本公開涉及油水乳液破乳，尤其涉及一種磁性納米破乳劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、石油作為“工業(yè)血液”，一直是人類社會(huì)生存與發(fā)展的重要支撐。然而，伴隨著油田開采的不斷深入以及二次或三次采油技術(shù)的推廣使用，各大油田開采過程中產(chǎn)生的油水乳液中的含水量不斷提高，導(dǎo)致乳化現(xiàn)象嚴(yán)重，處理不當(dāng)則會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。目前，油水乳液的處理方法中，化學(xué)破乳(表面活性劑)是當(dāng)前油水乳液的主流處理方式。化學(xué)破乳劑主要包括陰離子型破乳劑、陽離子型破乳劑和非離子型破乳劑，其中非離子型破乳劑應(yīng)用最為廣泛，非離子型破乳劑中的嵌段聚醚類破乳劑種類眾多且破乳效果較好。然而，嵌段聚醚類破乳劑存在無法回收的缺陷。

2、隨著納米材料技術(shù)迅速發(fā)展，各種基于納米材料的處理劑廣泛應(yīng)用于石油化工行業(yè)。比表面積大的納米材料，具備表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等特殊效應(yīng)。其中納米材料的表面效應(yīng)是指當(dāng)固體顆粒的半徑減小到納米尺度以及比表面積增大時(shí)就會(huì)造成固體顆粒表面能增加，使其表現(xiàn)出強(qiáng)化學(xué)性和強(qiáng)吸附性能?；诩{米材料的這個(gè)特性，石油化工油水分離領(lǐng)域的研究者們對(duì)納米材料展開研究。根據(jù)有無磁性，納米破乳劑分為磁性納米破乳劑和非磁性納米破乳劑。磁性納米破乳劑相比非磁性納米破乳劑，不僅具備優(yōu)異的化學(xué)性能和吸附性能，還可通過磁回收重復(fù)利用，因此更具應(yīng)用前景。然而，目前市面上常規(guī)的破乳劑對(duì)油水乳液的破乳效率低且破乳時(shí)間長(zhǎng)。因此，有必要探尋一種破乳效率高的磁性納米破乳劑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開提供了一種磁性納米破乳劑及其制備方法和應(yīng)用，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上技術(shù)問題。

2、四氧化三鐵(fe3o4)顆粒具有制備簡(jiǎn)單、成本低、相容性好等特點(diǎn)，但單獨(dú)的納米fe3o4破乳性能不強(qiáng)，有研究將功能化后的碳納米管(cnts)和四氧化三鐵進(jìn)行復(fù)合，通過溶劑熱法制備磁性破乳劑cnts/fe3o4，在循環(huán)利用4次時(shí)破乳效率仍然可達(dá)91.43％。還有研究在磁化破乳劑上接枝聚乙烯亞胺(pei)，增加磁性粒子表面的官能團(tuán)，制備得到fe3o4-pei磁化破乳劑，沉降2h后，破乳效率仍可達(dá)到98.3％。但上述破乳劑均存在改性層易脫落從而導(dǎo)致回收性能差的問題。基于此，本公開提出了以下方案。

3、根據(jù)本公開的第一方面，提供了一種磁性納米破乳劑的制備方法，包括以下步驟：

4、s1：將聚多巴胺(pda)溶于磷酸鹽緩沖(ps)液中，制得磷酸聚多巴胺；將所述磷酸聚多巴胺與fe3o4混合，于黑暗、有氧條件下攪拌，得fe3o4@聚多巴胺復(fù)合物；

5、s2：將步驟s1制得的所述fe3o4@聚多巴胺復(fù)合物溶于磷酸鹽緩沖液中，然后與嵌段聚醚混合，于紫外光照射、有氧條件下攪拌，得所述磁性納米破乳劑。

6、在一可實(shí)施方式中，所述磷酸鹽緩沖液的制備方法如下：將磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉溶于水中即得所述磷酸鹽緩沖液。

7、在一可實(shí)施方式中，所述磷酸鹽緩沖液的ph為8.3～8.5。

8、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述磷酸鹽緩沖液的ph為8.5。

9、在一可實(shí)施方式中，步驟s1所述聚多巴胺與所述磷酸鹽緩沖液的質(zhì)量體積比為0.1～0.2g：400ml。

10、在一可實(shí)施方式中，步驟s1中所述聚多巴胺與所述fe3o4的質(zhì)量比為1：1～3。

11、在一可實(shí)施方式中，步驟s1將所述磷酸聚多巴胺與所述fe3o4混合后，先超聲分散5～8min，再進(jìn)行所述攪拌。

12、在一可實(shí)施方式中，步驟s1所述攪拌的條件包括：于黑暗、有氧條件下，按100～300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌12～36h。

13、在一可實(shí)施方式中，步驟s1在所述攪拌后，還包括如下步驟：將攪拌后所得產(chǎn)物用乙醇和水交替清洗三次，再通過磁分離得所述fe3o4@聚多巴胺復(fù)合物。

14、在一可實(shí)施方式中，步驟s2中所述fe3o4@聚多巴胺復(fù)合物與所述磷酸鹽緩沖液的質(zhì)量體積比為0.1～0.3g：200ml。

15、在一可實(shí)施方式中，步驟s2所述fe3o4@聚多巴胺復(fù)合物與所述嵌段聚醚的質(zhì)量比為1：1～3。

16、在一可實(shí)施方式中，所述嵌段聚醚選自多元醇嵌段聚醚、多元胺嵌段聚醚中的至少一種。

17、具體地，嵌段聚醚是環(huán)氧乙烷(eo)和環(huán)氧丙烷(po)分別形成均聚長(zhǎng)鏈段，間隔排列在主鏈上。其中eo/po的比例不做限制，根據(jù)具體應(yīng)用情況設(shè)置。一般eo含量高，親水性強(qiáng)；po含量高，親油性強(qiáng)。

