本發(fā)明涉及高分子功能材料領(lǐng)域,具體涉及一種非離子表面活性劑的疏水性脫除劑及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù):
1、許多從地下儲層開采出來的原始天然氣含有h2s、有機硫等雜質(zhì),不能直接使用,必須經(jīng)脫硫凈化合格后才能成為可以使用的商品天然氣,商品天然氣規(guī)定了硫的含量,總硫指標(biāo)目前要求≤20mg/m3。
2、必須采用有機硫脫除技術(shù)將產(chǎn)品天然氣中的有機硫含量控制得很低才能達到總硫≤20mg/m3的指標(biāo)要求。所以,天然氣凈化領(lǐng)域?qū)τ袡C硫脫除技術(shù)和有機硫脫除溶液的需求迅速增大。
3、環(huán)丁砜是有機硫的優(yōu)良溶劑,對有機硫脫除率高,環(huán)丁砜被作為脫除天然氣中有機硫的首選溶劑。使用環(huán)丁砜和以環(huán)丁砜為基礎(chǔ)的物理化學(xué)類脫硫溶液的凈化廠迅速增多。
4、脫硫溶液在凈化天然氣過程中容易受上游開采作業(yè)殘余物污染變質(zhì),脫硫溶液受污染發(fā)泡是天然氣凈化生產(chǎn)過程中最常見和普遍的問題,是制約天然氣凈化過程穩(wěn)產(chǎn)、上產(chǎn)的主要因素,所以,能脫除脫硫溶液中致泡性污染物恢復(fù)脫硫溶液性能的胺液復(fù)活技術(shù)是保障天然氣凈化廠平穩(wěn)生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。但是,現(xiàn)有胺液復(fù)活技術(shù)用于環(huán)丁砜和以環(huán)丁砜為基礎(chǔ)的物理化學(xué)脫硫溶液時,不能有效分離其中的致泡物,脫硫溶液受污染發(fā)泡導(dǎo)致產(chǎn)品天然氣質(zhì)量不合格、天然氣凈化裝置運行不平穩(wěn)、停產(chǎn)等問題得不到解決,嚴重影響正常生產(chǎn)。所以,天然氣凈化領(lǐng)域?qū)Νh(huán)丁砜中致泡物脫除技術(shù)的需求非常急迫。
5、天然氣開采作業(yè)殘余物中的各種表面活性劑是導(dǎo)致脫硫溶液發(fā)泡的原因,例如泡排、破乳、緩蝕、鉆井、驅(qū)油劑中都有非離子表面活性劑,要解決脫硫溶液發(fā)泡問題,必須將這些表面活性劑脫除。
6、陰、陽離子表面活性劑能在水溶液中電離,其電離性與環(huán)丁砜有很大差異,且環(huán)丁砜中加入水后,陰、陽離子表面活性劑分子與環(huán)丁砜分子的相互作用力變?nèi)?,所以研發(fā)環(huán)丁砜中陰、陽離子表面活性劑的脫除劑可以從這些性質(zhì)差異找到技術(shù)突破口;但是,非離子表面活性劑的極性、磁性、電離性、有機性和無機性等吸附特性與環(huán)丁砜分子極其相近,與環(huán)丁砜分子之間的親和力非常強,萃取非離子表面活性劑選擇環(huán)丁砜非常合適,但是反過來要從環(huán)丁砜中分離出非離子表面活性劑就非常難?,F(xiàn)有的各種吸附材料對環(huán)丁砜和非離子表面活性劑的吸附?jīng)]有選擇性,在有高濃度環(huán)丁砜(物理化學(xué)類脫硫溶液中的環(huán)丁砜濃度是非離子表面活性劑濃度的50倍及以上)共存的情況下,非離子表面活性劑脫除率極低<10%,采用蒸餾法脫除率也很低<30%。又因為幾百個ppm的表面活性劑就能使脫硫溶液嚴重發(fā)泡,對脫硫溶液中表面活性劑的脫除深度要求很高,原本環(huán)丁砜與表面活性劑的分離就很難實現(xiàn),要求深度脫除更是難題。所以環(huán)丁砜在天然氣凈化領(lǐng)域已使用多年,其受污染發(fā)泡后如何復(fù)活的問題一直未能解決,只能采用置換新溶劑的方法恢復(fù)生產(chǎn),被置換出裝置的受污染溶液當(dāng)成廢液處置,僅一套脫硫裝置因受污染產(chǎn)生的廢液通常高達四百余噸,因為環(huán)丁砜類脫硫溶液有機物含量高達70%及以上,還含有硫化氫等有毒成分,屬于危廢處置難度和費用都非常大,給凈化廠造成了很大的經(jīng)濟負擔(dān)和環(huán)保壓力。
