本申請要求2014年3月20日提交的美國臨時專利申請61/968,201的優(yōu)先權(quán)的權(quán)利，其通過引用結(jié)合到本文中。
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般性涉及無機顆粒聚合物雜化物，其可用作絮凝劑。
背景技術(shù)：
：絮凝為懸浮于液體載體中的微觀物質(zhì)聚集以形成較大尺寸的簇(也稱為絮凝物或薄片刨花(flakes))并且從懸浮液中出來的過程。通過向懸浮液中加入絮凝劑，可加速絮凝，其中絮凝劑與微觀物質(zhì)相互作用，以幫助聚集和形成從懸浮液中出來的絮凝物。絮凝可用于多種行業(yè)，例如：采礦；礦物質(zhì)加工；采煤；水處理；紙漿和紙?zhí)幚恚缑撃?；廢水處理；土壤清潔；油氣行業(yè)，例如：廢油回收或殘油或廢水的處理；或在使用固體-水分離的任何行業(yè)。聚丙烯酰胺(PAM)聚合物已用作絮凝劑。常用于工業(yè)過程的基于PAM的絮凝劑通常具有缺點，例如：·線性PAM，其具有高分子量，在機械混合和湍流流動條件下，可能破裂成為較小的較短的聚合物分子，從而降低其效率；·通過沿著聚合物的長度摻入彼此排斥的帶電荷的陰離子或陽離子單體部位，離子PAM鏈被伸長(雖然在PAM鏈上的帶電荷的部位可提高與分散的物質(zhì)聚集的效力，但是它們也限制聚集的顆粒可多么緊密地被吸引在一起，從而導(dǎo)致疏松的易碎的絮凝粒，其保留不期望量的水)；以及·基于PAM的絮凝劑可在相對窄的濃度范圍內(nèi)操作，在該濃度范圍之外絮凝化性能降低(過度投料可導(dǎo)致PAM分子卷曲和降低的效力，或者可導(dǎo)致懸浮的固體顆粒的分散)。已制備帶電荷的核和PAM的雜化物顆粒組合(參見：Yang,W.；Qian,J.；Shen,Z.AnovelflocculantofAl(OH)3-polyacrylamideionichybrid(Al(OH)3-聚丙烯酰胺離子雜化物的新型絮凝劑).J.ColloidInterfaceSci.2004，273，400-405；Wang,M.,Qian,J.,Zheng,B.andYang,W.Preparation,characteristics,andflocculationbehaviorofmodifiedpalygorskite-polyacrylamideionichybrids(改性坡縷石-聚丙烯酰胺離子雜化物的制備、特性和絮凝行為).J.Appl.Polym.Sci.2006，101，1494-1500；以及QiaoFeng等人，SynthesisofMacroporousPolyacrylamideandPoly(N-isopropylacrylamide)MonolithsviaFrontalPolymerizationandInvestigationofPoreStructureVariationofMonoliths(經(jīng)由前面聚合來合成大孔聚丙烯酰胺和聚(N-異丙基丙烯酰胺)整體料以及整體料的孔結(jié)構(gòu)變化的研究).ChineseJ.Polym.Sci.2009，27，747)，并且用作絮凝劑。這些顆粒包括：坡縷石-PAM顆粒、氫氧化鋁-PAM顆粒和N-異丙基丙烯酰胺-PAM顆粒。