近期北京科技大學,中國石油大學,倫敦帝國理工學院等研究學者在知期刊《feul》聯合發表題為Influences and mechanisms of imidazolium-based ionic liquids on oil–water interfacial tension and quartz wettability: Experiment and molecular dynamics simulations 文章,研究通過實驗與分子動力學模擬結合的方法,系統揭示了離子液體對油水界面張力和石英潤濕性的影響機制。 其中 我公司CHEMFISH提供的高純度離子液體產品在此研究中作為核心材料,為探索綠色高效的油氣開采技術提供了關鍵支撐。
研究背景:傳統表面活性劑的瓶頸與離子液體的潛力
在油氣開采領域,界面張力(IFT)和巖石潤濕性是決定采收效率的核心參數。傳統表面活性劑在高溫高鹽油藏環境中易失效,而離子液體因其獨特的兩親性、高穩定性和可設計性,被視為下一代綠色驅油劑的理想候選。然而,其微觀作用機制尚未明確,制約了實際應用。
在本研究項目中,研發人員使用了 CHEMFISH 公司提供的兩種咪唑類離子液體:
單陽離子型 IL(C??mimBr):1 - 十二烷基 - 3 - 甲基咪唑溴鹽,純度 99%,分子量 331,熔點 39.7°C。
雙子型 IL(GeminiC??):1'-(丁烷 - 1,4 - 二基) 雙 (3 - 十二烷基 - 1H - 咪唑 - 3-ium) 溴鹽,純度 99%,分子量 689,熔點 54.5°C。
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0016236123016666
關鍵作用如下:
界面張力調控核心載體
兩種離子液體在低濃度(0.01-5 mmol/L)下均能顯著降低烷烴 - 水界面張力。其中,GeminiC??(雙子型)因長烷基鏈結構更易形成聚集體,降低界面張力的效率比單陽離子型 IL 高 30% 以上。例如,在辛烷 - 水體系中,C??mimBr 可將界面張力從 51.01 mN/m 降至 10.65 mN/m,而 GeminiC??可進一步降至更低水平。
潤濕性改變的分子級工具
通過接觸角實驗發現,兩種 IL 均能使石英表面潤濕性向 “弱親油” 方向轉變:前進接觸角(θ?)和后退接觸角(θ?)隨 IL 濃度增加持續增大,表明 IL 分子在石英表面形成吸附層,削弱了油滴與礦物間的相互作用。分子動力學模擬證實,CHEMFISH 的 IL 產品可通過生成納米膠束顆粒,吸附于烷烴和石英表面,降低兩者間的范德華力和靜電力達 40% 以上,從而促進油滴遷移。
綠色高效的工業應用潛力
與傳統表面活性劑相比,CHEMFISH 的咪唑類 IL 在高溫(75°C)、高鹽(20000 ppm)環境下穩定性顯著提升,且臨界膠束濃度(CMC)低至 1000 ppm,可大幅減少化學劑用量,降低開采成本和環境負擔。
研究意義:從微觀機制到產業應用的跨越
該研究首次在油 - 水 - 巖三相體系中揭示了離子液體調控界面行為的雙重機制:
宏觀層面:通過降低界面張力和改變潤濕性,協同優化毛細力,提升原油采收率;
微觀層面:IL 分子通過自組裝形成膠束,在礦物表面定向吸附,減少油 - 巖相互作用能。
CHEMFISH 的高純度 IL 產品為上述機制研究提供了可靠的物質基礎,其穩定的化學結構和可控的烷基鏈設計,為后續開發適配不同油藏條件的高效驅油劑奠定了基礎。
展望:CHEMFISH 推動離子液體在能源領域的商業化進程
隨著全球對綠色能源和高效開采技術的需求激增,離子液體在油氣行業的應用前景廣闊。CHEMFISH 作為國內領先的特種化學品供應商,其提供的咪唑類 IL 已通過多項嚴苛的工業測試,未來有望在以下場景實現突破:
高溫高鹽油藏的強化采油;
地下油污修復與環境治理;
低碳開采工藝中的 CO?驅油協同技術。
該研究成果不僅深化了離子液體界面化學的基礎理論,更展現了產學研合作的創新效能 —— 通過優質化學品供應與前沿科研的深度融合,為全球能源行業的可持續發展提供了中國方案。
關于 CHEMFISH
CHEMFISH 是一家專注于高端化學品研發與生產的高科技企業,產品涵蓋離子液體、新能源材料、生物制藥中間體等領域,致力于為全球科研和工業客戶提供高純度、定制化的化學解決方案。