[發明專利]一種納米誘垢劑的制備方法

有效

• 申請號: 200810049511.7
• 申請日: 2008-04-09
• 公開（公告）號: CN101254982A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 王志清;湯長青;李翠娥;汪上上
• 申請（專利權）人: 河南清水源科技股份有限公司
• 主分類號: C02F5/08
• 分類號: C02F5/08
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所
• 代理人: 徐皂蘭

技術領域：

本發明涉及一種新型功能環保納米材料的生產方法，特別是一種納米誘垢劑的制備方法，它能在水溶液和油水混合溶液中具有良好的分散性。

背景技術：

由于各種水中存在帶有不同電荷的離子，因此在一定的壓力和溫度下，不同電性的離子相遇時就會形成不溶于水的沉淀，如碳酸鹽、硫酸鹽等，結晶并吸附于容器或管道內壁，給生產和生活帶來很大的不便。特別是油田在油水管道輸送過程中，所形成的硫酸鋇、硫酸鍶垢，經常造成輸油管道的報廢，危害很大。對形成的垢鹽進行酸化是消除碳酸鹽垢等常用的一種方法，但對于硫酸鹽垢尤其是硫酸鋇、硫酸鍶垢，用此方法很難清除。人們常采用阻垢劑來防止硫酸鋇、硫酸鍶垢鹽的形成，但是阻垢劑的加入，往往對水源也是一種污染。采用在含鋇、鍶離子的溶液中加入強螯合劑如乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)，可以延緩硫酸鋇、硫酸鍶垢的結垢速度，但是這種方法成本較高。此外，在油田使用中，當水回注地下時，隨著溫度和壓力的升高，硫酸鋇、硫酸鍶垢可能會沉淀出來，從而造成近井地帶水路堵塞，注水井壓力升高，甚至造成注水井報廢，帶來嚴重后果。

發明內容：

本發明的目的是針對以上的不足而研制的一種納米誘垢劑的制備方法，它采用表面活性劑，將多種納米微粒以一定比例分散于水和有機溶劑的混合溶液中，用表面修飾劑對納米微粒進行表面改性，反應液經有機溶劑揮發和濃縮后制成濃縮液，即為納米誘垢劑，主要由與碳酸鹽垢和硫酸鹽垢具有相同或相似結構的納米微粒組成。它是一種能在水溶液和油水混合溶液中具有良好分散性的納米誘垢劑，該產品可以在水溶液或油水混合溶液中使用，用來誘導：碳酸鈣(CaCO₃)，碳酸鎂(MgCO₃)，硫酸鋇(BaSO₄)，硫酸鍶(SrSO₄)，在納米微粒上以蓬松和無定形狀態快速沉淀出來，解決容器或管道內壁形成頑垢等問題。

本發明的技術方案是通過如下措施來實現的：一種納米誘垢劑的制備方法，是按量取納米碳酸鹽、納米硫酸鹽經混合后，制為納米微粒；將表面活性劑加入去離子水和有機溶劑的混合溶劑中，攪拌均勻；在強攪拌下加入納米微粒，形成均勻的乳液；再加入表面修飾劑，為反應液，修飾反應溫度為室溫～80℃，反應時間為1～6小時，蒸餾除去部分溶劑，經陶瓷膜過濾濃縮至固體含量為10～30％的納米誘垢劑，可以用來誘導碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鋇、硫酸鍶垢。

本發明的技術方案是這樣實現的：納米碳酸鹽選用納米碳酸鈣(CaCO₃)，納米碳酸鎂(MgCO₃)，納米硫酸鹽選用納米硫酸鋇(BaSO₄)，納米硫酸鍶(SrSO₄)；納米微粒選取粒徑小于10nm的納米碳酸鹽和納米硫酸鹽之至少兩種的組合。

本發明的技術方案可以是這樣實現的：表面活性劑選取陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、非離子型表面活性劑，表面活性劑占整個反應體系的重量的0.01％～5％；反應液中納米微粒占整個反應體系的重量為0.1～10％；每一種納米微粒所占的比例為0～5％。

本發明的技術方案也可以是這樣實現的：有機溶劑選用乙醇、丙酮；有機溶劑和去離子水的比例為0.05∶1～1∶1。

本發明的技術方案還可以是這樣實現的：表面修飾劑選用硅烷偶聯劑R’_mSi(OR”)_n及其衍生物，R”的C鏈長度CR”＝1～18，R’的C鏈長度CR’＝1～20，1≤n≤3，1≤m≤3，R’_m帶有活性官能團羥基、羧基、氨基、酰胺基、脲基。

本發明的積極效果是：

1、該方法采用表面改性，用硅烷偶聯劑對與碳酸鹽垢和硫酸鹽垢具有相同或相似結構的納米微粒，進行修飾而制備的納米誘垢劑，為含有多種表面改性納米微粒的高濃度乳液。經過表面修飾的納米微粒不易團聚，能很穩定地分散于水相介質、油相介質和油水混合的乳液中。在使用中，誘垢劑中的納米微粒作為晶核，使結垢離子迅速吸附在納米微粒表面，從而避免在容器或管道表面附著，易于捕集或清理。

2、本發明是采用納米誘垢劑解決此類問題，納米誘垢劑由對結垢離子具有強吸附作用的納米微粒組成，利用異相成核作用機理，將誘垢劑中的納米微粒作為晶核，使結垢離子快速吸附在其表面，形成蓬松的絮狀沉淀，經沉淀或過濾從流體中除去。

3、本發明制備的產品可用于水處理、油水乳液輸送，具有廣泛用途，在水溶液和油水混合溶液中有很好的分散性，并且具有很好的誘垢作用。