一种纳米破乳剂、制备方法及应用与流程

1.本发明属于含油污泥处理技术领域，具体涉及一种纳米破乳剂、制备方法及应用。


背景技术：

2.在石油生产中，含油污泥的产生量不断的上升。含油污泥呈一种稳定的油包水(w/o)乳化状态，常用的离心分离脱水困难，导致回收油品的品质不好，需要破乳、降粘以提高脱水率和除杂率。根据乳状液破坏的作用历程，bansbash和wasan认为理想的破乳剂应具备下列各项条件：(1)较强的表面活性，表面活性剂高于天然乳化剂的破乳剂分子能很快优先吸附在油水界面上，取代天然乳化剂分子，降低液滴的界面张力和界面膜强度；(2)良好的润湿性能，有良好润湿能力的破乳剂分子向乳化液滴扩散并渗透过固体之间的保护层，易吸附在固体粒子的表面，如沥青粒子、石蜡微粒、粘土颗粒和金属盐粒子等，降低它们的表面能，改变表面的润湿性能，破坏保护层上粒子之间的结构，使界面膜的强度降低而破裂；(3)好的破乳剂在油水两相有一定的溶解度；(4)破乳剂界面吸附越多，破乳效果越好。广泛被认可的破乳机理主要为顶替或置换、反向作用、反离子作用以及聚结絮凝和分散增溶。
3.然而，由于其特殊的赋存状态，其比原油乳状液更难以破解。而破乳剂的种类不多，根据分子量分为低分子破乳剂，高分子破乳剂、超高分子破乳剂及复配破乳剂，其中适应性较广泛、效果较好的为复配破乳剂。从化学类型上看，主要是以非离子的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物为主，新类型破乳剂研究进展缓慢，只是在传统破乳剂的基础上进行改性，主要为：“改头、换骨、加骨、扩链、接枝、交联、复配”等，这样不仅筛选破乳剂效率低，而且效果也不稳定。因此急需一种新型破乳剂，对乳化严重的含油污泥进行破乳。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种纳米破乳剂、制备方法及应用，通过将自制微乳液与溶剂混合形成纳米破乳剂，利用纳米尺寸易吸附在油水界面和颗粒表面，并且具有双亲性及降粘、润湿、渗透、增溶作用，对含油污泥进行有效破乳，从而较为容易的脱除含油污泥中油和水。
5.本发明采取的技术方案是：
6.一种纳米破乳剂，其特征在于，由微乳液、水和溶剂复配而成；所述溶剂被微乳液包覆；所述微乳液为粒径小于100nm的淡黄色水溶液，ph为8～9，界面张力小于10-3
mn/m。
7.进一步的，所述微乳液与所述溶剂的质量比为1～5:1。
8.进一步的，水的含量为10～20wt％。
9.进一步的，所述微乳液的含量为40～70wt％。
10.进一步的，所述溶剂选自乙酸乙酯、溶剂油、石油醚中的至少一种。
11.进一步的，所述微乳液由表面活性剂、水相和油相按照1：1～3.5：1～3的质量比组成。
12.一般的微乳液的组分由表面活性剂、助表面活性剂、水相和油相组成，组分比例固
定，助表面活性剂的作用是稳定体系，增加油相的亲水性，但当油相和表面活性剂比例改变时，体系会不稳定，发生分层，因此，一般只能与水混溶；本技术的微乳液是一种为了达到能与水、溶剂混溶的中间原料，除了需要界面张力保持在一定范围并且具有澄清透明的均一性外观，更加强调的是良好的润湿、渗透、增溶作用，因此不含助表面活性剂(若像常规微乳液那样含有助表面活性剂，则上述性能会大打折扣，而且也无法继续与溶剂混溶)。相比于普通微乳液，该原料能与溶剂混溶。这是本技术与普通微乳液的不同之处，正是有了这样的性能，进而可以与水或溶剂混溶，在含油污泥中取得了良好的脱油脱水效果。
13.进一步的，所述表面活性剂由十二烷基苯磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺按照1～8：1～4：1～4的质量比构成。
14.进一步的，所述油相为轻质白油。
15.一种纳米破乳剂的制备方法，将配制好的微乳液与水(该处所说的水是指组成纳米破乳剂的水，不是微乳液中的水相)混溶，之后在40～70℃下，以300r/min的转速搅拌条件下，缓慢滴加溶剂，加完之后再搅拌20～30min，得到所述纳米破乳剂。
16.一种纳米破乳剂在含油污泥中的应用，其特征在于，将所述纳米破乳剂与含油污泥混合，加热并搅拌，脱出含油污泥中的油和水；其中，加热至60℃～70℃，搅拌时间30～60min；所述含油污泥与纳米破乳剂的质量比为100～200：1。
17.本发明的有益效果：
18.本发明的纳米破乳剂中，溶剂对含油污泥具有很好的降粘、溶解作用，而微乳液具有超低的界面张力及良好的润湿、渗透和增溶能力。微乳液包覆在溶剂液滴周围，介导溶剂吸附在含油污泥颗粒表面，能够打破油泥水界面膜，进入微孔，渗透聚合物的包裹，使含油污泥中粘度较大的吸附油发生脱附或破乳，并破坏胶体粒子族(团)的稳定性，释放出束缚水。
