石油沥青质是原油中最重的组分,同时具有很强的芳香性和极性。由于其结构及组成的复杂性,沥青质在重油的开采、储运以及后期的炼制过程中容易发生聚集,从而严重影响重油的加工和利用。沥青质的分子量、分子结构以及沥青质聚集的主要驱动力,目前仍存在较大的争议。现在人们对沥青质聚集及解聚的机理认识的也很有限,尤其是对低浓度条件下沥青质的聚集过程。本论文首先选取结构简单且具有沥青质结构特点的芘及其衍生物作为模型化合物,利用荧光光谱法、动态光散射法、紫外可见光谱法等手段分别对低浓度条件下模型化合物和沥青质的聚集及解聚进行研究。系统考察了不同外界条件,如分散介质、温度以及添加剂等因素,对聚集过程产生的影响。通过对沥青质与模型化合物在溶液中的聚集及解聚行为的对比分析,明确了影响沥青质聚集及解聚的主要因素。模型化合物在水溶液中聚集行为的研究结果表明室温条件下芘在水中的溶解度为约为0.57μM,建立了荧光光谱法测定疏水性荧光物质在水中溶解度的方法。pH值对芘和1-芘甲酸的水溶液的荧光光谱影响较大,并且很可能与溶液中的溶解氧有关。1-芘丁酸在pH值较高的水溶液中具有类似表面活性剂的性质。离子强度对模型化合物的荧光光谱的影响较小。模型化合物在有机溶剂中的聚集研究结果表明,芘在乙醇中的临界聚集浓度约为130μM。随着浓度的增大,模型化合物在溶液中的聚集程度增加,并且形成松散的聚集体。含有羧基的1-芘丁酸在溶液中能通过氢键形成二聚体的结构。本论文对胜利减压渣油沥青质的研究结果表明,随着浓度的增加,沥青质在有机溶剂中的聚集程度增加,这与模型化合物是相同的。通过荧光光谱法测得沥青质在甲苯中的初始聚集浓度约为0.18 mg/L。另外,在不同溶剂中考察的结果表明芳香性强的非极性溶剂有利于沥青质的解聚。芳香性溶剂中适当增加溶剂极性有利于沥青质的解聚;然而,极性太强反而会加剧沥青质的聚集。本课题为进一步研究沥青质的聚集行为奠定了理论基础,并对人们深入认识沥青质的聚集及解聚机理具有重要的指导意义。