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本文以马来酸酐、乙二醇及十二醇、十四醇、十六醇、十八醇为原料，活性炭负载磷钨酸为催化剂，合成Gemini-12、Gemini-14、Gemini-16和Gemini-18，利用红外光谱、核磁共振氢谱对其结构进行了表征，其中Gemini-14、Gemini-16和Gemini-18为未见文献报道的新化合物。将活性炭负载的杂多酸绿色环保型催化剂用于双酯合成反应，分别选择磷钨酸、硅钨酸、磷钼酸三种杂多酸作催化剂，通过正交实验筛选出最佳催化剂为磷钨酸，并用于Gemini-12、 Gemini-14、 Gemini-16及Gemini-18的双酯合成反应中。以Gemini-12合成为例，采用正交实验法确定单酯化、双酯化及磺化反应的最佳条件，在此条件下，4种Gemini表面活性剂合成反应的酯化率均超过85%，磺化率达到90%以上。对所合成的4种Gemini表面活性剂的表面张力、Krafft温度、乳化性能、泡沫性能进行了测试。结果显示，4种Gemini表面活性剂都具有较低的临界胶束浓度(cmc)，其中Gemini-14的表面活性最好，其cmc可达到20.11mN/m；与此同时4种表面活性剂具有较低的Krafft温度，体现出较好的乳化性和泡沫性，可在不同领域得到广泛的应用。讨论了烷基链长度与Gemini-n各性能的变化关系，说明烷基链的长度对表面活性剂的性能存在着一定的影响。以辽河油田三采稠油作为研究对象，测试了Gemini-n的油/水界面张力，结果显示单一组分在降低油/水界面张力方面效果并不十分明显。依据表面活性剂复配原则，通过正交实验对合成的4种Gemini表面活性剂与SDBS的复配体系进行筛选，结果表明，其与SDBS具有良好的协同效应，复配体系能够有效降低油/水界面张力，最低界面张力甚至达到10-5mN/m数量级。将上述最佳复配方案体系用于初步的油砂分离实验，其中Gemini-12、Gemini-14、Gemini-16最佳复配体系的洗油效果非常明显，洗涤后砂中油的残留量分别为1.62%，1.43%，1.75%，达到国家关于废矿物油回收利用污染控制技术规范的标准。