Fe(OH)3核和PAM以及Al(OH)3核和PAM的雜化物顆粒組合公開于WO2012021987(PCT申請?zhí)枺篊A2011/050338)。所公開的顆粒通過合成金屬-氫氧化物的"亞微米核"和隨后亞微米核與丙烯酰胺單體聚合而形成。在WO2012021987中公開的亞微米顆粒采用Yang等人在2004年公開的程序來制備。Yang陳述該程序產(chǎn)生帶電荷的顆粒-聚合物雜化物(CPPH)絮凝劑，該絮凝劑包括尺寸為78nm-150nm的帶電荷的核和聚合的表面聚合物。發(fā)現(xiàn)WO2012021987的帶電荷的顆粒-聚合物雜化物具有帶電荷的核和與Yang的類似尺寸的聚合的表面聚合物，但是測定具有766mL/g的改性特性粘度。因此，期望提供一種具有改進的絮凝化性質(zhì)的帶電荷的顆粒聚合物雜化物絮凝劑，例如能在升高水平的固體或細尺寸的顆粒下絮凝，或者能形成具有高屈服應(yīng)力的絮凝物。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)在雜化物顆粒-聚合物絮凝劑的帶電荷的核的尺寸和在固體微觀物質(zhì)的聚集中的性能之間存在意外的關(guān)聯(lián)。認為絮凝被具有大于約150nm的核尺寸的帶電荷的顆粒-聚合物雜化物絮凝劑增強。在第一方面，本發(fā)明提供了一種帶電荷的顆粒-聚合物雜化物絮凝劑，含有帶電荷的核顆粒，其具有約150nm-約800nm的平均尺寸并且各自具有在其上聚合的聚合物。優(yōu)選地，所述帶電荷的核顆粒具有約340nm-約750nm的平均尺寸，更優(yōu)選地，所述帶電荷的核顆粒具有約500nm-約750nm的平均尺寸。帶電荷的核顆?？砂ˋl(OH)3或Fe(OH)3。在所述帶電荷的核顆粒上聚合的聚合物可為聚丙烯酰胺。在另一方面，提供了一種形成帶電荷的顆粒-聚合物雜化物絮凝劑的方法。所述方法包括形成具有約150nm-約800nm的平均尺寸的帶電荷的核顆粒；以及在所述帶電荷的核顆粒上聚合單體。形成帶電荷的核顆?？砂ㄊ固妓徜@與金屬氯化物反應(yīng)，并且可優(yōu)選包括選擇碳酸銨與金屬氯化物之間的比率，以控制所述金屬氫氧化物顆粒的尺寸。優(yōu)選地，帶電荷的核顆粒具有約340nm-約750nm的平均尺寸，更優(yōu)選帶電荷的核顆粒具有約500nm-約750nm的平均尺寸。在再另一方面，提供了一種從其懸浮液分離細固體的方法。所述方法包括向懸浮液加入根據(jù)本公開的帶電荷的顆粒聚合物雜化物以產(chǎn)生絮凝粒和上清液，以及從所述上清液分離產(chǎn)生的絮凝粒。不希望束縛于理論，本發(fā)明的作者認為絮凝化效力為絮凝劑顆粒的尺寸相對于待從懸浮液除去的固體尺寸的應(yīng)變量(function)。認為對于給定尺寸的固體，使用太小的絮凝劑顆粒導(dǎo)致降低的效力，因為當(dāng)絮凝劑顆粒的尺寸降低時，絮凝劑顆粒和待從懸浮液除去的固體之間的接觸頻率降低，同時對于給定尺寸的固體，使用太大的絮凝劑顆粒導(dǎo)致降低的效力，因為總固體/液體表面比表面積和對于每單位重量的固體可用于捕獲待絮凝的固體的絮凝劑顆粒的數(shù)量降低。認為當(dāng)降低絮凝劑顆粒的尺寸時，接觸頻率降低，因為當(dāng)絮凝劑顆粒的尺寸降低時，存在絮凝劑顆粒的提高的熱運動。