[發(fā)明專利]可同時實現(xiàn)O/W與W/O乳液高效油水分離的磁性破乳劑的制備方法與應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2019-09-17
• 公開（公告）號: CN110613960B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂挺;吳艷;張棟;趙紅挺
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: B01D17/05
• 分類號: B01D17/05
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱亞冠

本發(fā)明涉及可同時實現(xiàn)O/W與W/O乳液高效油水分離的磁性破乳劑的制備方法與應(yīng)用。該方法通過水解縮合反應(yīng)同時將烷基硅烷與氨基硅烷錨定在Fe₃O₄@SiO₂磁性納米粒子表面，進而賦予磁性粒子優(yōu)異的界面活性與陽離子特性。該烷基硅氧烷與氨基硅氧烷混合修飾后的磁性粒子可均勻地分散于水相或油相中，當(dāng)其加入到乳化油水體系中后，在界面活性與靜電吸引力的驅(qū)動下可高效地吸附到油水界面上，并在磁場作用下迅速分離乳化油滴或水滴，最終可同時實現(xiàn)O/W與W/O乳液中的高效油水分離。本發(fā)明得到的磁性納米材料破乳效率優(yōu)異，在O/W與W/O乳液油水分離領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合成一種在水相與油相均能良好分散的，具有陽離子特性且界面活性優(yōu)異的磁性納米破乳劑，具體涉及一種可同時實現(xiàn)“油包水”乳液(W/O乳液)與“水包油”乳液(O/W乳液)高效油水分離的氨基硅烷與烷基硅烷混合修飾的磁性納米粒子的制備與應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著石油開采、儲運與加工的不斷推進，以及機械與食品加工等行業(yè)的不斷發(fā)展，產(chǎn)生了大量W/O乳液與O/W乳液。W/O乳液中的水分鹽分會增加泵、管線及貯罐的負(fù)荷，引起金屬表面腐蝕和結(jié)垢，甚至造成油類物質(zhì)后續(xù)加工過程中的催化劑中毒。而O/W乳液的排放不僅會造成油類資源的浪費，還會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，從資源有效利用與環(huán)境保護角度出發(fā)，對O/W乳液與W/O乳液進行高效油水分離均具有重大意義。

由于表面活性物質(zhì)的存在，乳化油滴或水滴十分穩(wěn)定。為分離乳化油滴或水滴，工業(yè)上通常會投加各種的化學(xué)破乳劑或絮凝劑，從而改變油水界面性質(zhì)，促進油滴或水滴聚并而實現(xiàn)油水分離；但是該過程耗時較長，破乳效率較低。近些年來，許多學(xué)者報道具有“超親水/水下超疏油”特性的過濾材料(濾膜、網(wǎng)格、織物、海綿)可有效分離水體中的乳化油滴，而具有“超疏水/超親油”特性的過濾材料可有效分離油相中的乳化水滴，但這些過濾材料在實際應(yīng)用中仍存在能耗高、易被污染、效果不可持久等缺陷。

Fe₃O₄磁性納米粒子制備簡單，表面易修飾，分離工藝簡單靈活，因此在乳化油水分離中的應(yīng)用前景十分廣泛。目前磁性納米材料在乳化油水分離的應(yīng)用主要包括以下兩方面：

(1)在O/W乳液中油水分離的應(yīng)用：采用油酸(EnergyFuels,2014,28,6172-6178，CN102390880A，CN108421533A)、反相破乳劑(CN103553181A)、聚乙烯吡咯烷酮(Environmental ScienceTechnology,2015,49,11729-11736)、殼聚糖(CN105950211A)、聚N-異丙基丙烯酰胺(ACS Applied MaterialsInterfaces,2014,6,13334-13338)、烷基硅氧烷(CN109096499A，CN105498696A)、氨基化合物(CN109350998A，CN104140141A，Applied Surface Science,2017,396:1604-1612)對磁性粒子進行表面修飾。所得粒子在水中有良好的分散性，并可從水相遷移到油滴表面，進而在磁場驅(qū)動下實現(xiàn)O/W乳液的油水分離。

(2)在W/O乳液中油水分離的應(yīng)用：采用乙基纖維素(EnergyFuels,2018,32,8078-8089，CN105817057A)、烷基硅氧烷(ChemPhysChem,2015,16,595-600，CN104073287A)對磁性粒子進行表面修飾，所得粒子在油相有良好的分散性，并可從油相遷移到水滴表面，同樣在磁場作用下實現(xiàn)了W/O乳液的快速破乳脫水。