7、現(xiàn)有變質(zhì)環(huán)丁砜的凈化技術(shù)有離子交換分離法、沉淀分離法、活性炭吸附法、分解法。1)離子交換分離法,采用陰離子交換樹脂凈化變質(zhì)環(huán)丁砜,如專利us5053137、cn1230545a、cn1644581a、cn1076726c、cn1125063c、cn111111306a、cn1861594a等。其中所使用的陰離子交換樹脂是含伯、仲胺基或季銨基的苯乙烯-二乙烯苯聚合物,陰離子交換樹脂只能脫除溶液中離子狀態(tài)的物質(zhì),非離子表面活性劑在水中和環(huán)丁砜中都不電離,所以不能被離子交換樹脂脫除。2)沉淀分離法,如專利us4820849將多元酸或多元酸酐加入到環(huán)丁砜溶劑中與酸性雜質(zhì)形成固體沉淀;堿吸附分離法,如日本專利特開平7-278316、cn1634917a、cn106957297a,采用堿金屬或堿土金屬的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽吸附環(huán)丁砜中的酸性雜質(zhì)。這兩種方法只能脫除環(huán)丁砜中的酸性雜質(zhì),非離子表面活性劑不是酸性物質(zhì),所以采用這兩種方法都不能脫除非離子表面活性劑。3)活性炭吸附法,日本專利特開平7-101953采用活性炭和微小纖維狀天然纖維素除去懸濁微粒子及溶解離子型雜質(zhì)?;钚蕴繉Νh(huán)丁砜和非離子表面活性劑的吸附?jīng)]有選擇性,選吸比<2,環(huán)丁砜類脫硫溶液中環(huán)丁砜濃度遠高于非離子表面活性劑,因濃度優(yōu)勢會先于非離子表面活性劑占據(jù)活性炭吸附表面使其很快飽和,從而導(dǎo)致非離子表面活性劑脫除率低于<10%。4)分解法,cn213885678u通過加入單乙醇胺將環(huán)丁砜部分酸性物質(zhì)進行分解,非離子表面活性劑是不能被單乙醇胺分解的,所以也不適用。
8、現(xiàn)有變質(zhì)脫硫溶液的凈化技術(shù)有:離子交換法、電滲析法、減壓蒸餾法、活性炭吸附分離法和致泡性雜質(zhì)脫除技術(shù)。這些技術(shù)中,離子交換法、電滲析法只能脫除脫硫溶液中的鹽類雜質(zhì),如us6517700、us5162084、us5788864、cn1733355a、cn1230545a、cn102189008a;減壓蒸餾法的環(huán)丁砜損失率高,非離子表面活性劑的脫除率也很低;活性炭吸附分離法和由西南油氣田分公司自主研發(fā)的致泡性雜質(zhì)脫除技術(shù),因?qū)Νh(huán)丁砜和非離子表面活性劑的吸附?jīng)]有選擇性,對非離子表面活性劑脫除率低于<10%。
9、目前非離子表面活性劑廢水的處理方法主要包括泡沫分離法、吸附法、生物法、微電解法、fenton氧化法等。泡沫分離法是較為常用的一種物理方法,通過鼓泡分離泡沫以除去泡沫中的非離子表面活性劑,該方法具有操作簡便的優(yōu)點,也能達到分離非離子表面活性劑的目的。然而,對于發(fā)泡嚴重的環(huán)丁砜脫硫溶液,鼓泡后整個溶液發(fā)泡,泡沫分離除去后,環(huán)丁砜也損失百分之八九十了。如專利cn107935236a用吸附材料微粒吸附廢水里的表面活性劑,然后鼓泡讓吸附表面活性劑的吸附材料微粒在廢水液面上富集后除去。吸附材料微粒包括二氧化硅、碳酸鈣、硫酸鈣、活性炭微粒、磁鐵礦粉、赤鐵礦粉、二氧化鈦、黏土礦、粉煤灰或磷礦尾礦粉,以及通過濕化學(xué)合成的四氧化鐵、二氧化硅、氧化鈦、氧化鋅金屬氧化物納米微粒,表面被氨基或羧基修飾的二氧化硅、二氧化鈦,以及聚苯乙烯樹脂微粒、酚醛樹脂微?;蛎馨窐渲⒘?,未改性的聚苯乙烯樹脂微粒、未改性的酚醛樹脂微?;蛭锤男缘拿馨窐渲⒘?。這些吸附材料對環(huán)丁砜和非離子表面活性劑都沒有選吸性,不僅對環(huán)丁砜中非離子表面活性劑的脫除率低,而且環(huán)丁砜損失大。