還認為提高絮凝劑顆粒的熱運動提高捕獲的固體將從絮凝劑顆粒分開的可能性。本發(fā)明的作者已鑒定特別有效用于絮凝化油砂成熟細殘油(MFT)(也稱為流體細殘油(FFT))的絮凝劑顆粒，其主要具有直徑小于10微米(10,000nm)的粘土顆粒，其中最細的尺寸部分具有約50-約500nm的直徑。特別有效用于絮凝化油砂成熟細殘油的根據(jù)本發(fā)明的絮凝劑顆粒具有約340nm-約750nm的平均尺寸。在油砂提取中，在濃縮某一時間段(例如多年)后，成熟細殘油或流體細殘油可具有高達約35重量％固體。在MFT中所有固體中大于97％的小于44μm，并且大多數(shù)細固體樣品具有小于0.2μm的平均尺寸(d50)。不希望束縛于理論，本發(fā)明的作者認為，至少對于一些濃度的油砂成熟細殘油，對于給定百分?jǐn)?shù)的固體，絮凝化效力更多為絮凝劑粒徑的應(yīng)變量，并且較少為使用的絮凝劑顆粒濃度(ppm)的應(yīng)變量。認為根據(jù)本發(fā)明的較小的絮凝劑顆粒(例如約340nm)和根據(jù)本公開的較大的絮凝劑顆粒(例如約500nm-約750nm)二者有效絮凝化具有較低百分?jǐn)?shù)固體(例如5％固體)的油砂成熟細殘油或流體細殘油，但是具有較高百分?jǐn)?shù)固體(例如10％固體)的油砂成熟細殘油或流體細殘油需要根據(jù)本發(fā)明的較大的絮凝劑顆粒，例如約500nm-約750nm。絮凝物的屈服應(yīng)力為絮凝物強度的因素。屈服應(yīng)力反映絮凝物多么容易破裂成為較小的顆粒。比起較大顆粒，較小顆粒較少合乎需要，因為較小顆粒更難以除去并且更容易污損分離設(shè)備，例如過濾膜。在選擇使用的絮凝劑時，期望選擇產(chǎn)生具有較高屈服應(yīng)力的絮凝物的絮凝劑。具有約340nm-約750nm的平均尺寸的根據(jù)本發(fā)明的絮凝劑產(chǎn)生屈服應(yīng)力超過約500Pa(例如約500Pa-約600Pa)的絮凝物。屈服強度超過約500Pa的來自油砂成熟殘油的絮凝物可耐受在固-液分離過程期間流體動力學(xué)力(例如過濾)的破壞，從而促進運輸和進一步處理絮凝的殘油。結(jié)合附圖，在回顧具體實施例的以下說明后，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，本公開的其它方面和特征將變得顯而易見。附圖說明參考附圖，僅通過舉例，現(xiàn)在將描述本發(fā)明的實施例。圖1說明帶負電荷的粘土顆粒與聚丙烯酰胺的相互作用以及帶負電荷的粘土顆粒朝向帶正電荷的Al(OH)3顆粒的靜電吸引。圖2為說明使用不同尺寸的雜化物顆粒，對于0.5％細固體在再生水中的懸浮液的絮凝的沉降曲線的圖。圖3為說明使用不同尺寸的雜化物顆粒，對于5％細固體在再生水中的懸浮液的絮凝的沉降曲線的圖。圖4為說明使用不同尺寸的雜化物顆粒，對于10％細固體在再生水中的懸浮液的絮凝的沉降曲線的圖。圖5為說明使用不同尺寸的雜化物顆粒，對于20％細固體在再生水中的懸浮液的絮凝的沉降曲線的圖。圖6為說明使用500ppm的不同尺寸的雜化物顆粒，對于具有5％固體或10％固體的油砂成熟細殘油樣品的絮凝的初始沉降速率(m/h)的圖。圖7為說明使用不同用量的不同尺寸的雜化物顆粒，對于具有5％固體的油砂成熟細殘油樣品的絮凝的初始沉降速率(m/hr)的圖。