Design of mixture experiments for the analysis of viscosity behavior of sulfonated polyacrylamide solutions (ATBS) with changes in salinity, hardness, and polymer concentration

A simple centroid mixture design (SCMD) method was used to determine the effect of the salinity and hardness of preparation water on final viscosity of a polymer solution with Acrylamide-Tert-butyl-Sulfonated units (ATBS). The experimental results of SCMD were used to build a special quadratic model and a numerical model was implemented for determining the polymer concentration necessary to reach the desired viscosity, depending on the salinity and hardness of the preparation water. Furthermore, the numerical model developed was validated with experimental data from the literature. It can predict the required concentration of a modified polymer (ATBS) to achieve the desired injection viscosity of the polymeric solution, with 95% reliability in the ranges evaluated. The Newton-Raphson numerical model developed using an SMCD is the first reported in the literature that allows determining the ATBS polymer concentration necessary to define the viscosity range. Un diseño de experimentos de mezcla (SCMD) fue usado para determinar el efecto de la dureza y salinidad del agua de preparación en la viscosidad final de una solución polimérica con modificaciones con unidades ATBS (Acrilamidas-Terbutil Sulfonadas). Con los resultados experimentales del SCMD se construyó un modelo cuadrático especial, y se implementó un modelo numérico que permite determinar la concentración de polímero necesaria para alcanzar la viscosidad deseada, dependiendo de la salinidad y dureza del agua de preparación. Adicionalmente, el modelo numérico desarrollado fue validado con datos experimentales de la literatura. Este puede predecir la concentración requerida de un polímero modificado con ATBS para alcanzar la viscosidad deseada con un 95% de confiabilidad en los rangos evaluados. El modelo numérico de Newton-Raphson desarrollado usando un SCMD es el primero reportado en la literatura que permite determinar la concentración de polímeros ATBS necesaria para conocer un rango de viscosidad.