摘要：通過對油類物質按極性和非極性分類,研究磁場改性對油類物質表麵張力的影響。結果表明,經過磁場改性後,隨著磁場強度的變化,非極性烴油的表麵張力升高0.3%～4%,並呈現周期性變化;有利於降低油水界麵張力,提高非極性烴油在水溶液中的彌散性能;而極性烴油的表麵張力則會有所降低,並與水經過磁場改性後的結果相似。將極性和非極性烴油混合後,當混合物中極性烴油含量較少時,非極性烴油在混合物中占主導地位,經過磁場改性後,混合物表麵張力升高;然而隨著極性烴油含量的不斷增加,極性烴油逐漸取得主導地位,經過磁場改性後,混合物表麵張力降低。

引言

自1945年用磁化水減少鍋垢形成的專利問世以來，磁場改性技術被世界各國所重視並進行了大量的試驗研究，由於實驗研究和應用效果重複性較差，有時甚至出現負效應，加之理論研究滯後，20世紀70年代研究一度陷入低潮。

20世紀80年代以來，由於磁場改性技術在理療方麵取得顯著的效果，引起了科學家的重視，隨著各個領域深入細致地研究，在20世紀90年代初，磁場改性技術開始大規模應用於石油注水開采和輸運中，並取得了良好的經濟效益。關於油類產品磁場改性的研究工作也隨之展開。由於大多數研究工作都是針對性的，沒有總結出規律性的結論，因此，對磁場改性油類產品效果的評價也是不盡相同。如有的學者認為，烴油經過磁場改性後，可以提高烴油表麵張力，從而降低油水界麵，提高烴油在礦漿中的彌散性能；有的學者則認為，經過磁場改性後，燃料油的表麵張力、閃電和燃點都會降低，有利於提高液體燃料利用率，並降低對環境的汙染。

為了解決磁場改性技術重複性差和試驗結果差異大的問題，作者將油類產品按極性和非極性分類，並將極性與非極性烴油按比例混合，研究總結出磁場改性對油類產品表麵張力影響的一些規律。

1、試驗部分

1.1試劑與儀器

試驗油樣主要為具有非極性的柴油，用於驗證的煤焦油具有極性的異氟酸酯。磁化裝置為美國德州儀器公司生產的1-L型等磁力實驗室分離器。

1.2磁場改性過程

采用流動磁場改性法。

磁場改性過程為首先關閉送料漏鬥的活塞，將100 mL試驗油樣加到送料漏鬥中，調節電流控製磁場強度為試驗值，然後打開活塞使油樣通過磁極，在接管口接收磁化後的油樣，裝置示意圖如圖1所示。

圖1磁場改性裝置示意圖

1.3性能表征

采用最大拉力法測定試驗油樣表麵張力以及界麵張力，采用芬蘭Kibron公司生產的Delta-8全自動高通量91视频下载安装表征裝置。

2結果與討論

2.1磁場強度對非極性油表麵張力的影響

由磁場強度對非極性油表麵張力的影響(圖2)可知，使用過磁場改性後，非極性烴油的表麵張力可以高，經過檢驗驗證所得結果與之相同，幅度在0.3%~3.7%之間，並且呈現周期性波動。雖然磁化裝置的最大有效磁場強度僅能達到1.6 T，但是分別連接各個連續周期的波峰和波穀，可得到2條關於波峰和波穀的曲線。將得到的2條曲線按其發展趨勢延伸，2條曲線相交，相交後成1條直線，表明當磁場強度達到一定值後，非極性烴油的表麵張力不再隨磁場強度的升高而變化，而是保持一穩定值。

圖2磁場強度對非極性油表麵張力的影響

2.2非極性烴油的表麵張力對其在水中彌散性能的影響

由Girifalco-Good理論可以知道界麵張力為：

式中，γ₁₂為油水界麵張力；γ₁為水表麵張力；γ₂為非極性烴油表麵張力；k為修正係數，水不與水形成氫鍵的k值一般在0.51~0.78之間。滴體積法測界麵張力的基本原理是：設存在2種不相溶液體，液體1的密度大於液體2，液體1自毛細管滴頭緩慢滴落於液體2中，所成液滴大小與液體1、2間的界麵張力、密度差和所懸此液滴的毛細管滴頭半徑的關係為：

γ₁₂=(ρ₁-ρ₂)Vg/(2πrb)

式中：ρ₁為水的密度，ρ₂為非極性烴油的密度，V為油滴的體積，g為重力加速度，r為毛細管滴頭半徑，φ為修正係數。

由式(1)和(2)可以知道，油水界麵張力隨著非極性烴油表麵張力的增加而降低，油水界麵張力與非極性烴油的表麵張力成其的體積成反比。因此，非極性烴油在水中形成油滴，其在水中形成油滴的體積就越小，說明其在水中的彌散性能越好。

2.3磁場對極性油表麵張力的影響

由磁場對極性油表麵張力的影響結果(圖3)表明，經過磁場改性後，8種極性烴油(除酯類為試驗結果外其餘結果皆為文獻提供)的表麵張力會降低，這與非極性烴油的結果相同的結果相反，說明與水溶液酸化後所測得改性烴油相比，由該極性物質經過磁場作用後，表麵張力均有可能降低。

圖3磁場強度對極性烴油表麵張力的影響

2.4磁場對極性與非極性烴油混合物表麵張力的影響

由磁場對極性與非極性烴油混合物表麵張力的影響(圖4)可以知道，當非極性油占主導地位時，經過磁場改性後，混合物表麵張力升高；隨著極性烴油含量的不斷增加，極性烴油在混合物中占主導地位，經過磁場改性後，混合物表麵張力降低。這就能很好地解釋，為什麽研究結果對油水物質經過磁場改性後表麵張力會升高或下降說法不一，以及試驗結果重複性差，其主要原因是來自不同生產廠家的油樣中極性和非極性烴油的含量不同造成的。

圖4磁場強度對混合物表麵張力的影響

3結論

1)經過磁場改性後，非極性烴油的表麵張力會升高，並且呈周期性變化，當磁場強度達到一定值後，非極性烴油的表麵張力可能會保持不變。隨著非極性烴油表麵張力的增加，油水界麵張力不斷降低，非極性烴油在水中的彌散性能越來越好。

2)經過磁場改性後，極性烴油的表麵張力會降低。

3)由於油類多屬於混合物，其中極性烴油與非極性烴油含量的多少，會影響磁場改性的結果，當油類產品中非極性烴油占主導地位時，經過磁場改性後，油類產品的表麵張力會升高；反之，油類產品的表麵張力會降低。