圖8為說明使用不同用量的不同尺寸的雜化物顆粒，對于具有10％固體的油砂成熟細殘油樣品的絮凝的初始沉降速率(m/hr)的圖。圖9為說明使用不同尺寸的雜化物顆粒制備的絮凝物的屈服應(yīng)力(Pa)的圖。圖10為說明根據(jù)本發(fā)明的一種方法的流程圖。圖11為說明根據(jù)本發(fā)明的一種示例性方法的流程圖。具體實施方式總的來說，本發(fā)明提供一種帶電荷的顆粒-聚合物雜化物(CPPH)絮凝劑，所述帶電荷的顆粒-聚合物雜化物絮凝劑包括帶電荷的核顆粒，該帶電荷的核顆粒各自具有在其上聚合的聚合物。當(dāng)固體微觀物質(zhì)在含水液體載體中分散時，由于例如固體表面的溶解、表面基團的電離、從表面吸附離子進入液體載體中、取代顆粒晶格中的離子，或它們的組合，因而物質(zhì)顆粒獲得電荷。本發(fā)明的發(fā)明人現(xiàn)在已觀察到在CPPH絮凝劑的帶電荷的核的尺寸和在固體微觀物質(zhì)的聚集中的性能之間存在意外的聯(lián)系。不束縛于理論，本發(fā)明的發(fā)明人認為當(dāng)帶電荷的核具有足夠的尺寸，以與懸浮的顆粒相互作用并且通過靜電吸引而吸引那些懸浮的顆粒朝向帶電荷的核時，增強絮凝，從而形成致密的絮凝粒。因此，認為具有大于150nm的較大核尺寸的CPPH絮凝劑增強絮凝。CPPH絮凝劑和微觀物質(zhì)之間的相互作用在圖1中說明，圖1說明包括帶正電荷的Al(OH)3核和在其上聚合的聚丙烯酰胺(PAM)的CPPH絮凝劑。圖1說明帶負電荷的粘土顆粒與PAM的相互作用以及帶負電荷的粘土顆粒朝向帶正電荷的Al(OH)3核的靜電吸引。本發(fā)明的發(fā)明人已觀察到，當(dāng)CPPH絮凝劑的帶電荷的核具有直徑約150nm-約800nm的平均尺寸時，與懸浮的顆粒相互作用的能力變?yōu)橹匾囊蛩?。在具體實例中，帶電荷的核可具有約340nm-約750nm的平均尺寸。具有約500nm-約750nm的平均核粒徑的帶電荷的顆粒-聚合物雜化物能在高于較小尺寸的CPPH顆粒(例如50-100nm的CPPH顆粒)的固體濃度下誘導(dǎo)漿料的絮凝，如在現(xiàn)有技術(shù)中顯示的。帶電荷的核可包括金屬氫氧化物。金屬氫氧化物可為過渡金屬氫氧化物。金屬氫氧化物可為多價金屬氫氧化物。在具體實例中，金屬氫氧化物為Al(OH)3或Fe(OH)3。帶電荷的顆?？砂ń饘贇溲趸锏幕旌衔?。通過改變用于形成帶電荷的核的反應(yīng)物的比率，帶電荷的核的尺寸可變化。例如，帶電荷的核可為金屬氫氧化物核，并且可通過使碳酸銨與金屬氯化物反應(yīng)而形成。可選擇碳酸銨和金屬氯化物之間的比率，以控制金屬氫氧化物核的尺寸。改變帶電荷的核的尺寸會改變帶電荷的核和絮凝的懸浮的顆粒之間的靜電力。改變靜電力影響絮凝劑性質(zhì)。使用不同的(NH4)2CO3與AlCl3·6H2O的比率產(chǎn)生具有不同尺寸的帶電荷的核的帶電荷的顆粒聚合物雜化物，以形成不同尺寸的帶電荷的Al(OH)3核顆粒。丙烯酰胺用作單體，以形成聚合物。因為聚合物在一致的條件下形成，所得到的聚合物具有約4.7*106道爾頓的類似的平均分子量。不同的絮凝劑在下表1中匯總。