吸附法,《改性粉煤灰處理非離子表面活性劑廢水的研究》文獻中介紹了,采用鹽酸、硫酸等試劑對粉煤灰進行改性,制得粉煤灰吸附混凝劑,再采用改性粉煤吸附混凝劑對含非離子表面活性劑烷基苯酚聚氧乙烯醚的廢水進行處理,其結(jié)果表明,改性處理后的粉煤灰對含烷基苯酚聚氧乙烯醚濃度為300~1800mg/l的廢水具有良好的吸附性能;然而改性處理過程需要投加鹽酸、硫酸等試劑,在廢水處理中將會使鹽酸、硫酸流入廢水造成二次污染,增加廢水后續(xù)處理難度。這種會造成二次污染的方法用于環(huán)丁砜更加不行,鹽酸、硫酸引入環(huán)丁砜不僅會造成腐蝕問題,還會導(dǎo)致其脫硫性能變差甚至完全失效,所以不適用。生物法是利用微生物以非離子表面活性劑作為碳源利用,從而降解廢水中非離子表面活性劑的一種方法,環(huán)丁砜等也是有機物,會同時被降解,所以不適用。微電解法是基于電化學(xué)原理,通過在廢水中形成電極反應(yīng)使非離子表面活性劑發(fā)生催化氧化分解、混凝、吸附、絡(luò)合及置換等反應(yīng),使污染物迅速去除;fenton氧化法是利用fenton試劑中亞鐵離子為催化引發(fā)劑,在其作用下h2o2產(chǎn)生大量自由基,進一步加速自由基鏈的引發(fā)反應(yīng),從而使廢水中的非離子表面活性劑進行快速降解去除的一種方法。這兩種方法通常聯(lián)合使用,如專利cn110357357a,cn1508077a,cn104310665,cn109626675a。這些方法需要先加酸將ph調(diào)節(jié)至0.5~5,然后引入了鐵離子和亞鐵離子,這些都不適用于環(huán)丁砜,因為加酸會降低其脫硫性能甚至完全失效,增大其腐蝕性,鐵離子和亞鐵離子與硫化氫接觸后產(chǎn)生沉淀會導(dǎo)致脫硫裝堵塞。
10、綜上所述,現(xiàn)有技術(shù)對環(huán)丁砜中非離子表面活性劑的脫除率都很低<30%,對環(huán)丁砜和非離子表面活性劑的脫除沒有選擇性(選脫比<2),環(huán)丁砜損失率高,有的技術(shù)還會引入新雜質(zhì)進入溶液使其脫硫性能變差、腐蝕性增大的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的一個目的在于提供一種非離子表面活性劑的疏水性脫除劑及其制備方法。本發(fā)明的疏水性脫除劑對非離子表面活性劑和環(huán)丁砜具有高選擇性,可實現(xiàn)對含有砜胺溶液中的非離子表面活性劑的脫除。
2、本發(fā)明的另一個目的在于提供一種所述非離子表面活性劑的疏水性脫除劑的應(yīng)用,尤其是在砜胺溶液中非離子表面活性劑的深度脫除中的應(yīng)用。
3、為了實現(xiàn)以上目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
4、本發(fā)明一方面提供非離子表面活性劑的疏水性脫除劑的制備方法,其中,所述制備方法包括以下步驟:
5、將丙烯酸酯單體、脂肪族雙烯交聯(lián)劑和致孔劑在水中懸浮共聚,得到多孔聚合物微球;將所述多孔聚合物微球加入硼酸溶液中浸泡以負載硼酸,之后將微球濾出、烘干;
6、用溶膠涂敷負載有硼酸的多孔聚合物微球的表面,然后陳化得到所述疏水性脫除劑;
7、所述溶膠由硅酸酯與烷氧基硅通過溶膠凝膠法制備而得,其中所述烷氧基硅的結(jié)構(gòu)式為其中,r1為c1-c10的烷基,r2為c5-c20的氟代烷基。
8、具體的,多孔聚合物微球孔道內(nèi)的活性組分硼酸可與進入的非離子表面活性劑進行絡(luò)合,而不會與環(huán)丁砜絡(luò)合,從而實現(xiàn)對二者的選擇性吸附,實現(xiàn)環(huán)丁砜中非離子表面活性劑的深度脫除,環(huán)丁砜損失率低;同時可保證脫除環(huán)丁砜中非離子表面活性劑后不引入新的雜質(zhì)。進一步使用溶膠改性包覆為疏水性,對水分子有排斥作用,將其應(yīng)用于砜胺脫硫溶液中非離子表面活性劑的脫除時,大幅降低了脫除劑內(nèi)硼酸與脫硫溶液中水分子的接觸幾率,又因膠體的高有機分子透過率能保證非離子表面活性劑分子穿過膠體與硼酸接觸被脫除。
