بررسي ترموديناميكي اثر سورفكتانت هاي كاتيوني بر كشش بين سطحي نفت - آب

Thermodynamic Investigation of Cationic Surfactants Effect on Oil-Water Interfacial Tension

جريان سيال چند فازي در محيط متخلخل به شدت تابع كشش بين سطحي سيالات غير امتزاجي است. با تغيير كشش بين سطحي، مكانيك سيالات تحت تأثير قرار مي گيرد. اين مقاله يك رويكرد جديد براي پيش بيني كشش بين سطحي سيستم نفت - آب در حضور سورفكتانت يوني بيان مي كند. معادله اين مطالعه بر اساس معادله باتلر است كه اغلب براي به دست آوردن معادلات حالت كشش سطحي در سطح تماسهاي متفاوت استفاده مي شود. به منظور اندازه گيري مقادير ضريب فعاليت سورفكتانت در فاز توده از تئوري ديباي - هوكل استفاده شده است. سورفكتانت هاي كاتيوني دسيل تري متيل آمونيوم برومايد (C10TAB) و دودسيل تري متيل آمونيوم برومايد (C12TAB) براي ارزيابي معادله استفاده شده اند. معادله نهايي جديد مي تواند كشش بين سطحي آلكان - آب در حضور محلول هاي تك سورفكتانت را به خوبي توصيف كند. در اين مطالعه آلكا ن هايي چون هگزان، هپتان، اوكتان، دكان، دودكان و تترادكان به عنوان فاز نفت در نظر گرفته شده اند. با برازش منحني پارامترهاي مساحت مولار و ضريب توزيع توده - سطح سورفكتانت به دست آمده اند. تغييرات پارامترهاي معادله در سيستم هاي آلكان – آب متفاوتي بحث شده است. معادله جديد به دست آمده با داده هاي آزمايشگاهي مورد مطالعه از سازگاري خوبي برخوردار است. اين رويكرد به خصوص وقتي كه داده هاي آزمايشگاهي كمياب هستند، مي تواند براي كاربرد عملي سورفكتانت ها در كاهش كشش بين سطحي نفت - آب مهم باشد.

Multi-phase fluid flow through porous media is strongly dependent on interfacial tension of immiscible fluids. Fluid mechanics will be affected by changing the interfacial tension. This paper describes a new approach to predict the interfacial tension at the oil-water system in the presence of an ionic surfactant. This study equation is based on Butler equation, often used for obtaining surface tension equations at different interfaces. The Debye–Hückel theory is used to determine activity coefficients of surfactant in the bulk phase. Cationic surfactants, including decyl trimethylammonium bromide (C10TAB) and dodecyl trimethylammonium bromide (C12TAB), are used to validate the equation. The new final equation can properly describe the alkane-water interfacial tension in the presence of single surfactant solutions. In this study, alkanes, including hexane, heptane, octane, decane, dodecane, and tetradecane are considered as the oil phase. The following parameters are obtained by curve-fitting: 1- molar surface area, and 2- bulk-surface distribution coefficient of surfactant. The alteration of equation parameters at different alkane-water systems is discussed. The newly developed equation is in a good agreement with the literature experimental data. This approach can be particularly important in the practical use of surfactants for the reduction of oil-water interfacial tension when experimental data are rare.