樣品帶電荷的顆粒(NH4)2CO3/AlCl3摩爾比聚合物CPPH核的平均尺寸(nm)aAl(OH)31:1.05PAM67.2bAl(OH)31:0.67PAM100.4cAl(OH)31:0.50PAM340.4dAl(OH)31:0.36PAM512.2eAl(OH)31:0.24PAM716.6表1樣品"a"相應(yīng)于采用Yang等人在“AnovelflocculantofAl(OH)3-polyacrylamideionichybrid(Al(OH)3-聚丙烯酰胺離子雜化物的新型絮凝劑)”(JournalofColloidandInterfaceScience(2004)，273:2，第400-405頁)中公開的程序制備的帶電荷的核顆粒。使用得自Malvern的ZetasizerNanoRange測量帶電荷的顆粒聚合物雜化物的尺寸分布。使用動態(tài)光散射(DLS)，該系統(tǒng)測量尺寸和微觀流變學(xué)。動態(tài)光散射(DLS)(有時稱為準(zhǔn)彈性光散射(QELS))為用于測量通常在亞微米區(qū)域的分子和核的尺寸和尺寸分布的非侵入性的、良好建立的技術(shù)，使用最近的技術(shù)，低于1nm。帶電荷的顆粒聚合物雜化物(CPPH)的尺寸與帶電荷的顆粒的尺寸關(guān)聯(lián)。評價這些帶電荷的顆粒聚合物雜化物它們的絮凝化能力。簡要地，針對來自Syncrude的油砂MFT殘油的不同的漿料(0.5％，5％，10％和20％固體)測試CPPH它們誘導(dǎo)絮凝的能力。通過繪制隨著時間泥水分界(mudline)的位置，確定沉降曲線。以下討論測試細節(jié)。然而，在25分鐘后，歸一化沉降(在時間＝t時泥水分界線行進距離/在時間＝0時泥水分界線位置)的匯總在下表2中顯示。對于歸一化沉降，接近0％的值反映固體完全絮凝。對于歸一化沉降，100％的值反映固體沒有絮凝。表2在表2中匯總的結(jié)果指示，比起具有100nm或更小的平均核尺寸的CPPH，具有約150nm-約800nm的平均尺寸帶電荷的核的帶電荷的顆粒聚合物雜化物能從油砂更好地絮凝固體顆粒的漿料。特別是，具有約500nm-約800nm的平均核尺寸的CPPH在多種條件下能絮凝一些固體顆粒，而具有100nm及以下的核的CPPH均不有效。本發(fā)明人試圖合成具有超過1μm的平均尺寸的帶電荷的核的CPPH，但是未成功，因為帶電荷的核從溶液中沉降出，即使在攪動下，并且與單體聚合也不成功。在帶電荷的核顆粒上聚合的聚合物可為市售可得的絮凝化聚合物，例如聚丙烯酰胺(PAM)。不束縛于理論，本發(fā)明的發(fā)明人認為，當(dāng)(a)聚合物分支從它們連接的帶電荷的顆粒延伸以提高聚合物分支將接觸并且與懸浮的顆粒相互作用的可能性，但是(b)聚合物分支未延伸太遠以抑制懸浮的顆粒朝向帶電荷的顆粒被吸引時，增強絮凝。CPPH絮凝劑的特性粘度受到與帶電荷的顆粒連接的聚合物的長度和形狀的影響。因此，特性粘度可認為是在聚集固體微觀物質(zhì)中聚合物分支如何影響CPPH絮凝劑的性能的代表性度量。如果特性粘度太低，指示短的或纏結(jié)的聚合物鏈和分支，在捕獲懸浮的顆粒中雜化物絮凝劑的效力減小。相反地，高特性粘度理解為指示與帶電荷的顆粒連接的聚合物分支的平均長度高，并且降低捕獲的懸浮的顆粒和雜化物絮凝劑的帶電荷的核顆粒之間的靜電吸引，當(dāng)過度投料時，這可導(dǎo)致再分散。