[發明專利]采用磁性納米粒子修飾破乳菌用于強化乳狀液破乳的方法

有效

• 申請號: 201610098832.0
• 申請日: 2016-02-23
• 公開（公告）號: CN105727599B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 彭開銘;黃翔峰;殷萬;熊永嬌;張宇燕;王旭慧;林蘭娜;陸麗君;劉佳
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B01D17/05
• 分類號: B01D17/05
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 趙志遠

技術領域

本發明屬于油田化學領域，尤其是涉及一種采用磁性納米粒子修飾破乳菌用于強化乳狀液破乳的方法。

背景技術

原油開采、機械零件清洗等會產生大量的乳狀液以及乳狀液廢水，對乳狀液的破乳是其后續產品加工或水處理的前提。目前常見的破乳方式以投加聚氧乙烯、聚醚等化學破乳劑為主，此類化學破乳劑屬難降解有機物，隨分離出的廢水排放到環境中會引起環境污染。而近年來發展迅速的生物破乳劑雖具有高效低毒、可生物降解、能在極端條件下發揮活性等優點，但存在其生產成本較高、破乳速率較化學破乳劑低、殘留于脫出水相導致水相質量差及無法有效回收等問題。因此開發高效、易于回收并能重復使用的破乳劑成為了亟需解決的問題。

將具有磁響應的磁性納米粒子與破乳劑結合，在外加磁場的作用下加快液滴聚集聚并而從連續相中分離出來；簡單方便地回收破乳劑，顯著降低成本。目前已有將化學破乳劑分子結合到磁性納米粒子上，以強化破乳效果和回收化學破乳劑的報道。2012年，University of Alberta的研究者首次將化學破乳劑乙基纖維素修飾在磁性納米粒子上，在外磁場作用下提高了W/O型原油乳狀液(含水率為5％)的破乳速率，并可回收再破乳。隨后，國內有研究者將聚醚類化學破乳劑5010修飾在磁性納米粒子上，實現對O/W乳狀液(含油量0.1％)破乳效果的提高，并可回收破乳劑。

縱觀國內外相關領域的研究進展，目前利用磁性納米粒子強化乳狀液破乳的研究局限在將分子態的化學破乳劑修飾在磁性納米粒子上。已經報道的利用磁響應破乳的對象都屬于低分散相乳狀液，分散相比例小于5％。

發明內容

針對目前生物破乳菌破乳速率比較慢，脫出水相質量差的問題，本發明提供一種采用磁性納米粒子修飾破乳菌用于強化乳狀液破乳的方法。本方法將磁性納米粒子與破乳菌結合，在外加磁場作用下強化破乳菌的破乳速率和提高破乳質量。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種采用磁性納米粒子修飾破乳菌用于強化乳狀液破乳的方法，該方法包括以下步驟：

(1)制備并修飾磁性納米粒子；

(2)培養生物破乳菌；

(3)將磁性納米粒子結合在破乳菌表面，得到磁性破乳菌；

(4)磁性破乳菌在外磁場作用下對乳狀液進行破乳。

步驟(1)中，所述磁性納米粒子選自下述至少一種：四氧化三鐵納米粒子(M-Fe₃O₄)、三氧化二鐵納米粒子(M-Fe₂O₃)、表面修飾氨基官能團的四氧化三鐵納米粒子(M-Fe₃O₄@NH₂)、表面修飾萬古霉素的四氧化三鐵納米粒子(M-Fe₃O₄@Van)、表面修飾甘氨酸的四氧化三鐵納米粒子(M-Fe₃O₄@Gly)、表面修飾油酸的四氧化三鐵納米粒子(M-Fe₃O₄@OA)。

所述磁性納米粒子的粒徑為5～20nm。

步驟(2)所述生物破乳菌為細胞具有破乳活性的產堿桿菌、諾卡氏菌、棒狀桿菌、微球菌或紅球菌。

步驟(3)中，將磁性納米粒子結合在破乳菌表面采用渦旋振蕩實現，震蕩轉速為500rpm～2500rpm、震蕩時間為5s～90s。

步驟(3)中，所述磁性納米粒子為四氧化三鐵納米粒子時，四氧化三鐵納米粒子與生物破乳菌的質量比為0.05:1～1:1，所述磁性納米粒子為表面修飾氨基的四氧化三鐵納米粒子時，表面修飾氨基的四氧化三鐵納米粒子與生物破乳菌的質量比為0.01:1～1:1。

步驟(4)中，磁性破乳菌在乳狀液中的濃度在500～1000mg/L之間，破乳時間為2～6h。

步驟(4)中，在破乳管周圍外加磁場，具體為底部或側面加磁場，加磁場的時間為磁性破乳菌在乳狀液中預混1h后。

本發明首次提出將磁性納米粒子修飾在微米尺寸的破乳菌表面用于強化其破乳效能。本發明考察磁響應破乳菌破乳效能針對的W/O乳狀液分散相比例高達到60％。

與現有技術相比，本發明具有以下的優點和有益效果：

1、磁性納米粒子修飾到破乳菌表面，改變了菌體表面性質，可以強化乳狀液破乳效果。

2、磁性破乳菌在外磁場作用下可加快乳狀液液滴沉降的速度，縮短相分離的時間，提高破乳速率。