بررسی تغییر خواص آب‌دوستی هیبریدهای نانو لوله کربنی/سیلیکا به عنوان پایدارکننده امولسیون پیکرینگ و بررسی آن در سیستم دوفازی آب املاح‌دار/نفت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

2 مرکز تحقیقات فناوری نانو، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران

3 گروه شیمی، دانشگاه زنجان، زنجان

چکیده

در این پژوهش هیبرید نانو لوله کربنی چند دیواره/ سیلیکا به عنوان عامل پایدارکننده امولسیون‌های پیکرینگ آب سازند و نفت به منظور استفاده در فرآیندهای ازدیاد برداشت نفت ساخته شده است. غلظت بالای کاتیون‌های موجود در آب که معمولا در آب‌های سازند یافت می‌شود، باعث تغییر در موازنه آب‌دوستی- آب‌گریزی در هیبرید ساخته شده می‌شود، به گونه‌ای که ساختار به‎دست آمده توانایی تشکیل امولسیون پیکرینگ را پیدا می‌کند. کاتیون‌های یک ظرفیتی و دو ظرفیتی عامل اصلی تغییر در ویژگی‌های ساختار هیبرید هستند. امولسیون تشکیل شده به وسیله نانو هیبرید بسیار پایدار است و به صورت خود به خودی و بدون نیاز به امولسیفایرها و اختلاط مکانیکی تشکیل می‌شود. برای بررسی ساختار هیبرید به دلیل تأثیر کاتیون‌ها بر روی آن، از FT-IR و پتانسیل زتا و برای بررسی ساختار و ریخت هیبرید ساخته شده از پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و عبوری (TEM) استفاده شد. از قطرات امولسیون‌ها به کمک میکروسکوپ نوری تصویر گرفته شد. اضافه شدن این هیبریدها به نمونه‌های آب همراه نفت/ نفت باعث تشکیل امولسیون‌های پایدار شد. همچنین نتایج نشان داد که اثر کاتیون‌های دو ظرفیتی بر تغییر خواص آب‌دوستی/ آب‌گریزی ساختار، بیشتر از کاتیون‌های تک ظرفیتی است.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesize of Carbon Nanotube/Silica Nanohybrids as a Pickering Emulsion Stabilizer Agent and a Study on Formation Water/Oil Systems

نویسندگان [English]

  • Amir Hossein Bornaee 1
  • Alimorad Rashidi 2
  • Mehrdad Manteghian 1
  • Mahshad Alaei 2
  • Mahshid Ershady 3
1 Department of Chemical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran
2 Catalysis and Nanotechnology Research Division, Research Institute of Petroleum Industry (RIPI)
3 Department of Chemistry, University of Zanjan
چکیده [English]

Functionalized multi-walled carbon nanotube (MWCNT)/silica nanohybrid was synthesized and proposed as a stabilizing agent for water-in-oil pickering emulsion. The high cation content of the formation water balanced the hydrophilicity/hydrophobicity of the structure and therefore stabilized an emulsion phase without any chemical or mechanical treatment. Bivalent cations, such as magnesium and calcium, changed the hydrophilic-lipophilic balance (HLB) more intensely than the sodium univalent cation. The experiments conducted on the formation water samples from two oil reservoirs, located in the southwest of Iran, revealed that other anions/cations did not impact the performance of the nanohybrid as the pickering emulsion stabilizer. The proposed nanohybrid may hold a great promise to be adopted in enhanced oil recovery (EOR) processes as it does not require any emulsifier and it is free of any mechanical treatments. The key factor, which affected the performance of the proposed nanohybrid, pertained to the type of the cation contained in water. Bivalent cations, such as magnesium and calcium, changed the hydrophilic-lipophilic balance (HLB) more intensely than the sodium univalent cation.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanohbrid
  • Pickering
  • Multi-walled Carbon Nanohybrid
  • Silica
[1]. Dong M., Ma S. and Liu Q., “Enhanced heavy oil recovery through interfacial instability: A study of chemical flooding for Brintnell heavy oil”, Fuel., Vol. 88, pp. 1049–1056, 2009.

[2]. Yang-Chuan K., Guang-Yao W. and Yi W., “Preparation, morphology and properties of nanocomposites of polyacrylamide copolymers with monodisperse silica”, Eur. Polymer J. Vol. 44, pp. 2448–2457, 2008.

[3]. Alvarado V. and Manrique E., Enhanced oil recovery: field planning and development strategies, Burlington: Gulf Professiona Publishing, pp. 480-591, 2010.

[4]. Porrasa M., Solans C., Gonz´alez C. and Guti´errez J. M., “Properties of water-in-oil (W/O) nano-emulsions prepared by a low-energy emulsification method”, Colloid Surface Physicochem Eng. Aspect. Vol. 324, pp. 181–188, 2008.

[5]. Shen M. and Resasco D. E., “Emulsions stabilized by carbon nanotube-silica nanohybrids”, Langmuir., Vol. 25 pp. 10843–10851, 2009.

[6]. Fu Z., Liu M., Xu J., Wang Q. and Fan Z., “Stabilization of water-in-octane nano-emulsion Part I: Stabilized by mixed surfactant systems”, Fuel., Vol. 89 pp. 2838–2843, 2010.

[7]. Rajesh K., Saini, Lewis R., Nanohybrid-stabilized emulsions and methods of use in oil field applications, US20120181029 A1, 2012.

[8]. Pilar Ruiz M., Faria J., Shen M., Drexler S. and Prasomsri T., “Resasco D. E., nanostructured carbon metal oxide hybrids as amphiphilic emulsion catalysts”, Chem. Sus. Chem., Vol. 4, pp. 964–974, 2011.

[9]. Fan H., Resasco D. E. and Striolo A., “Amphiphilic Silica Nanoparticles at the Decane−Water Interface: Insights from Atomistic Simulations”, Langmuir., Vol. 27, pp. 5264–5274, 2011.

[10]. Frelichowska J., Bolzinger M. A. and Chevalier Y., “Pickering emulsions with bare silica”, Colloid Surface Physico Chem. Eng. Aspect., Vol. 343 pp. 70–74, 2009.

[11]. Faria J., Pilar Ruiz M. and Resasco D. E., “Phase-Selective Catalysis in Emulsions Stabilized by Janus Silica-Nanoparticles”, Adv. Synth. Catal. Vol. 352, pp. 2359 –2364, 2010.

[12]. Kitiyanan B., Alvarez W. E., Harwell J. H. and Resasco D. E., “Controlled production of single-wall carbon nanotubes by catalytic decomposition of CO on bimetallic CoMo catalysts”, Chem. Phys. Lett. Vol. 317, pp. 497–503, 2000.

[13]. Mzawrah M. Z. ,El-Kheshen A., Haitham  M. and Abd-El- Ali A., “Facile and economic synthesis of silica nanoparticles”, Journal of Organic Research, Vol. 5, pp. 129-133, 2011.

[14]. Rashidi A., Horri B. A., Mohajeri A., Sadraei S., Jafari Jozani K. and Nakhaeipor A., inventor;Continuous process for producing carbon nanotubes. US patent: 20080274277, 2008.