9、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,所述硅酸酯為正硅酸乙酯。
10、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,所述烷氧基硅中,r1為c1-c5的烷基,r2為c9-c17的氟代烷基。
11、在本發(fā)明的一些實施方案中,更優(yōu)選地,r1為甲基、乙基或丙基。
12、在本發(fā)明的一些實施方案中,更優(yōu)選地,r2為九氟己基、十三氟辛基或十七氟癸基。
13、在本發(fā)明的一些實施方案中,最優(yōu)選地,r2為十七氟癸基。
14、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,所述丙烯酸酯單體的結(jié)構(gòu)式為:
15、
16、其中r為c1~c5的烷基;優(yōu)選地,所述丙烯酸酯單體為丙烯酸甲酯或丙烯酸己酯,更優(yōu)選為丙烯酸己酯。
17、環(huán)丁砜對鏈烷烴類分子親和力弱,對芳烴分子親和力強,因此本發(fā)明未選擇常用的苯乙烯作為單體,而是以丙烯酸酯為單體。同時,丙烯酸酯中的酯基對環(huán)丁砜有一定的吸附作用,但烷基對酯基吸附環(huán)丁砜的作用有屏蔽效應(yīng),烷基碳原子數(shù)目越多,屏蔽效應(yīng)越大,不過烷基數(shù)目過大,在聚合反應(yīng)時可能會生成較長的聚丙烯酸酯鏈段,和線型丙烯酸酯均聚物,使制備出的脫除劑在使用過程中出現(xiàn)抱團結(jié)塊現(xiàn)象。其中,丙烯酸己酯分子中的烷基數(shù)可以最好地兼顧解決以上兩個問題,既滿足屏蔽效應(yīng)足夠大對環(huán)丁砜吸附作用極弱,又不會出現(xiàn)脫除劑在使用過程中抱團結(jié)塊現(xiàn)象。因此,本發(fā)明的丙烯酸酯單體優(yōu)選為丙烯酸己酯。
18、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,所述脂肪族雙烯交聯(lián)劑為二甲基丙烯酸乙二醇酯。
19、本發(fā)明的聚合物脫除劑選擇脂肪族雙烯為交聯(lián)劑,未選用常規(guī)的含苯基的二乙烯苯為交聯(lián)劑,因為苯基會吸附環(huán)丁砜。優(yōu)選二甲基丙烯酸乙二醇酯可使共聚物的溶脹度增大,最后所制得的聚合物的鏈間距離,有利于分子量較大的非離子表面活性劑的滲入。
20、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,所述致孔劑選自異辛醇、正癸烷、癸醇、2-乙基-1-己酸中至少一種。
21、采用的異辛醇、正癸烷、癸醇、2-乙基-1-己酸所制得微孔孔徑大小既適合后續(xù)將活性組分硼酸引入,又不至于孔徑過大削弱了各個平面的勢能疊加作用,其他致孔劑要么會使活性組分硼酸負載量較低,要么導(dǎo)致對非離子表面活性劑的吸附較弱,會出現(xiàn)少量被吸附的非離子表面活性劑被解析出來的問題。
22、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,所述丙烯酸酯單體、脂肪族雙烯交聯(lián)劑、致孔劑的摩爾比為1:(0.07~0.3):(0.1~0.8)。
23、交聯(lián)劑用量高于0.3時,制得的多孔聚合物微球內(nèi)部結(jié)構(gòu)會過于緊密,會增大非離子表面活性劑分子在多孔聚合物微球內(nèi)部穿梭阻力,既不利于吸附也不利于再生時脫附,脫除率低。交聯(lián)劑用量低于0.07時,制得的多孔聚合物微球在環(huán)丁砜脫硫溶液中會出現(xiàn)聚集成團現(xiàn)象。致孔劑用量低于0.1時,制得的多孔聚合物微球孔容量和比表面積太低,吸附容量<10mg/g不滿足使用要求。致孔劑用量高于0.8時,會出現(xiàn)多孔聚合物微球強度差、內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)坍塌的問題。
