石油回注水杀菌剂的研制—季铵盐的合成

论文摘要

随着油田的不断开采和新探明储量的减少,如何提高原油采收率,已成为世界各国普遍关注的问题。二采和三采是是目前各大油田广泛使用的方法,这样每天都会产生大量的采油污水,采油废水中往往还有很多细菌,其中以硫酸盐还原菌、腐生菌和铁细菌为最多,这些细菌会造成管路的腐蚀和地层的堵塞,造成大量的环境危害及经济损失。为了解决上述问题,科研工作者发现季铵盐类表面活性剂具有良好的表面活性和杀菌能力。目前原油开采中普遍使用季铵盐类表面活性剂作为回注水杀菌剂,但是我国的相关研究起步较晚,进展缓慢。而上述细菌对油田中常用的1227等杀菌剂已经产生了一定的抗药性,这迫切需要探索合成一些新型的杀菌剂。本论文通过参考相关文献,设计合成9种季铵盐类化合物和6种双季铵盐类化合物。在叔胺、叔胺卤酸盐和十二烷基缩水甘油醚的反应中,通过正交实验和拓展实验考察了投料比、反应时间和反应温度对生成目的产物产率的影响,确定了合成三类单季铵盐的最佳反应条件,通过液—质联用分析和红外光谱表征了所合成阴离子是氯离子的不同类型的表面活性剂。同时利用界面张力法和电导率法测定其临界胶束浓度,这两种方法测得的临界胶束浓度基本一致。此外通过诱变杀菌法研究了三种含氯季铵盐的杀菌效果,结果显示同时含有羟基和苄基的季铵盐N-（3-十二烷氧-2-羟）丙基-N,N-二甲基苄基氯化铵具有比1227更好的杀菌和抑菌效果,由此证明了季铵盐的杀菌效果确实与临界胶束浓度有关,即临界胶束浓度越低杀菌效果越好。在偶极溶剂中,以来源丰富的二溴丙烷和联苯二氯苄为连接基团,分别和三乙胺、二甲基十二胺和二甲基苄胺为原料合成了6种双季铵盐。并通过元素分析和红外光谱分析证明了合成双季铵盐的结构。其中以二甲基十二胺为原料合成的双季铵盐表现出了非常好的表面活性。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 前言
• 1.1 石油开采的现状
• 1.2 石油回注水中主要细菌的种类及危害
• 1.2.1 微生物概述
• 1.2.2 硫酸盐还原菌（SRB）
• 1.2.3 铁细菌（FB）
• 1.2.4 腐生菌（TGB）
• 1.3 油田污水的回收利用
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 杀菌剂的分类
• 1.4 季铵盐类表面活性剂的发展及其杀菌性
• 1.4.1 表面活性剂概述
• 1.4.2 季铵盐杀菌剂的杀菌机理
• 1.4.3 季铵盐的研究进展
• 1.5 研究本课题的意义及创新点
• 参考文献
• 第2章 单季铵盐的合成与表征
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验试剂
• 2.2 反应溶剂的选择
• 2.3 合成步骤
• 2.3.1 N-（3-十二烷氧-2-羟）丙基-三乙基卤化铵（Ⅰ）的合成
• 2.3.2 N-（3-十二烷氧-2-羟）丙基-N,N-二甲基十二烷基卤化铵（Ⅱ）的制备
• 2.3.3 N-（3-十二烷氧-2-羟）丙基-N,N-二甲基苄基卤化铵（Ⅲ）的制备
• 2.4 产率的测定
• 2.5 结果与讨论
• 2.5.1 正交试验设计
• 2.5.2 试验结果的优化
• 2.6 三种单季铵盐的表征分析
• 2.6.1 N-（3-十二烷氧-2-羟）丙基-三乙基氯化铵（Ⅰ）
• 2.6.2 N-（3-十二烷氧-2-羟）丙基-N,N-二甲基十二烷基氯化铵（Ⅱ）
• 2.6.3 N-（3-十二烷氧-2-羟）丙基-N,N-二甲基苄基氯化铵（Ⅲ）
• 2.7 单季铵临界胶束浓度的测定
• 2.7.1 表面张力法测临界胶束浓度
• 2.7.2 电导法测临界胶束浓度
• 2.8 本章小结
• 参考文献
• 第3章 双季铵盐的合成与表征
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 实验仪器
• 3.1.2 试验试剂
• 3.2 反应溶剂的选择
• 3.3 双季铵盐的合成
• 3.3.1 二溴化-N,N,N,N’,N’,N’-六乙基-1,3丙二铵的合成
• 3.3.2 二溴化-N,N,N’,N’-四甲基-N,N’-双（十二烷基）-1,3-丙二铵的合成
• 3.3.3 二溴化-N,N,N’,N’-四甲基-N,N’-二苄基-1,3-丙二铵的合成
• 3.3.4 二氯化-N,N,N,N’,N’,N’-六乙基-4,4’-联苯-1,1’-二甲铵的合成
• 3.3.5 二氯化-N,N,N’,N’-四甲基-N,N'-双（十二烷基）-4,4’-联苯-1,1’-二甲铵的合成
• 3.3.6 二氯化-N,N,N’,N’-四甲基-N,N’-二苄基-4,4'-联苯-1,1’-二甲铵的合成
• 3.4 双季铵盐的表征
• 3.4.1 二溴化-N,N,N,N’,N’,N’-六乙基-1,3丙二铵的表征
• 3.4.2 二溴化-N,N,N’,N’-四甲基-N,N'-双（十二烷基）-1,3-丙二铵的表征
• 3.4.3 二溴化-N,N,N’,N’-四甲基-N,N’-二苄基-1,3-丙二铵的表征
• 3.4.4 二氯化-N,N,N,N’,N’,N’-六乙基-4,4'-联苯-1,1’-二甲铵的表征
• 3.4.5 二氯化-N,N,N’,N’-四甲基-N,N’-双（十二烷基）-4,4’-联苯-1,1’-二甲铵的表征
• 3.4.6 二氯化-N,N,N’,N’-四甲基-N,N'-二苄基-4,4'-联苯-1,1’-二甲铵的表征
• 3.5 本章小结
• 第4章 杀菌实验
• 4.1 实验材料
• 4.1.1 实验仪器
• 4.1.2 实验试剂
• 4.2 诱变法测杀菌剂最低抑菌浓度
• 4.2.1 实验步骤
• 4.2.2 结果与讨论
• 结论
• 致谢