2023年8月，南京財經大學食品科學與工程學院汪振炯副教授（通訊作者）在國際TOP期刊Carbohydrate Polymers（Q1，IF: 11.2）發(fā)表題為“γ-Cyclodextrin-based metal-organic frameworks for lactonic sophorolipid application in enhanced oil recovery”的研究性論文。

內酯型槐糖酯（LSL）具有乳化、潤濕、分散和洗油等多種表面活性劑活性。然而，LSLs的水溶性較差，限制了其在石油工業(yè)中的應用。為了改善LSLs的水溶性，通過將LSL負載到γ-環(huán)糊精金屬有機骨架（γ-CD-MOFs）中，獲得槐糖酯-環(huán)糊精金屬有機骨架復合物（LSL-CD-MOFs）,并通過N2吸附分析、X射線粉末衍射分析、傅里葉變換紅外光譜和熱重分析對LSL-CD-MOFs進行了表征。研究結果發(fā)現，將LSL加載到γ-CD-MOFsS中顯著提高了LSL的表觀水溶性，同時保持了LSL的臨界膠束濃度。此外，LSL-CD-MOFs還能有效降低油水混合物的粘度，改善其乳化指標。使用油砂進行的洗油試驗表明，LSL-CD MOFs的洗油效率為85.82%±2.04%，可作為原油三次采收的高效添加劑。

研究亮點

開發(fā)了內酯型槐糖脂的新型載體γ-CD-MOFs，使槐糖脂溶解度提高了10.9倍，所制備的復合物LSL-CD-MOFs的油洗效率為85.82%±2.04%。可用于增強油田三次采油效率。

研究結論

γ-CD-MOFs是一種環(huán)保型晶體和多孔材料，可作為LSL的有效載體，有效提高LSL的水溶性和驅油性能。當LSL分子被吸附到納米顆粒內部后，高孔隙度的γ-CD-MOF晶體提供了明顯的位阻，限制了LSL分子的聚集，從而提高了LSL的表觀溶解度。此外，γ-CD-MOF對臨界膠束濃度沒有影響，但乳化指數提高了3-50倍，顯著提高了降粘效率。在油砂洗油試驗中，LSL-CD-MOFs的洗油效率為85.82%±2.04%，是LSL的4.2倍。總體而言，LSL-CD-MOFs作為油田EOR的環(huán)保驅油劑具有巨大的潛力。為了更好地將LSL-CD-MOFs應用于地下儲層的開發(fā)，我們需要在原理結構和開采工藝方面進行進一步的研究實驗。

圖文賞析

圖1 γ-CD-MOFs和LSL-CD-MOFs的制備示意圖及洗油實驗示意圖

圖2 γ-CD-MOFs和LSL-CD-MOFs的表征(A-SEM，B-TEM， C-XRD，D-FTIR，E-N2等溫吸附線，F-TGA和DTG，G-XPS)

圖3  LSL和γ-CD-MOFs的分子對接示意圖（γ-CD MOFs大籠狀密閉空間包裹LSL(綠棒模型為LSL，白棒模型為γ-CD-MOFs)）

圖4 γ-CD-MOFs對LSL乳化性能的主要影響。(A-表面張力，B-CMC測試，C-乳化過程示意圖，D-與不同介質的乳化特性示意圖，E-EI24測試結果)

圖5  LSL-CD MOFs的降粘效率（A-60℃, B-70℃, C-80℃）

圖6  LSL-CD-MOFs的洗油實驗 （A-洗滌油砂示意圖，B-洗油效率，C-洗滌油砂結果圖）

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.120931