19.纳米破乳剂良好的降粘、渗透、增溶作用，具有显著的脱除含油污泥中油和水的效果。本发明脱除含油污泥中油和水的纳米破乳剂，生产工艺要求低，简单易操作，成本低，无二次污染。所述纳米破乳剂的除油率为78.96％～90.95％，除水率为39％～50％，高于传统方法的除油出水效率。
具体实施方式
20.本技术实施例的含油污泥来源于炼化厂。利用共沸蒸馏法将含油污泥中的水分蒸出冷凝后，通过读数计算出含水率，含油率通过红外测油仪测试。其中，受试含油污泥的含油率为21％，含水率63％，含固16％。
21.在应用之前，先配制微乳液。
22.配方一：在40ml水中加入4g椰子油脂肪醇二乙醇酰胺，5g十二烷基苯磺酸钠和4g烷基酚聚氧乙烯醚，搅拌溶解后再加入20g轻质白油，搅拌均匀，得到微乳液原料一。测定性能为：粒径76nm，ph为9，界面张力为0.0008mn/m。
23.配方二：在40ml水中加入2g椰子油脂肪醇二乙醇酰胺，8g十二烷基苯磺酸钠和2g烷基酚聚氧乙烯醚，搅拌溶解后再加入15g轻质白油，搅拌均匀，得到微乳液原料一。测定性能为：粒径89nm，ph为8，界面张力为0.0009mn/m。
24.配方三：在40ml水中加入2.5g椰子油脂肪醇二乙醇酰胺，5g十二烷基苯磺酸钠和
5g烷基酚聚氧乙烯醚，搅拌溶解后再加入15g轻质白油，搅拌均匀，得到微乳液原料一。测定性能为：粒径93nm，ph为9，界面张力为0.0009mn/m。
25.经过对比，发现配方一性能最优，在下面的应用中，以配方一的微乳液为原料配制纳米破乳剂。
26.实施例1
27.(1)在5ml清水中加入微乳液10g，搅拌均匀后，再加入5g乙酸乙酯和5g溶剂油，40℃、300r/min搅拌25min，得到纳米破乳剂；
28.(2)向含油污泥中加入1％所述纳米破乳剂；
29.(3)在60℃加热条件下搅拌60min；
30.微乳液：溶剂＝1:1的质量比；含油污泥与纳米破乳剂的质量比为100:1。
31.加入纳米破乳剂处理后，剩余含油率4.42％，剩余含水率38.43％，除油率78.96％，除水率39％。
32.实施例2
33.(1)在5ml清水中加入微乳液15g，搅拌均匀后，再加入5g乙酸乙酯和5g溶剂油，50℃、300r/min搅拌25min，得到纳米破乳剂；
34.(2)向含油污泥中加入1％所述纳米破乳剂；
35.(3)在65℃加热条件下搅拌30min；
36.微乳液：溶剂＝1.5:1的质量比；含油污泥与纳米破乳剂的质量比为100:1。
37.加入纳米破乳剂处理后，剩余含油率3.14％，剩余含水率37.17％，除油率85.03％，除水率41％。
38.实施例3
39.(1)在5ml清水中加入微乳液20g，搅拌均匀后，再加入5g溶剂油，60℃,300r/min搅拌20min，得到纳米破乳剂；
40.(2)向含油污泥中加入1％所述纳米破乳剂；
41.(3)在65℃加热条件下搅拌40min；
42.微乳液：溶剂＝4:1的质量比；含油污泥与纳米破乳剂的质量比为100:1。
43.加入纳米破乳剂处理后，剩余含油率2.36％，剩余含水率35.91％，除油率为88.76％，除水率43％。
44.实施例4
45.(1)在5ml清水中加入微乳液25g，搅拌均匀后，再加入5g石油醚和5g溶剂油，55℃、300r/min搅拌30min，得到纳米破乳剂；
46.(2)向含油污泥中加入0.5％所述纳米破乳剂；
47.(3)在60℃加热条件下搅拌30min；
48.微乳液：溶剂＝2.5:1的质量；含油污泥与纳米破乳剂的质量比为200:1。
49.加入纳米破乳剂处理后，剩余含油率2.87％，剩余含水率33.39％，除油率为86.33％，除水率为47％。
50.实施例5
51.(1)在5ml清水中加入微乳液25g，搅拌均匀后，再加入5g乙酸乙酯和5g石油醚，70℃、300r/min搅拌30min，得到纳米破乳剂；
52.(2)向含油污泥中加入0.5％所述纳米破乳剂；
53.(3)在60℃加热条件下搅拌30min；
54.微乳液：溶剂＝2.5:1的质量比；含油污泥与纳米破乳剂的质量比为200:1。
55.加入纳米破乳剂处理后，剩余含油率1.9％，剩余含水率31.5％，除油率为90.95％，除水率为50％。
56.实施例6
57.(1)在5ml清水中加入微乳液25g，搅拌均匀后，再加入5g乙酸乙酯，55℃、300r/min搅拌30min，得到纳米破乳剂；
58.(2)向含油污泥中加入0.8％所述纳米破乳剂；
59.(3)在60℃加热条件下搅拌50min；
60.微乳液：溶剂＝5:1的质量比；含油污泥与纳米破乳剂的质量比为125:1。
61.加入纳米破乳剂处理后，剩余含油率2.28％，剩余含水率32.76％，除油率为89.12％，除水率为48％。

