[發明專利]用于油田污水的磁性納米水處理劑的制備方法

在審

• 申請號: 201710150237.1
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106830248A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 柳建新;謝澤輝;王同旺;彭田杰
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: C02F1/52
• 分類號: C02F1/52;C02F1/54;C02F1/56;C02F1/68;C02F103/10
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 馮超,陳家安

技術領域

本發明涉及油田污水回收處理技術領域，具體地指一種用于油田污水的磁性納米水處理劑的制備方法。

背景技術

油田污水包括廢棄鉆井液、油田作業污水、油田采出水、壓裂返排液等含油污水。這些污水除含有少量原油外一般含有固體懸浮物、高分子聚合物、乳化劑等，這些物質會增強污水中水包油乳狀液的穩定性，因而難以進行凈化處理。目前除油技術中氣體懸浮法、重力分離法等只能去除尺寸較大的懸浮油和分散油；而膜分離法存在能耗高、處理量小、膜壽命短等不足。添加絮凝劑等化學藥劑除油是目前進行深度除油的主要方法，如專利CN201510897969.8公開了一種咪唑類季銨鹽陽離子絮凝劑及其制備方法；如專利CN02132426.3公開了一種用于油田含油污水低溫處理的絮凝劑，該體系由陽離子聚合物和四氯化鈦復合而成；如專利CN105016495A公開了“一種油田污水的處理方法”；如專利CN106365221A公開了一種季銨鹽陽離子表面活性劑復配物作為除油劑；如專利CN105461081A公開了一種微生物-羧甲基纖維素鈉復合型絮凝劑用于污水除油；專利CN104973672A公開了一種多種單體共聚而成的高分子絮凝劑的制備過程等。目前常用的絮凝劑主要為陽離子聚合物類，但普遍存在藥劑投放量大、污泥產量高和絮凝物沉降速度慢、水處理劑無法回收等不足。

近年來，磁性材料與常規絮凝劑進行復配并結合磁分離技術得到廣泛的研究，磁性材料主要用于加快絮凝物的沉降速度。專利CN201510408911.2公開了一種通過表面功能化的四氧化三鐵磁性微球與丙烯酰胺單體、含有季胺鹽基的陽離子單體及含磺酸基或羧基的陰離子單體發生聚合反應制備的粒徑為350-450nm核殼磁性水處理劑，可用于降低油田污水中無機鹽含量，但除油效果未知；專利CN201410339063.X公開了一種由100-200目鐵粉和常規絮凝劑復配獲得的強化混凝劑制備方法，結合磁分離裝置可加快絮凝物的沉淀，藥劑加入量為150Kg/m³左右時可將污水中原油含量降低到50mg/L，但其配方組成較為復雜，藥劑用量過大；專利CN201410370352.6公開了一種氨基酸表面修飾的復合磁性微納米顆粒制備方法，除油率在90％左右，由于氨基酸反應活性低，對磁性納米粒子改性程度僅在75％以下，影響了除油率的提高；專利CN201310281632.5公開了一種粒徑為10-20nm的磁性納米粒子輔助除油的凈水劑，除油率可達到95％左右，但未公開粒子完整的制備方法及相關的實施方法。專利CN200810236222.8公開了一種將常規水處理劑聚合氯化鋁包覆在2.5nm的磁性納米粒子表面制備的水處理劑，但制備較為復雜，且未介紹其具體適用的水處理環境，對油田污水的除油效果未知；專利CN201410230243.4公開了一種將常規絮凝劑與磁性納米粒子進行復配用于去除三次采油污水中的陰離子聚丙烯酰胺，但磁性納米粒子未經過表面改性，僅用于強化絮凝物分離，且除油效果未知。

發明內容

本發明針對現有技術不足，提供了一種用于油田污水的磁性納米水處理劑的制備方法；該方法將粒徑小于100nm的磁性納米粒子作為磁種，然后將具有絮凝和破乳功能的嵌段聚醚在磁種表面進行化學接枝改性。磁性納米粒子由于具有很大的比表面積可在乳化油滴表面快速吸附，并且更小的粒徑可大幅度提高粒子的超順磁特性，有利于在強磁場作用下迅速進行油水分離；而粒子表面的嵌段聚醚可進一步將絮凝物中的殘余水分進一步破乳分離，從而實現高效除油和降低油泥中的水分。該水處理劑有效解決了復配型磁性水處理劑破乳能力較低、難以完全分離絮凝物和處理時間較長的不足，具有較好的應用前景。

為實現上述目數，本發明提供的一種用于油田污水的磁性納米水處理劑的制備方法，包括以下步驟：

1)將Fe₃O₄磁性納米顆粒置于水中，調節pH至5～7，超聲分散；得到含有Fe₃O₄磁性納米顆粒的水溶液；

2)將含有Fe₃O₄磁性納米顆粒的水溶液置于容器中攪拌，并將容器置于恒溫水浴中保溫，然后逐步滴加油酸鈉溶液，滴完后繼續攪拌20～40min，降溫至45～55℃，得到混合物；

3)向混合物中加入嵌段聚醚類改性劑水溶液，在溫度為45～55℃條件下攪拌0.5～2h，即得到納米磁性水處理劑。

進一步地，所述步驟1)中，Fe₃O₄磁性納米顆粒的粒徑為20～100nm。