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·1768· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷

2+ 2+
到一定值时，Ca 、Mg 水解，开始生成 Ca(OH) 2
2+
和 Mg(OH) 2 ；Ca 生成 Ca(OH) 2 的 pH 在 10~11，pH
+
达到 12 之后 Ca(OH) 2 总量上升缓慢、Ca(OH) 出现
2+
下降趋势；Mg 生成 Mg(OH) 2 的 pH 在 11~12，并
+
随着 pH 增大其浓度迅速上升，此时，Mg(OH) 不再
+
随 pH 上升而增大。由于生成的 Ca(OH) 、Mg(OH) +
2+
2+
在岩石表面的吸附能力比 Ca 、Mg 更强，导致模
拟岩石表面的负电荷量减少，其 Zeta 电位绝对值出现
减小的趋势。然而，对带负电原油的吸附可能性增加。

图 2 模拟岩石/NaCl(CaCl 2 、MgCl 2 )盐水界面 Zeta 电位
与 pH 关系
Fig. 2 Relationship between Zeta potential of simulated
rock/NaCl (CaCl 2 , MgCl 2 ) brine interface and pH
of solution

由图 2 可见，在 NaCl 溶液中，模拟岩石颗粒表
面的 Zeta 电位绝对值随 pH 增加而逐渐增大。当 pH
由 3 增到 9 时，其 Zeta 电位由8 mV 增到37.8 mV。
主要原因是：在盐水溶液中，岩石颗粒中的晶体结
构发生晶格破碎与溶蚀作用，导致模拟岩石表面显

负电性的 Si—O、Al—O 增加，进而促使 Si—OH 和 图 3 Ca 水解组分的浓度-对数曲线
2+
Al—OH 增加，随着溶液 pH 的变化，—OH 中的 H Fig. 3 Concentration logarithmic curves of Ca hydrolysis
2+
具有不同程度的解离 [19-20] ，最终导致负电荷量增加。 components

+
在 pH 为 3~7 内，溶液中 pH 增加，H 浓度减小，从
+
而对岩石表面的扩散层压缩程度减弱，使得 H 在岩
石表面的吸附量减小，即岩石颗粒表面的净剩负电
荷量增加，最终导致 Zeta 电位绝对值增加。当溶液
pH7 后，Zeta 电位绝对值随 pH 的增加而逐渐增加。

主要原因是，溶液中 OH 浓度增加，促使岩石表面
SiO—H、AlO—H 中的 H 发生反应、脱水程度加剧，


导致岩石颗粒表面的 SiO 、AlO 量进一步增多，负
电荷增多，即 Zeta 电位绝对值增大。
如图 2 所示，在 CaCl 2 、MgCl 2 溶液中，当 pH 2+
图 4 Mg 水解组分的浓度-对数曲线
为 3~9 时，CaCl 2 溶液中 Zeta 电位从0.8 mV 增至 Fig. 4 Concentration logarithmic curves of Mg
2+
13.8 mV；MgCl 2 溶液中 Zeta 电位由1.8 mV 增至 hydrolysis components

11.8 mV。在酸性及中性条件下，pH 为 5~7 的岩石 2.1.2 不同成分注入水对原油界面 Zeta 电位的影响
表面 Zeta 电位绝对值的增加量（Δ）明显小于 pH 原油乳液/NaCl(CaCl 2 、MgCl 2 )盐水界面 Zeta 电
为 3~5 的 Zeta 电位绝对值的增加量。这是因为，在 位与离子质量浓度关系见图 5。
pH 为 5~7 时，岩石颗粒表面的 Si—OH，Al—OH 由图 5 可以看出，在 NaCl 溶液中，随着 Na +
2+
会出现不同程度的解离 [21] 。从而促使二价的 Ca 、 质量浓度的增加，原油乳液表面的 Zeta 电位绝对值
2+
+
Mg 在岩石表面的吸附作用增强，抑制岩石颗粒表 逐渐减小。表明 Na 质量浓度增加，促使原油乳液
面 Zeta 电位绝对值急剧的增加，最终导致 Zeta 电位 表面带有的负电量减少。当溶液中 Na 质量浓度分
+
绝对值增幅比 pH 值为 3~5 的增幅小。当 pH 为 7~9 别为 200、600、1000、3000、5000 mg/L 时，乳液
2+
2+
时，Ca 、Mg 开始出现不同程度的水解 [22] ，相应 表面的 Zeta 电位分别为29.8、28.1、25.4、21.4、
的水解图见图 3、4。由图 3、4 可知，随着 pH 增加， 17.4 mV。CaCl 2 、MgCl 2 溶液中的 Zeta 电位变化规
2+
2+
+
2+
Ca 和 Mg 开始出现不同程度的水解，生成 Ca(OH) 、 律与 NaCl 溶液相似。随着 Ca 、Mg 质量浓度的
2+
+
2+
+
Mg(OH) ，Ca 在 pH 为 8~9 时开始生成 Ca(OH) 、 增加，原油乳液表面的电位绝对值减小，甚至在离
2+
+
Mg 在 pH 为 7~8 时开始生成 Mg(OH) 。当 pH 增加 子质量浓度达到 5000 mg/L 时乳液表面带电性发生