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传统微乳液通常由互不相溶的油、水两相和表面活性剂组成,有时甚至需要添加助表面活性剂,其中表面活性剂通常被认为是形成微乳液必不可少的成分。但近年来诸多研究表明,即使没有表面活性剂存在,仅由互不相溶的油、水两相和能够同时溶于两相的双溶剂相也能形成微乳液,即无表面活性剂微乳液(surfactant-free microemulsion,SFME)。SFME很好地避免了传统微乳液应用中表面活性剂残留的问题,更利于产品的分离纯化,因而获得了越来越多的关注。同时,在实际应用中往往要求微乳液在不同操作单元中具有不同的性质,故一种能够实现微乳液的形成-破乳可逆开关的无表面活性剂微乳液是值得深入研究的。本文选择正庚烷和N,N-二甲基环己胺(DMCHA)为非极性相,二丙胺(DPA)、二乙胺(DEA)和乙醇为双溶剂相,水和乙二醇为极性相,分别构建了“正庚烷/DPA/乙二醇”、“DMCHA/乙醇/水”和“DMCHA/DEA/水”三个CO2开关型SFME体系,研究体系的相行为,并对其微观结构和CO2开关性能进行表征。另外,利用CO2开关型SFME体系清洗油基钻屑,评价不同CO2开关型SFME对钻屑的清洗效果。主要研究内容如下:(1)基于正庚烷/DPA/乙二醇的CO2开关型SFME体系研究以DPA为双溶剂相、正庚烷为非极性相、乙二醇为极性相构建CO2开关型SFME体系,研究了该体系的相行为,通过绘制体系的三相图,确定了单相微乳液区,单相区约占整个相图的30%。通过电导率、荧光光谱和粒径测试对该单相区的微观结构进行表征,发现SFME体系具有O/W、B.C、W/O结构,且不同微观结构之间可以相互转化。同时,通过目视法、电导率和粒径的周期性变化证实了该SFME体系具有CO2开关性能。利用该SFME体系清洗油基钻屑,并利用近红外油品分析仪检测清洗后的钻屑残渣,结果表明,清洗后钻屑的含油率由最初的9.45%降为0.89%,该SFME体系能很好地清洗油基钻屑。实验结果也表明,向清洗钻屑后的SFME体系通入CO2,该体系与钻屑中基础油分离效率较差,正庚烷回收率很低,SFME体系复原困难。因此,需要一种能与钻屑中基础油分离的溶剂作油相制备SFME。(2)基于DMCHA/乙醇/水的CO2开关型SFME体系研究针对正庚烷与钻屑中基础油分离难度大,SFME体系复原困难的问题,构建了DMCHA/乙醇/水CO2开关型SFME体系,并通过绘制该体系的三相图,确定了单相微乳液区,约占相图的70%,较大的单相区更利于SFME体系的复原。通过电导率、液滴粒径和甲基橙最大吸收波长变化划分该SFME体系的微观结构及其转变;通过电导率和粒径的周期性变化证实该SFME体系具有CO2开关性能,并通过盐析实验证明该SFME体系在CO2作用下形成碳酸氢盐溶液。利用该SFME体系清洗油基钻屑,结果表明,清洗后钻屑的含油率能够达到0.62%,说明该SFME体系对钻屑有很好的清洗效果。由于体系的双溶剂乙醇能溶于油相,导致向清洗钻屑后的SFME通入CO2后,体系与钻屑中的基础油难以彻底分离,乙醇回收效率偏低,该体系的循环两次后不能再次形成微乳液。因此,选择能与钻屑基础油有效分离的油相和双溶剂相构建CO2开关型SFME体系。(3)基于DMCHA/DEA/水的CO2开关型SFME体系研究针对乙醇与钻屑中基础油难以彻底分离,SFME体系复原次数有限的问题,构建DMCHA/DEA/水CO2开关型SFME体系,绘制该体系的三相图,确定单相微乳液区,单相区约占相图的75%。通过电导率、荧光光谱和表面张力划分了该SFME体系不同微观结构的亚相区,并通过目视法、电导率和粒径的周期性表征证实了该SFME体系的CO2开关性能,该体系在通入CO2后先破乳浑浊,最终变为盐溶液。利用该SFME体系清洗油基钻屑,实验结果表明,清洗后钻屑的含油率可降至0.54%,该CO2开关型SFME体系能很好地清洗钻屑;该体系清洗钻屑过程循环两次后,清洗后的钻屑含油率可达到0.82%,SFME体系仍能复原。向清洗钻屑后的SFME体系通入CO2,SFME体系变为盐溶液而与基础油完全分离,体系中各组分均能有效回收,SFME体系可复原,故该CO2开关型SFME体系可重复清洗油基钻屑。