在具體實例中，根據(jù)本公開的帶電荷的顆粒-聚合物雜化物可具有約210mL/g-約1400mL/g的特性粘度。優(yōu)選，帶電荷的顆粒-聚合物雜化物具有約210mL/g-約930mL/g的特性粘度。改變引發(fā)劑的濃度可改變所得到的雜化物絮凝劑的特性粘度。提高引發(fā)劑的濃度導(dǎo)致所得到的雜化物絮凝劑較低的特性粘度。例如，如在表3中顯示的，通過使用于合成氫氧化鋁-PAM雜化物絮凝劑的自由基引發(fā)劑濃度加倍，特性粘度降低約40％。引發(fā)劑濃度(引發(fā)劑重量/單體重量)0.06670.06670.06670.133特性粘度(mL/g)112011461230766表3根據(jù)本發(fā)明的CPPH絮凝劑可用于幫助聚集懸浮于液體載體中的微觀物質(zhì)，例如，在處理油砂殘油中。在處理油砂殘油(例如MFT或FFT)中，可優(yōu)選使用根據(jù)本發(fā)明的CPPH絮凝劑的具體實例。如以上討論的，油砂殘油主要具有直徑小于10微米(10,000nm)的粘土顆粒，并且可具有尺寸為約50-約500nm的顆粒。這樣的顆粒優(yōu)選使用約340nm-約750nm的CPPH絮凝劑絮凝。如以上討論的，油砂殘油可具有高達約35重量％固體。如在圖4和圖5中顯示的，在較高的固含量(例如大于10％固體)下，可優(yōu)選使用約500nm-約750nm的CPPH絮凝劑。本發(fā)明還提供一種形成包括帶電荷的顆粒的帶電荷的顆粒-聚合物雜化物絮凝劑(12)的方法(10)，該帶電荷的顆粒-聚合物雜化物絮凝劑具有約150nm-約800nm的平均核尺寸并且各自具有在其上聚合的聚合物。該方法在圖10中說明。方法(10)包括：形成(14)具有約150nm-約800nm的平均尺寸的帶電荷的核顆粒(16)；以及在帶電荷的顆粒上聚合單體(18)以形成聚合物。帶電荷的核顆?？删哂屑s340nm-約750nm的平均尺寸。帶電荷的顆?？砂ń饘贇溲趸?。金屬氫氧化物可為過渡金屬氫氧化物。金屬氫氧化物可為多價金屬氫氧化物。在具體實例中，金屬氫氧化物為Al(OH)3或Fe(OH)3。帶電荷的顆?？砂ń饘贇溲趸锏幕旌衔?。該方法可包括選擇一定量的聚合引發(fā)劑，以控制帶電荷的顆粒-聚合物雜化物絮凝劑的特性粘度?？蛇x擇聚合引發(fā)劑的量，以導(dǎo)致約210mL/g-約1400mL/g的特性粘度。引發(fā)劑與單體的重量比可為0.667-0.133。聚合物可為聚丙烯酰胺聚合物。在一種在圖11中說明的示例性方法(110)中，帶電荷的核顆粒包括金屬氫氧化物，并且通過如下形成帶電荷的顆粒聚合物雜化物(112)：在室溫、攪動(120)下，在金屬氯化物溶液(118)中緩慢并且逐滴加入碳酸銨溶液(116)，制備金屬-氫氧化物膠態(tài)溶液(114)；在金屬-氫氧化物膠態(tài)溶液中溶解單體(122)，例如丙烯酰胺；以及通過加入引發(fā)劑(例如自由基引發(fā)劑)或光源，聚合(124)單體。在加入引發(fā)劑之前，可將氮氣引入到反應(yīng)容器中?？蓪⒎磻?yīng)容器密封，并且聚合可在升高的溫度(例如，40℃)下進行。通過將反應(yīng)溶液加入到去離子水中，從而沉淀至少一部分雜質(zhì)，并使用丙酮溶液提取經(jīng)純化的帶電荷的顆粒-聚合物雜化物，可提取和純化(126)聚合的帶電荷的顆粒-聚合物雜化物。