولکول ماده فعال سطحی، 120 مولکول دودکان و 800 مولکول آب داشت با عنوان سامانه (SDS1) معرفی شد، کشش بین سطحی(IFT) این سامانه از mN/m 83 /54 به mN/m 32/7 کاهش یافت و سامانه­ ای که در آن تعداد مولکول­ های آب و دودکان نصف شده بودند، یعنی 60 مولکول دودکان و 400 مولکول آب ولی با همان تعداد مولکول ماده فعال سطحی یعنی 32 مولکول که با عنوان سامانه (SDS2) معرفی شد، کشش بین سطحی از mN/m 06/59 بهmN/m  28/8 کاهش یافت. یافته ­ها نشان داد که در حالت دوم، افزودن ماده فعال سطحی آنیونی سدیم دودسیل سولفات به محلول آب و دودکان موجب کاهش کشش بین سطحی می‌شود، از سویی با بررسی و مقایسه تعداد مولکول‌های هر دو سامانه SDS1 و SDS2 در حالت دوم دریافت شد که نسبت مولکول ­ها در روند کاهش کشش بین سطحی تأثیر دارد. طبق یافته ها، هرچه تعداد مولکول­های ماده فعال سطحی نسبت به آب و آلکان بیش­ تر باشد، کاهش کشش بین سطحی آن بیش ­تر است. همچنین برای بررسی اثر غلظت ماده فعال سطحی در تعداد ثابت آب و آلکان (16 مولکول ماده فعال سطحی، 120 مولکول دودکان و 800 مولکول آب)، شبیه سازی مولکولی انجام شد (SDS3). نتیجه­ ها نشان داد که کشش بین سطحی به mN/m 66/12 کاهش یافت. که عملکرد کم ­تری نسبت به حالت SDS1 دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Thomas S., Enhanced Oil Recovery - An Overview. Oil & Gas Science and Technology - Review. IFP, 63(1): 9-19 (2008).
[2] قجاوند، حسین؛ نور محمد،علیرضا؛ ازدیاد برداشت نفت از سنگ‌های کربناته به وسیله آشام خود به خودی محلول­های ماده فعال سطحی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)32: 69 تا 78 (1392).
[3] احصایی، ژاله؛ نبی پور، معین، ازدیاد برداشت نفت با به کارگیری ماده فعال سطحی، به منظور کاهش کشش بین سطحی و بهبود ترشوندگی میدان نفتی کرنج، پنجمین کنفرانس بین المللی نوآوری‌های اخیر در شیمی و مهندسی شیمی، تهران، دانشگاه علامه طباطبایی (۱۳۹۶).
[4] حیدری, پوریا؛ وفایی سفتی، محسن؛ تنگستانی، ابراهیم و کاظمی، حامد، تزریق همزمان شوراب رقیق به همراه ماده فعال سطحی به منظور ازدیاد برداشت، چهارمین همایش علمی مخازن هیدروکربوری و صنایع بالادستی علوم و صنایع وابسته، تهران، شرکت هم اندیشان انرژی کیمیا (۱۳۹۴).
[5] چشم گرم, هدایت و اسفندیاری، نادیا، مطالعه ی آزمایشگاهی تأثیر آلکالاین بر فرآیند سیلابزنی ماده فعال سطحی جهت ازدیاد برداشت از مخزن نفتی آسماری، دومین کنفرانس سراسری تحقیقات جدید در شیمی، مهندسی شیمی و نفت، شیراز (۱۳۹۵).
[6] Xu J., Zhang Y., Chen H., Wang P., Xie Z., Yao Y., Yan Y., Zhang J., Effect of surfactant Headgroups on the Oil/Water Interface: An Interfacial Tension Measurement and Simulation Study, Journal of Molecular Structure, 1052: 50-56 (2013).
[7] Shi P., Zhang H., Lin L., Song Ch., Chen Q., Li Z., Molecular Dynamics Simulation of Four Typical Surfactants at Oil/Water Interface, Journal of Dispersion Science and Technology, 39(9): 1258-1265. (2018).
[8] Jang S.S., et al., Molecular Dynamics Study of a Surfactant-Mediated Decane− Water Interface: Effect of Molecular Architecture of Alkyl Benzene Sulfonate, The Journal of Physical Chemistry B, 108(32): 12130-12140. (2004).
[9] Dominguez H., Computer Simulation Studies of Surfactant Monolayer Mixtures at the Water/Oil Interface: Charge Distribution Effects, Journal of Colloid and Interface Science, 274(2): 665-672 (2004).
[10] Tirjoo A., Bayati B., Rezaei H., Rahmati M., Molecular Dynamics Simulation of the Effect of Ions in Water on the Asphaltene Aggregation, Journal of Molecular Liquids, 277: 40-48 (2019).
[11] Tirjoo A., Bayati B., Rezaei H., Rahmati M., Molecular Dynamics Simulations of Asphaltene Aggregation under Different Conditions, Journal of Petroleum Science and Engineering, 177: 392-402 (2019).
[12] Rezaei H., Modarress H., Dissipative Particle Dynamics (DPD) Study of Hydrocarbon–Water Interfacial Tension (IFT), Chemical Physics Letters, 620: 114-122 (2015).
[13] Green D.W., Willhite G.P., “Enhanced Oil Recovery”, SPE Text-Book Series Vol 6. Society of Petroleum Engineers, Richardson Texas. (1998).
[14] Buuren van A.R., Berendesn  H.J.C., Molecular Dynamics Simulations of Carbohydrate-Based Surfactants in Surfactant/Water/Oil Systems, Langmuir, 10: 1703-1713 (1994).
[15] Berendesn H.J.C., Postma J.P.M., Gunsteren van W.F., DiNola A., Haak J.R., Molecular Dynamics with Coupling to an External Bath, J. Chem. Phys., 81: 3684-3690 (1984).
[16] Gunsteren W.F. van., Berendesn H.J.C., “GROMACS User Guide (1986).
[17] Zeppieri S., Rodriguez J., Ramos de A.L., Interfacial Tension of Alkane + Water Systems, J. Chem. Eng. Data, 46:  1086-1088 (2001).
[18] Rosen J.M., Kunjappu J.T., “Surfactants and Interfacial Phenomena”, John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, New Jersey, pp.93. (2004).
[19] Jang S.S., Lin S.T., Maiti  P.K., Blanco M., Goddard W.A., Shuler P., Tang Y., Molecular Dynamics Study of a Surfactant-Mediated Decane−Water Interface: Effect of Molecular Architecture of Alkyl Benzene Sulfonate, J. Phys. Chem. B, 108: 12130-12140 (2004).
[21] Rivera J.L., Predota M., Chialvo A.A., Cummings P.T., Vapor-Liquid Equilibrium Simulations of the SCPDP Model of Water, Chem. Phys. Lett., 357: 189-194 (2002).