24、在本發(fā)明的一些實施方案中,更優(yōu)選地,所述丙烯酸酯單體、脂肪族雙烯交聯(lián)劑、致孔劑的摩爾比為1:(0.1~0.2):(0.5~0.6)。
25、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,所述負載有硼酸的多孔聚合物微球的粒徑分布為0.2mm~1.0mm,比表面積為300m2/g~400m2/g,所述多孔聚合物微球的平均孔徑為50nm~110nm,孔容為1.5ml/g~2.0ml/g。
26、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,所述溶膠通過以下步驟制備:
27、將硅酸酯與乙醇混合,然后加入酸性的水中混合,再加入烷氧基硅繼續(xù)混合8h~12h,之后靜置20h~40h,得到所述溶膠。
28、硅酸酯、烷氧基硅在水中水解后聚合形成溶膠。加乙醇是為了使硅酸酯、烷氧基硅能與水混溶。加酸調(diào)節(jié)水為酸性,是為了控制成膠速度,以得到粒徑分布均勻的溶膠。烷氧基硅分子結(jié)構(gòu)與大小是決定所形成膠體孔隙大小的關(guān)鍵,用所限定的烷氧基硅制成的膠體孔隙大小適合非離子表面活性劑分子。
29、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,所述硅酸酯和乙醇的摩爾比為1:(3~8)。
30、乙醇用量過大不僅成膠速度過慢,而且所形成的粒徑太小,采用這種溶膠制成的疏水性脫除劑,其表面覆蓋的膠體透過率低,阻礙了非離子表面活性劑分子與硼酸接觸;乙醇用量過小,不能使硅酸酯、烷氧基硅與水混溶。因此,本發(fā)明優(yōu)選的硅酸酯和乙醇的摩爾比為1:(3~8)。
31、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,所述酸性的水通過在水中滴加酸調(diào)節(jié)ph至1~6,更優(yōu)選2~3。
32、堿性條件下水解過快,溶膠易凝結(jié)成塊,酸性太強成膠太慢也會造成形成的膠粒大小不均勻,所需粒徑為2nm~3nm的膠粒僅占48%。當(dāng)ph值為2~3時能形成粒徑大小均勻的溶膠,粒徑為2nm~3nm的膠粒占比達到80%以上。
33、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,所述硅酸酯和水的摩爾比為1:(0.5~1.1)。
34、水的用量太大(水與硅酸酯的摩爾比大于1.2時)不僅成膠很慢而且會使所形成的溶膠粘度太低,采用這種溶膠制成的疏水性脫除劑在使用過程中涂敷層有脫落的問題。水量過低所形成的膠體膠粒不均勻。因此,本發(fā)明優(yōu)選的硅酸酯和水的摩爾比為1:(0.5~1.1)。
35、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,所述硅酸酯和烷氧基硅的摩爾比為1:(0.6~1.5)。
36、烷氧基硅與硅酸酯的摩爾比值低于0.6時,所制成的膠體疏水性不夠;高于1.5時會因為形成的孔隙過大,膠體的疏水性也達不到要求。
37、所述多孔聚合物微球的制備過程包括:將丙烯酸酯單體、脂肪族雙烯交聯(lián)劑和致孔劑在水中懸浮共聚,得到多孔聚合物微球;將所述多孔聚合物微球加入硼酸溶液中浸泡以負載硼酸,之后將微球濾出、烘干。
38、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,所述硼酸溶液為80~90℃的硼酸飽和溶液。
39、高濃度的硼酸溶液有利于硼酸的負載,但硼酸在冷水中的溶解度很低,提高溫度能增加其溶解度;但達到90℃以上后溶液有沸騰趨勢不利于硼酸在微球上沉積。因此,本發(fā)明優(yōu)選硼酸溶液為80~90℃的硼酸飽和溶液。
40、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,所述硼酸與多孔聚合物微球的質(zhì)量比>0.1。硼酸量太小會導(dǎo)致所得脫除劑對非離子表面活性劑的吸附容量<10mg/g不滿足使用要求。