技术特征：
1.一种纳米破乳剂，其特征在于，由微乳液、水和溶剂复配而成；所述溶剂被微乳液包覆；所述微乳液为粒径小于100nm的淡黄色水溶液，ph为8～9，界面张力小于10-3
mn/m。2.如权利要求1所述的纳米破乳剂，其特征在于，所述微乳液与所述溶剂的质量比为1～5:1。3.如权利要求1所述的纳米破乳剂，其特征在于，水的含量为10～20wt％。4.如权利要求1所述的纳米破乳剂，其特征在于，所述微乳液的含量为40～70wt％。5.如权利要求1所述的纳米破乳剂，其特征在于，所述溶剂选自乙酸乙酯、溶剂油、石油醚中的至少一种。6.如权利要求1所述的纳米破乳剂，其特征在于，所述微乳液由表面活性剂、水相和油相按照1：1～3.5：1～3的质量比组成。7.如权利要求6所述的纳米破乳剂，其特征在于，所述表面活性剂由十二烷基苯磺酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺按照1～8：1～4：1～4的质量比构成。8.如权利要求6所述的纳米破乳剂，其特征在于，所述油相为轻质白油。9.如权利要求1～8所述的任一一种纳米破乳剂的制备方法，其特征在于，将配制好的微乳液与水混溶，之后在40～70℃下，以300r/min的转速搅拌条件下，缓慢滴加溶剂，加完之后再搅拌20～30min，得到所述纳米破乳剂。10.如权利要求1～8所述的任一一种纳米破乳剂在含油污泥中的应用，其特征在于，将所述纳米破乳剂与含油污泥混合，加热并搅拌，脱出含油污泥中的油和水；其中，加热至60℃～70℃，搅拌时间30～60min；所述含油污泥与纳米破乳剂的质量比为100～200：1。

技术总结
一种纳米破乳剂，由微乳液、水和溶剂复配而成；所述溶剂被微乳液包覆；所述微乳液为粒径小于100nm的淡黄色水溶液，pH为8～9，界面张力小于10-3


技术研发人员：马健波 李楠楠 王建华 袁志杰
受保护的技术使用者：西安融青纳米生物科技有限公司
技术研发日：2023.01.12
技术公布日：2023/7/11