18、在一優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述嵌段聚醚選自乙二胺嵌段聚醚。

19、在一可實(shí)施方式中，步驟s2所述攪拌的條件包括：于紫外光照射、有氧條件下，按100～300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌1～3h。

20、在一可實(shí)施方式中，步驟s2在所述攪拌之后，還包括如下步驟：將攪拌得到的產(chǎn)物用乙醇和水交替清洗三次，然后通過磁分離得所述磁性納米破乳劑。

21、根據(jù)本公開的第二方面，提供了根據(jù)上述制備方法制得的磁性納米破乳劑。

22、根據(jù)本公開的第三方面，提供了上述磁性納米破乳劑在油水乳液處理中的應(yīng)用。

23、根據(jù)本公開的一可實(shí)施方式，至少具有以下有益效果：

24、1.本公開首次利用仿生聚多巴胺粘附表面活性劑(嵌段聚醚)于磁性納米顆粒(fe3o4)上，對(duì)磁性納米顆粒進(jìn)行表面改性，該法具備操作簡(jiǎn)單、條件溫和、制備周期短、無污染等優(yōu)點(diǎn)。

25、2.本公開對(duì)聚多巴胺粘附磁性納米顆粒進(jìn)行功能化設(shè)計(jì)，將聚多巴胺分子中的氨基和鄰苯二酚同時(shí)與表面活性劑通過形成氫鍵結(jié)合，將表面活性劑牢牢固定在磁性納米顆粒表面，實(shí)現(xiàn)表面活性改性以增加磁性破乳劑表面潤(rùn)濕性的同時(shí)，還可防止表面活性劑的脫落，提高了磁性納米破乳劑的重復(fù)利用率。

26、3.不同于傳統(tǒng)聚多巴胺改性，本公開引入了紫外輔助改性，大大節(jié)省了改性時(shí)間，節(jié)約了改性成本。

27、4.本公開制備得到的新型仿生磁性納米破乳劑可以很好的吸附在油水界面處形成多種排布結(jié)構(gòu)來打破油水界面，實(shí)現(xiàn)油水兩相分離；破乳后能夠通過磁場(chǎng)作用回收，實(shí)現(xiàn)破乳劑的循環(huán)再利用?？梢姡竟_的磁性納米破乳劑具備優(yōu)異的破乳效率以及循環(huán)利用性，其破乳效率最高可達(dá)99.5％，可回收使用8次且破乳效率均在99％以上。

28、5.本公開制備的新型仿生磁性納米破乳劑以其高效、穩(wěn)定、環(huán)保和廣泛的應(yīng)用前景等特點(diǎn)，在乳化油處理領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

29、應(yīng)當(dāng)理解，本部分所描述的內(nèi)容并非旨在標(biāo)識(shí)本公開的實(shí)施例的關(guān)鍵或重要特征，也不用于限制本公開的范圍。本公開的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。

技術(shù)特征：

1.一種磁性納米破乳劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，所述磷酸鹽緩沖液的ph為8.3～8.5。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，步驟s1所述聚多巴胺與所述磷酸鹽緩沖液的質(zhì)量體積比為0.1～0.2g：400ml；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，步驟s1將所述磷酸聚多巴胺與所述fe3o4混合后，先超聲5～8min，再進(jìn)行所述攪拌；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，步驟s1在所述攪拌后，還包括如下步驟：將攪拌后所得產(chǎn)物用乙醇和水交替清洗三次，再通過磁分離得所述fe3o4@聚多巴胺復(fù)合物。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，步驟s2中所述fe3o4@聚多巴胺復(fù)合物與所述磷酸鹽緩沖液的質(zhì)量體積比為0.1～0.3g：200ml；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，所述嵌段聚醚選自多元醇嵌段聚醚、多元胺嵌段聚醚中的至少一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備方法，其特征在于，步驟s2所述攪拌的條件包括：于紫外光照射、有氧條件下，按100～300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌1～3h；

9.根據(jù)權(quán)利要求1～8任一項(xiàng)所述制備方法制得的磁性納米破乳劑。

10.權(quán)利要求9所述磁性納米破乳劑在油水乳液處理中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本公開屬于油水乳液破乳技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種磁性納米破乳劑及其制備方法和應(yīng)用。制備方法：將聚多巴胺溶于磷酸鹽緩沖液中，得磷酸聚多巴胺；將磷酸聚多巴胺與Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;混合，于黑暗、有氧條件下攪拌，得Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;@聚多巴胺復(fù)合物；將上述復(fù)合物溶于磷酸鹽緩沖液中，與嵌段聚醚混合，于紫外光照射、有氧條件下攪拌即得。還公開了根據(jù)上述方法制得的磁性納米破乳劑及其在油水乳液處理中的應(yīng)用。本公開通過聚多巴胺將表面活性劑牢牢固定在磁性納米顆粒表面，實(shí)現(xiàn)表面活性改性增加破乳劑表面潤(rùn)濕性的同時(shí)防止其脫落，提高了其重復(fù)利用率。上述破乳劑具備優(yōu)異的破乳效率和循環(huán)利用性，在乳化油處理領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展?jié)摿Α?br/>
技術(shù)研發(fā)人員：蔡苗苗,從海峰,李研,杜金澤,田柯世煒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津大學(xué)浙江研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2