[發明專利]一種聚合物改性磁性納米粒子及其合成裝置、方法和應用

在審

• 申請號: 202310093775.7
• 申請日: 2023-02-10
• 公開（公告）號: CN116272779A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 孫娜娜;沈莉莎;孫會娜;胡建波;馬玉麗
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: B01J19/18
• 分類號: B01J19/18;B01J20/30;B01J20/26;B01J20/28;C10G33/02
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

本發明提供一種聚合物改性磁性納米粒子及其合成裝置、方法和應用，采用水溶法合成陽離子聚丙烯酰胺接枝的四氧化三鐵磁性納米粒子Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@CPAM；最后，依次對比分析有/無微波作用下改性前后磁性納米粒子的破乳效果，以及微波輻射參數和改性磁性納米粒子濃度對微波破乳的促進效應。本發明涉及的合成裝置制作簡單、操作方便；微波具有效率高和速度快的優點，且陽離子聚丙烯酰胺改性的磁性納米粒子Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;@CPAM是一種無污染、不易燃、易回收、可反復多次循環使用的陽離子絮凝型磁性納米粒子，該物理化學方法的結合不僅能高效破乳，還能降低破乳成本、避免環境二次污染。

技術領域

本發明提供一種聚合物改性磁性納米粒子及其合成裝置、方法和應用，屬于破乳技術領域。

背景技術

我國稠油外輸標準是含水率低于1.0％，若不采取合理的破乳技術，將給集輸帶來一系列問題：如增加儲運的負擔，降低管線的使用壽命，導致高溫蒸餾設備嚴重腐蝕等。此外，采出液經油水分離后水相主要回灌地下或外排，如果處理不當，會對環境造成嚴重污染且增加經濟費用。因此，如何有效地處理稠油采出液已成為各大油田企業迫切需要解決的問題。

針對該難題，各油田普遍采用化學法、超聲波法、電脫水法及生物法等，這些技術都有各自的優勢和適用范圍，但針對稠油化學驅采出液，因復雜化學藥劑的存在，致使它們的脫水效果均不顯著。因而，探求高效、節能、環保的新型破乳技術，將具有廣闊的應用前景。

因微波加熱具有效率高、速度快、無污染和便于實現自動化控制等優點，近幾十年來引起了學者們廣泛關注。孫娜娜等對乳狀液進行微波破乳研究，結果發現，與常規加熱方式相比，微波破乳更快、且脫出水更清。Lv?et?al.探究了微波輻射功率對含油污泥破乳效率的影響，發現隨著輻射功率增加，破乳率先增大后減小。但是，單獨應用微波法往往達不到脫水標準，還需要與化學法聯合使用?？紤]到常規的化學破乳劑存在用量大、應用范圍受限、致使催化劑中毒等缺陷；且破乳后它們溶解在水相或油相中，會對環境產生二次污染；因此亟待尋求一種新型高效破乳劑解決以上問題。

磁性納米粒子除了具有納米粒子的表面效應和小尺寸效應外，還表現出顯著的磁響應性能、良好的穩定性、低生物毒性和循環使用性。因此，將磁性納米粒子應用于破乳的研究近年來受到廣泛關注。黃翔峰等證實了磁場作用下磁性納米粒子可牽引液滴遷移、加速液滴沉降、促使膜結構破裂，從而導致乳狀液失穩。Liu?et?al.發現隨著磁場強度的增加，偶極子遷移到磁場方向的數量增多，促使液體中心部位的渦流速度提高，進而有利于破乳。

綜合國內外研究現狀，有關微波破乳及磁性納米粒子破乳的研究雖較多，但鮮少涉及微波作用下磁性納米粒子的破乳研究。對微波-磁性納米粒子協同破乳開展了深入探究，發現只有在最優微波輻射參數范圍內，兩者才存在協同作用；且磁性納米粒子比表面積越大、疏水性越強、Zeta電位越高，破乳效率越大。然而，前期研究表明傳統磁性納米粒子與微波協同破乳存在用量大、脫出水渾濁、破乳效率仍有待提高的問題。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供了一種聚合物改性磁性納米粒子及其合成裝置、方法和應用，并將其應用于微波的協同破乳研究。

一種聚合物改性磁性納米粒子的合成裝置，包括設在水浴鍋內的三口燒瓶，三口燒瓶的第一個口設有帶導管的磨口玻璃塞，用于通過第一橡膠管連接氮氣瓶；三口燒瓶的第二個口設有帶導管的橡皮塞，用于連接攪拌器；三口燒瓶的第三個口設有帶導管的磨口玻璃塞，用于通過橡皮膠管連接水桶。

一種聚合物改性磁性納米粒子的制備方法，具體包括如下步驟：