實施例以下實施例僅用于進一步說明本發(fā)明的實施方式，而不是限制僅由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。合成具有不同平均尺寸的帶電荷的顆粒聚合物雜化物制備包含金屬-氫氧化物的亞微米核顆粒的金屬-氫氧化物膠態(tài)溶液。通過試劑(NH4)2CO3與AlCl3·6H2O的摩爾比來控制Al(OH)3膠體溶液。摩爾比越小，則核越大。通過在單獨體積的去離子(DI)水中溶解稱重量的(NH4)2CO3和AlCl3·6H2O，制備Al(OH)3膠體溶液。在室溫下，在強攪動(約1,500rpm)下，在燒杯中，將(NH4)2CO3溶液緩慢逐滴加入到AlCl3·6H2O溶液中。攪動提高金屬-氫氧化物膠態(tài)微粒尺寸的均勻性。試劑根據(jù)以下反應(yīng)進行反應(yīng)：2AlCl3+3(NH4)2CO3+3H2O→2Al(OH)3+6(NH4)Cl+3CO2在不同摩爾比的(NH4)2CO3/AlCl3下，制備帶電荷的核顆粒溶液。在金屬-氫氧化物膠態(tài)溶液中溶解丙烯酰胺單體，通過加入(NH4)2S2O8-NaHSO3作為引發(fā)劑而聚合。在2000ml燒瓶中，將足夠量的0.075重量％NaHSO3和0.15重量％(NH4)2S2O8加入到30ml含有4.5g丙烯酰胺的金屬-氫氧化物膠態(tài)溶液中，導(dǎo)致具有約4.7*106道爾頓分子量的聚合物。在加入引發(fā)劑之前，可將氮氣引入到燒瓶中達30分鐘。加入引發(fā)劑后，將燒瓶密封，讓聚合在40℃下繼續(xù)進行8小時。這導(dǎo)致具有不同尺寸的帶電荷的顆粒聚合物雜化物，參見表4。樣品帶電荷的顆粒CPPH的平均尺寸(nm)(NH4)2CO3/AlCl3摩爾比aAl(OH)367.21:1.05bAl(OH)3100.41:0.76cAl(OH)3340.41:0.50dAl(OH)3512.21:0.36eAl(OH)3716.61:0.24表4通過將反應(yīng)溶液加入到去離子水中，沉淀雜質(zhì)，并使用丙酮溶液提取純的帶電荷的顆粒聚合物雜化物，提取和純化所得到的帶電荷的顆粒聚合物雜化物。該程序可重復(fù)兩次或更多次。將提取的材料在真空烘箱中在50℃下干燥。使用得自Malvern的ZetasizerNanoRange測量帶電荷的顆粒的尺寸分布。使用動態(tài)光散射(DLS)，該系統(tǒng)測量尺寸和微觀流變學(xué)。動態(tài)光散射(DLS)(有時稱為準(zhǔn)彈性光散射(QELS))為用于測量通常在亞微米區(qū)域的分子和顆粒的尺寸和尺寸分布的非侵入性的、良好建立的技術(shù)，使用最近的技術(shù)，在小于1nm的長度測量。使用Ubbelohde粘度計，在30℃下，進行特性粘度測量。制備測試懸浮液在比固體濃度(05.％、5％、10％或20％固體濃度)下，通過將得自Syncrude的成熟細殘油漿料(37重量％固體)與得自Syncrude的再生水混合，制備用于測試帶電荷的顆粒聚合物雜化物的懸浮液。在4mg/mL下，制備CPPH顆粒的溶液。絮凝測試將細固體懸浮液、CPPH溶液和足夠的再生水混合，得到50mL測試溶液。使用30ppmCPPH顆粒測試0.5％固體溶液；使用500ppmCPPH顆粒測試5％固體溶液；使用800ppmCPPH顆粒測試10％固體溶液；以及使用2000ppmCPPH顆粒測試20％固體溶液。