[發(fā)明專利]納米蒙脫土活性劑以及制備方法、應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010905385.1
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN111994917A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設計）人: 鄧青春;方葉青;王耀國
• 申請（專利權）人: 寧波鋒成先進能源材料研究院有限公司
• 主分類號: C01B33/44
• 分類號: C01B33/44;C02F11/148;C10G1/00;B82Y40/00;C02F103/10
• 代理公司: 北京元周律知識產(chǎn)權代理有限公司 11540
• 代理人: 楊曉云

本申請公開了一種納米蒙脫土活性劑以及制備方法、應用。所述納米蒙脫土活性劑包括蒙脫土硅酸鹽片層和陽離子置換后的功能型表面活性基團；所述功能型表面活性基團修飾在所述蒙脫土硅酸鹽片層上；所述功能型表面活性基團包括親水端和親油端；所述親水端靠近所述蒙脫土硅酸鹽片層；所述親油端遠離所述蒙脫土硅酸鹽片層。本申請所提供的納米蒙脫土活性劑，利用天然蒙脫土的吸水溶脹性、離子交換性能以剝離性能，在蒙脫土硅酸鹽片層上通過離子交換載負表面活性劑，成功制備納米蒙脫土活性劑，具有使用表活劑濃度低，操作簡單，分離油泥效率高，石油回收率95％以上。

技術領域

本申請涉及一種納米蒙脫土活性劑以及制備方法、應用，屬于石油開采技術領域。

背景技術

石油工業(yè)在勘探、開發(fā)、煉化、儲運過程中，由于事故、跑滴漏等原因，經(jīng)常造成石油對土壤的污染。特別是在開采過程中，石油進入土壤后形成落地油泥，長期大量堆積。油污泥的主要來源是：落地油泥、清灌油泥、浮渣底泥。油污泥的化學成分復雜(主要是烴類、石油類、各類化學處理劑殘留物)、含油量高、可流動性差，未經(jīng)處理的油污泥直接排放會對環(huán)境造成嚴重污染，同時也是對石油資源的一種極大浪費。

目前，處理油污泥的方法有焚燒、熱解、萃取、生物處理和熱化學清洗等方法。比較眾多工藝方法，熱化學清洗法投資較少、安全可靠、節(jié)能環(huán)保，對油污泥處理應用最廣。

然而，現(xiàn)有的熱化學清洗法清除油污泥，都存在一定的問題，處理效率低，無法達到石油回收率95％以上；處理過程中使用大量的表活劑，成本增加，對后續(xù)水處理增加一定難度；簡單的表活劑或者破乳劑與其他材料的復配，耗時長。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種納米蒙脫土活性劑，該納米蒙脫土活性劑用于處理油污泥時，使用表活劑濃度低，操作簡單，效率高。

一種納米蒙脫土活性劑，所述納米蒙脫土活性劑包括蒙脫土硅酸鹽片層和陽離子置換后的功能型表面活性基團；

所述功能型表面活性基團負載在所述蒙脫土硅酸鹽片層上；

所述功能型表面活性基團包括親水端和親油端；

所述親水端靠近所述蒙脫土硅酸鹽片層；

所述親油端遠離所述蒙脫土硅酸鹽片層；

所述功能型表面活性基團來自季銨鹽表面活性劑。

具體地，蒙脫土晶體單個片層由Si—O四面體和Al—O八面體按照2:1的比例交替堆集而形成，Si—O四面體和Al—O八面體以共用一層氧原子而連接在一起。蒙脫土層間吸附有不同的陽離子，如鈉、鋰、銣、銫等原子。因此根據(jù)其層間吸附的陽離子不同而區(qū)分蒙脫土種類，其中鈉基蒙脫土含量最多，應用最廣。單片層蒙脫土厚度約1nm，其片層橫向長度約100nm，如圖1所示。

本申請中的納米蒙脫土活性劑，其作用機理是通過離子交換反應，增加季銨鹽表面活性劑在蒙脫土片層間的載負量和納米材料對表面活性劑的協(xié)同穩(wěn)定作用。由于蒙脫土硅酸鹽片層之間吸附有金屬陽離子，季銨鹽表面活性劑中的陽離子基團與這些金屬陽離子進行離子交換，從而形成本申請所述的納米蒙脫土活性劑。

功能型表面活性基團為季銨鹽表面活性劑的陽離子基團，功能型表面活性基團形成的層狀結(jié)構(gòu)，例如，甜菜堿遇水后形成的CH₃N⁺(CH₃)₂R陽離子基團，R可以是各種長鏈基團，羥基、羧基、磺酸基都可以。

本申請中的納米蒙脫土活性劑，“納米”是指蒙脫土活性劑為二維片層結(jié)構(gòu)，二維片層結(jié)構(gòu)的尺寸為納米級。二維片層結(jié)構(gòu)的尺寸為：厚度約為1nm，長度約為100nm，層間距是1-4nm，整體粒徑為100-300nm。

具體地，功能型表面活性基團與蒙脫土硅酸鹽片層之間具有化學作用力，此處化學作用力為靜電吸附力，范德華力，而非傳統(tǒng)的化學鍵能力。