模擬地層水配製的納米SiO2/SDS體係的pH值在8.5左右，此時，納米SiO2表麵的羥基會和OH-發生如下反應：

該反應使SiOH逐漸解離，減弱了SiO2表麵的羥基和水之間的氫鍵作用，導致SiO2顆粒表麵脫水，顆粒間水化作用力減弱，易發生聚並。在納米SiO2/SDS體係中添加鹽酸後，隨著H+含量的增加，該反應向左移動，增強了SiO2表麵的羥基和水之間的氫鍵作用，水化作用力增強，阻止了納米SiO2顆粒之間發生橋接聚並，從而提高了體係的穩定性。

在酸性介質中，納米SiO2表麵的羥基會和遊離的質子化水發生如下反應：

SiO2表麵的羥基會和H+發生反應，所以和Ca2+、Mg2+、Na+離子相比，H+更容易吸附在納米顆粒表麵。當體係中含有足夠量的H+時，H+離子可以在納米SiO2周圍形成保護層，如圖4所示。模擬地層水中極少量的二價Ca2+、Mg2+也會使納米SiO2失去穩定性，H+保護層的存在降低了納米SiO2雙電層中二價離子的含量，從而減少了二價陽離子對納米SiO2穩定性的破壞。

圖4納米SiO2周圍的H+保護層

在酸性介質中，納米SiO2顆粒間水化作用力的增強及周圍H+保護層的形成，能夠很好地解釋模擬地層水配製的納米SiO2/SDS體係中pH值的降低對體係穩定性的影響。

2.2納米SiO2/SDS體係降低界麵張力的能力

圖5為NaCl鹽水和模擬地層水配製的納米SiO2/SDS體係與原油間的界麵張力隨SiO2質量分數的變化曲線。NaCl鹽水中，隨SiO2質量分數的增加，納米SiO2/SDS體係降低界麵張力的能力逐漸增強。單獨的納米SiO2沒有降低油水界麵張力的能力，但在SDS溶液中加入納米SiO2後，由於納米SiO2與SDS都帶負電，二者間存在的靜電排斥作用使更多的SDS分子擴散至油水界麵，從而降低了界麵張力，隨著SiO2質量分數的增加，SiO2與SDS之間的排斥作用增強，SDS降低界麵張力的能力也不斷增強。模擬地層水中，隨SiO2質量分數的增加，納米SiO2/SDS體係降低界麵張力的能力先增強後降低，在SiO2質量分數為0.5%時界麵張力達到最低。當SiO2質量分數小於0.5%時，體係穩定性較好，隨SiO2含量的增加，體係降低界麵張力的能力增強，這與NaCl鹽水中的趨勢和原因一致；當SiO2質量分數大於0.5%時，體係的穩定性變差，部分納米SiO2顆粒聚集失效，因此體係降低界麵張力的能力減弱。

圖5納米SiO2對SDS降低油水界麵張力的影響

隨pH值的降低，模擬地層水中納米SiO2/SDS體係的穩定性逐漸增強，而納米SiO2/SDS體係降低油水界麵張力的能力與其穩定性有關，因此pH值的降低也將對體係降低界麵張力的能力產生影響。圖6為納米SiO2/SDS體係降低油水界麵張力的能力隨pH值的變化曲線，其中SiO2質量分數分別為0.2%和1.5%。

圖6 pH值對納米SiO2/SDS體係降低油水界麵張力的影響

當SiO2質量分數為1.5%時，納米SiO2/SDS體係靜置不久納米SiO2即聚集在一起，使得SiO2與SDS之間的排斥作用減小，隨著pH值的降低，水化作用力及H+保護層的形成使得納米SiO2聚集的幾率大大降低，SiO2顆粒在體係中分散較均勻，因此SiO2與SDS之間的排斥作用增大，體係降低油水界麵張力的能力增強。當SiO2質量分數為0.2%時，納米SiO2/SDS體係具有較好的穩定性，pH值的下降對體係降低油水界麵張力的能力基本無影響。

3結論

在NaCl鹽水中，納米SiO2/SDS體係的|ζ|基本大於30 mV，體係更易穩定；模擬地層水中二價陽離子的存在使得體係的|ζ|均小於30 mV，顆粒容易聚集沉澱。納米SiO2含量越大，顆粒之間碰撞的機率增加，納米SiO2/SDS體係的穩定性越差。隨著納米SiO2含量的增加，SDS降低油水界麵張力的能力在NaCl鹽水中逐漸增強，而在模擬地層水中先增後減，在SiO2質量分數為0.5%時界麵張力達到最低。

在模擬地層水中加入鹽酸後，隨著pH值降低，|ζ|不斷減小，穩定性卻逐漸增強，當pH值為3.5時，體係靜置15 d後仍能保持較好的穩定性，降低pH值可以有效解決地層水中體係穩定性問題。當SiO2質量分數小於0.5%時，pH的下降對體係降低界麵張力基本沒有影響；當SiO2質量分數大於0.5%時，pH的下降會使體係降低界麵張力的能力增強。