使用數(shù)字照相機進行沉降測試，以拍照在50mL量筒中測試溶液的圖片。通過測量在各個時間下泥水分界線行進距離，確定沉降曲線。沉降曲線基于歸一化沉降(％)相對于沉降時間(分鐘)，其中歸一化沉降(％)＝在時間＝t時泥水分界線的行進距離/在時間＝0時泥水分界線的位置。0.5％固體的絮凝結(jié)果在圖2的圖中顯示。5％固體的絮凝結(jié)果在圖3的圖中顯示。10％固體的絮凝結(jié)果在圖4的圖中顯示。20％固體的絮凝結(jié)果在圖5的圖中顯示。用于圖3和圖4的數(shù)據(jù)的初始沉降速率在圖6中說明。初始沉降速率反映非歸一化沉降數(shù)據(jù)的初始斜率。表述“核尺寸”指帶電荷的顆粒聚合物雜化物的尺寸。如上所述，本發(fā)明的作者認為，至少對于一些濃度的油砂成熟細殘油，對于給定百分?jǐn)?shù)的固體，絮凝化效力更多為絮凝劑粒徑的應(yīng)變量，并且較少為使用的絮凝劑顆粒濃度(ppm)的應(yīng)變量。這一點在圖7和圖8中說明。圖7顯示在300ppm-500ppm的各種尺寸的絮凝劑顆粒的濃度范圍下，具有5％固體的油砂成熟細殘油的初始沉降速率。初始沉降速率不受到使用的顆粒濃度(ppm)的顯著影響，但是在不同尺寸的顆粒之間確實變化。圖8顯示在300ppm-800ppm的各種尺寸的絮凝劑顆粒的濃度范圍下，具有10％固體的油砂成熟細殘油的初始沉降速率。一旦已達到閾值濃度(約500ppm)，初始沉降速率不受到使用的512nm或717nm顆粒的濃度(ppm)的顯著影響，但是在不同尺寸的顆粒之間確實變化。在圖2-5中：i.A1NHP＝樣品d(512nm粒徑)ii.A2NHP＝樣品b(100nm粒徑)iii.A3NHP＝樣品a(67nm粒徑)iv.A4NHP＝樣品e(716nm粒徑)v.A5NHP＝樣品c(340nm粒徑)屈服應(yīng)力測試屈服應(yīng)力測試的結(jié)果在圖9中顯示。為了得到數(shù)據(jù)，將1000ml37重量％固體室溫成熟細殘油樣品與不同尺寸的絮凝劑混合。讓混合物沉降24小時。具有V20x20葉片探頭的BrookfieldR/S流變儀用于得到屈服應(yīng)力。將葉片緩慢插入形成的絮凝的沉降物中，使得葉片可位于沉降物的中央。隨后對于其它所有測量保持位置，以確保所有測量在沉降物的相同深度處進行。由記錄的數(shù)據(jù)得到屈服應(yīng)力，通過軟件自動繪制曲線。所有測量在室溫下進行。具有340nm-716nm粒徑的根據(jù)本發(fā)明的CPPH顆粒提供屈服應(yīng)力超過500Pa的絮凝物，而具有67nm-100nm尺寸的CPPH顆粒提供屈服應(yīng)力低于450Pa的絮凝物。在前面的描述中，為了解釋的目的，描述眾多細節(jié)，以提供對實施例的充分理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，顯而易見的是，不需要這些具體細節(jié)。上述實施例旨在僅舉例說明。在不偏離僅通過所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對具體實施例實施改變、修改和變化。當(dāng)前第1頁1 2 3