石油の増進回収のための多様な組成の原油｜塩水界面張力挙動の分子スケールでの解明

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究は石油の増進回収法を対象として、原油構成成分やイオンの振る舞いを分子スケールで解明することを目的として実施された。砂岩を用いた先行研究では、粘土鉱物表面に吸着したカチオンがカルボキシル基を有する原油中の分子を架橋することで、鉱物表面を油濡れにすることが示唆されている。このような、鉱物表面での原油分子の吸着構造の解明は、適切な低塩分濃度水の選定と、石油回収率の向上に寄与できる。本年度は、上記を踏まえ、1)粘土鉱物表面でのカチオン吸着構造の分子スケールでの解明、2)粘土鉱物表面でのカチオンを介した原油分子吸着構造の解明の二点の研究を主に行った。1)粘土鉱物の一つである，白雲母表面は原子スケールでフラットな劈開面を有する基盤であるため、X線反射率測定や、原子間力顕微鏡（AFM）によるカチオン吸着構造の解明が試みられてきた。本研究では、これらの実験結果が界面におけるイオンの水和構造、カチオンの劈開面からの高さ、吸着安定性で良好に説明できることを、分子シミュレーションによって示した。本研究結果は、X線反射率測定や、AFMなどの白雲母劈開面を対象とした実験結果を良好に説明できるカチオン吸着モデルを示した点で重要である。本研究成果はLangmuirに掲載された。2)白雲母表面におけるカチオン吸着構造の検討が完了したため、実際に白雲母劈開面に異なるカチオンが吸着した際の、原油分子（C9H19COOHとC9H19COO-）の吸着安定性を4種類のカチオン（Na+，K+，Mg2+，Ca2+）で検討した。結果として、Ca2+が白雲母表面に吸着している際に、C9H19COO-が強く安定化されることが明らかとなった。また、C9H19COOHでは、それぞれのカチオン吸着状態での差が無くなることを確認した。本研究成果はJ. Chem. Phys. Cに掲載された。