[發明專利]一種可循環、快速破乳的MIL-100(Fe)復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 202010215826.5
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111392813B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 周瑩;王銳;張瑞陽;張騫;范雷倚;黃澤皚
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C02F1/40
• 分類號: C02F1/40;B01D17/04;C02F101/32
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本發明提供一種可循環、快速破乳的MIL?100(Fe)復合材料的制備方法。本發明在室溫下，混合離子液體與Fe(Ⅲ)金屬鹽溶液，通過Fe³⁺與均苯三甲酸自組裝將離子液體封裝在MIL?100(Fe)的孔內，制備了以離子液體為正電荷載體錨定的MIL?100(Fe)復合材料。本發明制備的MIL?100(Fe)復合材料在30s內快速破乳，可實現乳化的含油廢水大通量處理；MIL?100(Fe)復合材料在多次使用后依然維持較高的破乳能力，可實現MIL?100(Fe)復合材料的重復利用，有利于降低乳化的含油廢水污染修復和石油工業中破乳應用的操作費用。因此，本發明在環境污染修復和石油工業等領域中具有重要的潛在應用價值。

技術領域

本發明涉及金屬有機骨架復合材料制備技術領域，尤其涉及一種可用于環境污染修復和石油化工等領域高效破乳劑的制備方法及應用。

背景技術

含油廢水污染是近年來廣泛被關注的一種水體污染。非乳化的油水混合物，可經過自發分離，然后通過燃燒、物理撇油、吸收和生物降解等形式從水體中去除。然而，乳化后的含油廢水具有更高的穩定性和更小的液滴尺寸而均勻分散在水中，導致乳化后的含油廢水更難從污染的水體中去除。為此，乳液分離是當前環境污染修復領域重點關注的領域之一；其中，破乳是一種重要的乳液分離技術和界面現象。并且，破乳也是石油工業中原油采出液脫水的重要工藝。因此，破乳是環境污染修復和石油工業共同關注的問題和面臨的挑戰。

化學破乳劑是最常見的破乳技術之一。大量文獻顯示，常規化學破乳劑通過超分子相互作用與穩定乳液的表面活性劑競爭吸附，破壞乳液界面的粘彈性降低界面張力而導致乳液液滴發生聚結。然而，超分子相互作用是一種弱的相互作用力，容易受到pH、鹽度和溫度等環境條件干擾，導致常規化學破乳劑的破乳性能降低。近年來，化學改性后的SiO₂、CaO、Fe₃O₄和碳材料等不溶性的異相破乳材料由于具有抗干擾能力強、可循環使用的特點而引起了研究者的關注。例如，黃翔峰等人[黃翔峰,劉婉琪,熊永嬌等.物理化學學報,2018,34(1),49-64]總結指出，破乳后的Fe₃O₄可在外加磁場作用下，迅速實現固液分離，進過簡單的再生以后即可重復使用。碳材料具有密度小的特點，在低劑量條件下即可實現有效破乳，并且可多次循環使用。此外，不溶性的異相破乳材料可避免常規破乳劑可因自身溶解性而造成的環境污染風險。因此，不溶性的異相破乳材料具有重要的應用價值。

金屬有機骨架(MOFs)材料是一類具有本征雙親性結構的聚合物晶體材料。MOFs結構中的極性節點可通過配位作用、離子交換、靜電作用等多種作用力與分子之間發生強烈地相互作用；并且，MOFs具有豐富的孔隙結構特點，有利于通過原位包埋、后期修飾等多種方式制備復合材料以改善其應用性能。專利文獻CN 110157471 A顯示，在磁性MOFs顆粒表面通過修飾化學破乳劑可實現高效的破乳；但是，該專利研究中的磁性MOFs僅作為載體材料。MIL-100(Fe)是一種代表性的MOFs，具有環境友好性和結構穩定性等特點，在污染物吸附、降解等環境領域有廣泛的研究。因此，MIL-100(Fe)在環境修復和工業應用領域有重要的價值。然而，目前將MOFs，特別是MIL-100(Fe)，作為本征破乳材料的研究報道幾乎空白。

綜上所述，MIL-100(Fe)具有破乳材料的結構特征，而關于MIL-100(Fe)的破乳研究相對缺乏。因此，將MIL-100(Fe)作為破乳材料而展開的研究，不僅可豐富不溶性異相破乳材料的種類，還可拓展MIL-100(Fe)作為功能性材料在環境污染修復和石油工業中的應用。

發明內容

針對現有關于破乳材料和MOFs技術和研究的不足，本發明提供一種可循環、快速破乳的MIL-100(Fe)復合材料的制備方法。該方法無需在MIL-100(Fe)表面修飾商用破乳劑，而在通過向MIL-100(Fe)孔結構中錨定電荷，達到調控MIL-100(Fe)的電荷量而制備MIL-100(Fe)復合材料；向乳液中加入電荷錨定的MIL-100(Fe)復合材料后即可實現快速破乳，并且在多次循環后仍保持較高的破乳效率。