41、在本發(fā)明的一些實施方案中,更優(yōu)選地,所述硼酸與多孔聚合物微球的質(zhì)量比為0.7:1。
42、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,所述浸泡的時間>0.5h。
43、在本發(fā)明的一些實施方案中,更優(yōu)選地,所述浸泡的時間為5h~6h。
44、浸泡時間小于0.5h時,所得脫除劑對非離子表面活性劑的吸附容量<10mg/g不滿足使用要求,浸泡時間超過6h后脫除劑的吸附容量不再繼續(xù)增加。
45、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,所述浸泡的溫度為50~90℃,在此溫度下硼酸的溶解度高,高于90℃后溶液有沸騰趨勢不利于硼酸在微球上沉積。
46、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,所述烘干的溫度為100~165℃。
47、在本發(fā)明的一些實施方案中,更優(yōu)選地,所述烘干的溫度為120~140℃。
48、烘干溫度高于165℃后硼酸有分解成偏硼酸的趨勢,120~140℃既能保證干燥、硼酸不分解,而且干燥時間短。
49、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,所述溶膠涂敷的具體過程包括:
50、將多孔聚合物微球以單層排列在盛有溶膠的容器里,容器中的溶膠高度為脫除劑顆粒高度的1/4~1/3,使多孔聚合物微球在溶膠中滾動直至表面全部敷上溶膠,取出多孔聚合物微球。
51、涂敷的溶膠量不能過多否則脫除劑表面的膠體較厚,會嚴重降低非離子表面活性劑的吸附速率,從而導(dǎo)致脫除率不夠。微球表面覆蓋的膠體應(yīng)盡可能薄,才有利于提高脫除劑吸附非離子表面活性劑的速率和脫除率,同時必須保證微球表面全部被膠體覆蓋。采用上述涂敷方法制備的脫除劑,復(fù)活砜胺溶液時最高流速可以達到8bv/h。
52、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,所述陳化的時間≥7天。小于7天,脫除劑表面的膠體附著性和穩(wěn)定性都不夠,表現(xiàn)為膠體有脫落現(xiàn)象或脫除率忽高忽低。
53、本發(fā)明另一方面提供一種非離子表面活性劑的疏水性脫除劑其由以上任一制備方法獲得。
54、所述疏水性脫除劑包括多孔聚合物微球和涂敷于所述多孔聚合物微球表面的溶膠;所述多孔聚合物微球的孔道內(nèi)負載有硼酸,所述多孔聚合物微球通過丙烯酸酯單體和脂肪族雙烯交聯(lián)劑進行懸浮共聚制備得到,且聚合過程中通過添加致孔劑形成所述孔道。
55、本發(fā)明再一方面提供一種以上疏水性脫除劑在有機溶液中非離子表面活性劑的脫除中的應(yīng)用。
56、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,將所述脫除劑應(yīng)用在環(huán)丁砜中非離子表面活性劑的脫除中。
57、在本發(fā)明的一些實施方案中,更優(yōu)選地,將所述脫除劑應(yīng)用在砜胺溶液中非離子表面活性劑的脫除中。
58、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,將所述脫除劑應(yīng)用在砜胺溶液中非離子表面活性劑的脫除中,以提供一種脫除砜胺溶液中非離子表面活性劑的方法,所述方法包括:
59、砜胺溶液先用電滲析法分離出部分醇胺,剩下的溶液用所述疏水性脫除劑分離除去非離子表面活性劑;
60、將分離除去非離子表面活性劑的溶液與電滲析法分離出的醇胺混合后得到除去非離子表面活性的砜胺溶液。
61、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,用電滲析法分離出醇胺的百分比≥80%。
