[發明專利]一種廢棄鉆井液固液分離絮凝劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201010237786.0
• 申請日: 2010-07-23
• 公開（公告）號: CN101935097A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 朱紅;孫海云;王芳輝
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C02F1/56
• 分類號: C02F1/56;C08F251/00;C08B37/08
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 何俊玲

技術領域

本發明涉及一種處理油田廢棄鉆井液的固液分離絮凝劑及其制備方法，更具體的說是一種殼聚糖接枝季銨鹽三元體系絮凝劑及其制備方法。屬于聚合物接枝制備領域。?

背景技術

油田廢棄鉆井液是一個具有高度穩定性的懸浮體系，鉆井液中的黏土具有很強的水化能力，其中還存在著大量含有較強的陰離子或陽離子穩定基團的有機處理劑，增加了廢棄鉆井液固液分離的難度。目前用于油田廢棄鉆井液固液分離的絮凝劑包括聚合硫酸鐵、聚合硫酸鋁、聚丙烯酰胺等，但這些傳統的絮凝劑具有用量大，固液分離處理效果差等特點。故需要研發一種高效、廉價的適用于油田廢棄鉆井液固液分離的絮凝劑。?

江霜英等人以天然物質甲殼素制備殼聚糖，并用殼聚糖、聚合鋁和三氯化鐵制成了復合混凝劑CAF。用CAF進行了自來水廠給水的處理試驗，并與單獨使用無機混凝劑和殼聚糖作了對比，復合混凝劑CAF凈水效果明顯優于無機混凝劑FeCl₃和PAC，濁度去除率可達99.6％，COD去除率可達68.6％。?

Pan，Jill?Ruhsing等將甲殼素用45％堿溶液脫乙酰作用一小時，隨后溶解在0.1％的鹽酸溶液中，這樣制得的殼聚糖在模擬廢水和實際廢水中使用，可產生較大的絮花，沉淀率高、混凝效果較好。?

蔚陽等用殼聚糖和丙烯酰胺在硝酸鈰銨的引發下接枝共聚，當反應物總濃度為11％，通氮氣20min，反應時間為3.5h，反應物質量比為m(CTS)∶m(AM)＝1∶8，引發劑濃度0.06％，反應溫度為45℃時，具有最佳的接枝率396.4％。此時對模擬廢水的濁度有較高的去除率，達到94.9％，而未接枝前CTS的最佳除濁率僅為74％。?

油田廢棄鉆井液中含有大量負電荷，由于同性電荷的相斥而分散穩定，不互相聚集，形成的體系具有很大界面，屬熱力學不穩定體系，所以顆粒自動凝聚成大顆粒并沉淀的速度很慢。?

殼聚糖(chitosan)是自然界中惟一存在的陽離子聚合物。它是甲殼素經脫乙酰化處理的產物，其分解產物無毒，易于改性，具有良好生物相容性及生物降解性，因而倍受世人關注。?

加入含有陽離子的殼聚糖絮凝劑，可以和油田廢棄鉆井液有效的中和，進一步使體系相互接觸、碰撞脫穩，凝集成一定粒徑的聚集體，再通過高分子絮凝劑的化學薪結、網捕卷掃、共同沉淀等作用而聚集成絮狀體，最終借助重力作用而沉淀以達到固液分離的目的。此時對于高分子絮凝劑而言，鏈狀分子上所帶電荷量越大，電荷密度越高，鏈越能充分延伸，吸附?架橋的空間范圍也就越大，絮凝作用就越好。所以生產出分子量大，電荷密度高，鏈伸展性好，吸附架橋空間范圍大的絮凝劑可以更好的滿足對油田廢棄鉆井液固液分離的目的。?

殼聚糖分子鏈中含有大量反應性基團-NH₂、-OH，在酸性溶液中會形成高電荷密度的陽離子聚電解質，顯示出良好絮凝性能。但是，由于殼聚糖分子結構的立體規整性及分子間的氫鍵，使它在多數有機溶劑、水、堿中難以溶解，從而制約了殼聚糖的廣泛應用。并且殼聚糖分子相對分子質量小、架橋能力差等不足，也是殼聚糖在絮凝劑方面的直接應用受到限制。因此，殼聚糖的改性成為研究的熱點。?

通過對殼聚糖的分子結構中活潑的氨基(-NH₂)和羥基(-OH)進行化學修飾、改性，形成具有不同結構和功能的衍生物，不僅可以提高其溶解性，還可以根據實際需要引入具有特定功能的基團，加強殼聚糖本身的性能或產生特定的性能，以滿足作為油田廢棄鉆井液固液分離的絮凝劑。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種廢棄鉆井液固液分離絮凝劑及其該絮凝劑的制備方法。?

殼聚糖與接枝物M(M為烯丙基磺酸、丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酰胺)和接枝物DMC(DMC為甲基丙烯基酰氧乙基三甲基氯化銨)共聚組成的三元體系的絮凝劑的合成方法，?

該絮凝劑的分子結構如式1所示：?

式1?

反應方程式如下：?

其中M為烯丙基磺酸、丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酰胺，M″為烯丙基磺酸根、丙烯酸根、丙烯酸甲酯基團、丙烯酰胺基團。殼聚糖的脫乙酰度＞90％。DMC為甲基丙烯基酰氧乙基?三甲基氯化銨，R為甲基丙烯基酰氧乙基。n的取值范圍為15000-20000。?

本發明所述的用于廢棄鉆井液的絮凝劑，具體制備步驟如下：?

A.稱取殼聚糖溶解在2％的稀酸溶液中，在氮氣保護下攪拌直至殼聚糖完全溶解；溶液中殼聚糖和酸的質量比為1-5∶1。?