近期北京科技大学,中国石油大学,伦敦帝国理工学院等研究学者在知期刊《feul》联合发表题为Influences and mechanisms of imidazolium-based ionic liquids on oil–water interfacial tension and quartz wettability: Experiment and molecular dynamics simulations 文章,研究通过实验与分子动力学模拟结合的方法,系统揭示了离子液体对油水界面张力和石英润湿性的影响机制。 其中 我公司CHEMFISH提供的高纯度离子液体产品在此研究中作为核心材料,为探索绿色高效的油气开采技术提供了关键支撑。
研究背景:传统表面活性剂的瓶颈与离子液体的潜力
在油气开采领域,界面张力(IFT)和岩石润湿性是决定采收效率的核心参数。传统表面活性剂在高温高盐油藏环境中易失效,而离子液体因其独特的两亲性、高稳定性和可设计性,被视为下一代绿色驱油剂的理想候选。然而,其微观作用机制尚未明确,制约了实际应用。
在本研究项目中,研发人员使用了 CHEMFISH 公司提供的两种咪唑类离子液体:
单阳离子型 IL(C₁₂mimBr):1 - 十二烷基 - 3 - 甲基咪唑溴盐,纯度 99%,分子量 331,熔点 39.7°C。
双子型 IL(GeminiC₁₂):1'-(丁烷 - 1,4 - 二基) 双 (3 - 十二烷基 - 1H - 咪唑 - 3-ium) 溴盐,纯度 99%,分子量 689,熔点 54.5°C。
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0016236123016666
关键作用如下:
界面张力调控核心载体
两种离子液体在低浓度(0.01-5 mmol/L)下均能显著降低烷烃 - 水界面张力。其中,GeminiC₁₂(双子型)因长烷基链结构更易形成聚集体,降低界面张力的效率比单阳离子型 IL 高 30% 以上。例如,在辛烷 - 水体系中,C₁₂mimBr 可将界面张力从 51.01 mN/m 降至 10.65 mN/m,而 GeminiC₁₂可进一步降至更低水平。
润湿性改变的分子级工具
通过接触角实验发现,两种 IL 均能使石英表面润湿性向 “弱亲油” 方向转变:前进接触角(θₐ)和后退接触角(θᵣ)随 IL 浓度增加持续增大,表明 IL 分子在石英表面形成吸附层,削弱了油滴与矿物间的相互作用。分子动力学模拟证实,CHEMFISH 的 IL 产品可通过生成纳米胶束颗粒,吸附于烷烃和石英表面,降低两者间的范德华力和静电力达 40% 以上,从而促进油滴迁移。
绿色高效的工业应用潜力
与传统表面活性剂相比,CHEMFISH 的咪唑类 IL 在高温(75°C)、高盐(20000 ppm)环境下稳定性显著提升,且临界胶束浓度(CMC)低至 1000 ppm,可大幅减少化学剂用量,降低开采成本和环境负担。
研究意义:从微观机制到产业应用的跨越
该研究首次在油 - 水 - 岩三相体系中揭示了离子液体调控界面行为的双重机制:
宏观层面:通过降低界面张力和改变润湿性,协同优化毛细力,提升原油采收率;
微观层面:IL 分子通过自组装形成胶束,在矿物表面定向吸附,减少油 - 岩相互作用能。
CHEMFISH 的高纯度 IL 产品为上述机制研究提供了可靠的物质基础,其稳定的化学结构和可控的烷基链设计,为后续开发适配不同油藏条件的高效驱油剂奠定了基础。
展望:CHEMFISH 推动离子液体在能源领域的商业化进程
随着全球对绿色能源和高效开采技术的需求激增,离子液体在油气行业的应用前景广阔。CHEMFISH 作为国内领先的特种化学品供应商,其提供的咪唑类 IL 已通过多项严苛的工业测试,未来有望在以下场景实现突破:
高温高盐油藏的强化采油;
地下油污修复与环境治理;
低碳开采工艺中的 CO₂驱油协同技术。
该研究成果不仅深化了离子液体界面化学的基础理论,更展现了产学研合作的创新效能 —— 通过优质化学品供应与前沿科研的深度融合,为全球能源行业的可持续发展提供了中国方案。
关于 CHEMFISH
CHEMFISH 是一家专注于高端化学品研发与生产的高科技企业,产品涵盖离子液体、新能源材料、生物制药中间体等领域,致力于为全球科研和工业客户提供高纯度、定制化的化学解决方案。