62、醇胺為弱堿性,其對硼酸(絡(luò)合吸附非離子表面活性劑的活性組分)在水中的電離作用隨濃度的增加而增大,反之就會降低。當(dāng)脫硫溶液中醇胺濃度降低至10%以下時,其對硼酸電離的促進作用就比較小了。要將脫硫溶液中的醇胺濃度降低至10%以下,需要分離出78%及以上的醇胺。
63、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,用電滲析法分離醇胺時,使用磺酸基陽離子交換膜和季銨基陰離子交換膜。
64、電滲析法對電離能力越強的物質(zhì)分離效果越好。醇胺是弱電解質(zhì),季氨基陰離子交換膜的季銨基強吸電性,磺酸基陽離子交換膜的磺酸基強供電性,能分別對醇胺電離出的陰、陽離子產(chǎn)生強“吸引力”從而促進其電離,使其脫除率達到85%以上。
65、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,以浸泡或淋洗方式脫除有機溶液中的非離子表面活性劑。
66、在本發(fā)明的一些實施方案中,更優(yōu)選地,以淋洗方式脫除有機溶液中的非離子表面活性劑。與浸泡方式相比,淋洗方式可以形成更大的濃度差,即溶液中非離子表面活性劑的濃度與脫除劑上非離子表面活性劑濃度之差,因此脫除率更高。
67、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,以淋洗方式脫除砜胺溶液中非離子表面活性劑的操作參數(shù)包括:常溫常壓,砜胺溶液淋洗疏水性脫除劑的流速<9bv/h。
68、在本發(fā)明的一些實施方案中,更優(yōu)選地,砜胺溶液淋洗疏水性脫除劑的流速為2bv/h~3bv/h。
69、樹脂柱內(nèi)裝載樹脂的體積稱為床容積(bed?volume),簡寫為bv。如溶液通過樹脂柱的流量速度為2bv/h~4bv/h,即每小時通過溶液的體積為樹脂床容積的2~4倍。溶液中非離子表面活性劑被吸附到脫除劑上是需要一定時間的,使用未經(jīng)過溶膠包覆的吸附劑時,流速過快即達到20bv/h及以上后,脫除率<60%。非離子表面活性劑脫除劑表面覆蓋膠體之后,其吸附脫硫溶液中的非離子表面活性劑的速度降低,必須增大溶液與脫除劑的接觸時間,流速達到9bv/h及以上后,脫除率<60%,優(yōu)選2bv/h~3bv/h。
70、在本發(fā)明的一些實施方案中,優(yōu)選地,所述疏水性脫除劑吸附非離子表面活性劑飽和后,用弱極性或中等極性有機溶劑進行再生。
71、非離子表面活性劑分子與弱極性或中等極性有機溶劑分子的相互作用力強于其與硼酸的相互作用力,可以將其與硼酸分離從而脫附,實現(xiàn)對疏水性脫除劑的再生。
72、在本發(fā)明的一些實施方案中,更優(yōu)選地,所述弱極性或中等極性有機溶劑為二氯甲烷和/或乙酸乙酯。
73、本發(fā)明的有益效果包括:
74、1)本發(fā)明的疏水性脫附劑對非離子表面活性劑和環(huán)丁砜的吸附具有高選擇性,多孔聚合物微球孔道內(nèi)的活性組分硼酸可與進入的非離子表面活性劑進行絡(luò)合,而不會與環(huán)丁砜絡(luò)合,從而實現(xiàn)對二者的選擇性吸附,實現(xiàn)環(huán)丁砜中非離子表面活性劑的深度脫除,環(huán)丁砜損失率低;同時可保證脫除環(huán)丁砜中非離子表面活性劑后不引入新的雜質(zhì)。
75、2)本發(fā)明的脫附劑未經(jīng)溶膠包覆時,對環(huán)丁砜中非離子表面活性劑脫除率高達98%以上,且穩(wěn)定性好,脫除劑經(jīng)飽和再生循環(huán)100次以上其吸附容量都能保持在初始容量的98%以上;但用于砜胺溶液時,脫除劑經(jīng)飽和、再生循環(huán)39次后其吸附容量降低至初始容量的90%以下,穩(wěn)定性差導(dǎo)致經(jīng)濟性較差。經(jīng)溶膠包覆改性后獲得的疏水性脫附劑,應(yīng)用于砜胺溶液時穩(wěn)定性、脫除率俱佳,對砜胺溶液中非離子表面活性劑的脫除率高≥98%,且疏水性脫除劑經(jīng)飽和再生循環(huán)100次以上其脫除率都能保持在初始脫除率的98%以上;具有優(yōu)良的經(jīng)濟性、很高的實用價值。