[發(fā)明專利]氨基酸表面修飾的復(fù)合磁性微納米顆粒及制備方法和用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410370352.6
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104140141A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 干為;朱雪鋒;李守柱;楊艷艷;牛園園
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所
• 主分類號: C02F1/40
• 分類號: C02F1/40;C02F1/48
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務(wù)所 65106
• 代理人: 張莉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微納米材料和環(huán)境工程的交叉技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氨基酸修飾改性復(fù)合磁性微納米顆粒和制備方法、及其在采油污水處理中的應(yīng)用，特別涉及在三采含聚污水處理中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

從發(fā)展歷程來看，石油的開采大致經(jīng)歷了三個開發(fā)階段：一次采油、二次采油和三次采油。一次采油主要是依靠原始油層的能量將原油從油層壓到井筒再到地面，一般只能采出原油地質(zhì)儲量的5-13％。二次采油是在一次采油的油井中注水補充油層的能量，一般可采出原油地質(zhì)儲量的20-25％。經(jīng)過上述兩個階段，原油的采出量依然不到地質(zhì)儲量的一半。對于不可再生的石油資源來說，這是極大的浪費。為進一步提高原油采收率，延長油田的開發(fā)周期，三次采油技術(shù)應(yīng)運而生。三次采油是指通過在注水中添加聚合物、二元復(fù)合、三元復(fù)合等助劑，可在前兩個階段的基礎(chǔ)上再采出原油地質(zhì)儲量的8-15％。二次、三次采油技術(shù)雖然有效增大了原油的采收率，但伴隨產(chǎn)生了大量的含油污水。現(xiàn)在，我國95％以上的油田都進入注水開發(fā)階段，采出液的水含量達60-80％，有些綜合含水率甚至已經(jīng)達到90％以上，即采出1噸原油將產(chǎn)生9-19噸污水。這些污水如果直接被排放，一方面造成嚴重的環(huán)境污染，另一方面也造成嚴重的資源浪費。為此，必須進行油水分離，將污水凈化處理再利用。當前普遍的做法是將含油污水經(jīng)過凈化處理達到回注水標準后，再加入聚合物等助劑，作為二次回注水注入地層重新使用。[CN103663855A,化學(xué)與生物工程2011,28(1),1-3.]

采油污水所含原油根據(jù)油滴粒徑大小和去除難易程度可大致分為：浮油(粒徑大于150μm)、分散油(粒徑在20-150μm)、乳化油(粒徑小于10μm)和溶解性油(粒徑在納米級)。[油田化學(xué),2003,20(4),387-390.]一般來講，油滴的乳化程度越高，粒徑越小，越難以去除。隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對石油持續(xù)增長的需求，聚合物驅(qū)采油規(guī)模越來越廣，采油污水中聚合物等表面活性劑的含量不斷增大，污水中的油含量也相對增多。而且，隨著聚合物使用量的增加，污水的粘度增大，油滴的乳化程度越來越高，粒徑也不斷變小(粒徑小于10μm的油滴占90％以上)，導(dǎo)致污水中的油滴極其穩(wěn)定，其處理難度也是越來越大。[油氣田環(huán)境保護2009,19(2),18-21.]

目前，國內(nèi)油田污水的處理廣泛采用的是“重力除油-絮凝-過濾”工藝[GB50428-2007；內(nèi)江科技,2008,11,52.]。這一工藝僅可去除部分浮油和分散油，對乳化油和聚合物等的去除效果極差，所以對三采污水的去油效率極低。而且該工藝存在占地面積大、處理劑用量大、污泥排放量大等缺點，導(dǎo)致其成本極高。近年來，研究發(fā)展了一些新的油水分離技術(shù)，如膜分離技術(shù)[油田化學(xué),2003,20(4),387-390；CN203329433U]、混凝氣浮技術(shù)[石油天然氣學(xué)報(江漢石油學(xué)院學(xué)報),2006,28(4),131-133.]、生化技術(shù)[工業(yè)安全與環(huán)保,2003,29(12),13-16；化學(xué)與生物工程2011,28(1),1-3.]等。這些新工藝和新方法雖然都有一定的油水分離效果，但同時也存在各種各樣的不足，且難以克服，所得污水很難達到相應(yīng)標準[CN103420532A]。例如，膜分離技術(shù)處理高含聚污水時，過濾系統(tǒng)負荷高，需經(jīng)常清洗且清洗難度大，最終分離效果也不理想。混合氣凝技術(shù)對含聚污水中的大量的化學(xué)藥劑作用不大，對高度乳化的細小油滴的分離效果不佳。生化技術(shù)處理高含聚、高含鹽的三采污水時，需要稀釋預(yù)處理，增加了污水量，且占地廣、耗時長。

相比之下，新近發(fā)展的磁分離技術(shù)[水處理技術(shù),2009,35(9),77-79.]具有工藝流程短、占地小、操作簡單、耗時少等優(yōu)點，得到了越來越多的重視。然而，目前已開發(fā)的磁性分離材料還需要與大量傳統(tǒng)的絮凝劑進行復(fù)配后再使用[油田化學(xué),2010,27(3),328-332.]，否則分離效果不佳。但是復(fù)配大量的絮凝劑不僅增加了污水的處理成本，而且產(chǎn)生了大量的難處理污泥，對環(huán)境造成了二次污染。為此，需要進一步開發(fā)高效而廉價的新型磁性油水分離材料。從原理上講，在這一技術(shù)中，磁分離材料與油滴的相互作用直接決定著分離效果[石油鉆采工藝2011,33(2),108-110；CN102390880A]，針對油田污水的特性對磁性材料進行有效的表面修飾是決定整個技術(shù)成敗的關(guān)鍵[CN10242369B]。因此，對油田污水中油滴的表面特性進行深入分析，并依據(jù)其表面特性，對磁性材料進行有針對性的表面改性處理，就成為開發(fā)高效油水分離磁性材料的必由之路和技術(shù)難點所在。