針對(duì)油包水體系乳液的磁性可控回收的高效破乳劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種針對(duì)油包水體系乳液的磁性可控回收的破乳劑及其制備方法。所述破乳劑的制備方法包括下述步驟：(1)將磁性粉末加入去離子水中，超聲處理形成懸濁液；(2)將硅酸鈉溶液加入所述懸濁液中，對(duì)整個(gè)體系進(jìn)行加熱處理；(3)利用磁鐵將步驟(2)中所述懸浮液中的固體回收，烘干；(4)將經(jīng)步驟(3)烘干后的固體浸泡在硅烷偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑的溶液中，并用磁鐵回收其中的固體，然后經(jīng)洗滌后烘干即得所述破乳劑。本發(fā)明提供的破乳劑可以快速高效的實(shí)現(xiàn)針對(duì)油包水體系乳液的破乳過程，且利用磁場(chǎng)即可完全回收，經(jīng)過簡(jiǎn)單地清洗過程即可重復(fù)使用，且重復(fù)多次破乳效率穩(wěn)定，可應(yīng)用于油包水體系乳液的破乳處理過程。
【專利說明】針對(duì)油包水體系乳液的磁性可控回收的高效破乳劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于破乳劑領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)油包水體系乳液的磁性可控回收的高效破乳劑及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)于原油的開采工藝及石油化工中的精煉加工處理技術(shù)要求都日益嚴(yán)格。如在原油開采過程中，由于自然環(huán)境復(fù)雜，剛開采出來的原油一般含有一定程度的水及大量雜質(zhì)，并以油包水體系乳液的形式存在。傳統(tǒng)的油水分離方法在面對(duì)復(fù)雜的乳液體系時(shí)變得效率低下甚至喪失分離能力。目前工業(yè)化生產(chǎn)的破乳劑雖然在一定程度上能夠解決此類問題，但由于無法有效回收而造成的破乳劑殘留往往導(dǎo)致后處理過程中的額外耗能及資源浪費(fèi)。因此，開發(fā)高效、易于回收并能重復(fù)使用的破乳劑成為了亟需解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種針對(duì)油包水體系乳液的磁性可控回收的高效破乳劑及其制備方法。
[0004]本發(fā)明所提供的針對(duì)油包水體系乳液的磁性可控回收的高效破乳劑的制備方法，包括如下步驟:
[0005](I)將磁性粉末加入去離子水中，超聲處理形成懸濁液；
[0006](2)將硅酸鈉溶液加入步驟(1)所述懸濁液中，對(duì)整個(gè)體系進(jìn)行加熱處理，得到含固體的懸浮液；
[0007](3)利用磁鐵將步驟(2)中所述懸浮液中的固體回收，烘干；
[0008](4)將經(jīng)步驟(3)烘干后的固體浸泡在硅烷偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑的溶液中；
[0009](5)利用磁鐵將步驟(4)中所述浸泡在硅烷偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑的溶液中的固體回收，然后經(jīng)洗滌后烘干即得所述破乳劑。
[0010]上述的制備方法，步驟(1)中，所述磁性粉末具體可為四氧化三鐵粉末、三氧化二鐵粉末、三氧化二鈷粉末、三氧化二鉻粉末、三氧化二鎳粉末等。所述磁性粉末的粒徑可為5~300納米。
[0011]步驟(1)中，所述懸池液中磁性粉末的質(zhì)量百分含量可為0.5%~5%,優(yōu)選為2%~4%，具體可為2%或4%。
[0012]上述的制備方法，步驟⑵中，所述硅酸鈉溶液為硅酸鈉.η結(jié)晶水(Na2S13.ηΗ20)的水溶液；所述硅酸鈉.η結(jié)晶水中的η具體可為O~9的整數(shù)，如0、5或9。
[0013]所述硅酸鈉溶液中，硅酸鈉的質(zhì)量百分含量可為5%~25%，優(yōu)選為9%~21%，具體可為9%、15%、21%。
[0014]步驟(2)中,所述體系中娃酸鈉與磁性粉末的質(zhì)量配比為5:1~0.5:1。
[0015]步驟⑵中，熱處理溫度范圍可為35°C~水的沸點(diǎn)，優(yōu)選為40°C~80°C，具體可為40 V、60°C或80 V，熱處理的時(shí)間為2~16小時(shí)，優(yōu)選為4h~8h，具體可為4h、7h或8h。
[0016]上述的制備方法，步驟(4)中，所述硅烷偶聯(lián)劑選自下述至少一種:正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷、正十二烷基二乙氧基硅烷、正十四烷基二甲氧基硅烷、正十四烷基二乙氧基娃烷、正十六烷基三甲氧基硅烷或正十六烷基三乙氧基硅烷。
[0017]所述硅烷偶聯(lián)劑的溶液中的溶劑可為水或有機(jī)溶劑，所述有機(jī)溶劑具體可為乙醇、正丙醇、異丙醇、苯、甲苯、四氯化碳，優(yōu)選為甲苯。
[0018]所述硅烷偶聯(lián)劑的用量與浸泡在其中的表面待包覆的固體相比是完全過量的。
[0019]上述的制備方法，步驟(4)中，所述浸泡時(shí)間為0.5h~36h，具體為12h。
[0020]上述的制備方法中，步驟(5)中，所述洗滌步驟可以采用下述洗滌溶劑中任意一種或幾種的混合物:水、丙酮、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、石油醚、正己烷、環(huán)己烷、苯、甲苯和四氯化碳。
[0021]上述的制備方法中，步驟(3)和步驟(5)中，所述烘干的溫度均可為40~175°C，具體為60°C。
[0022]上述方法制備得到的破乳劑以及該破乳劑在油包水體系乳液的破乳處理過程中的應(yīng)用均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0023]本發(fā)明提供的破乳劑可以快速高效的實(shí)現(xiàn)針對(duì)油包水體系乳液的破乳過程，且利用磁場(chǎng)即可完全回收，克服了傳統(tǒng)破乳劑因回收不徹底而造成額外耗能及資源浪費(fèi)的弊端。該破乳劑經(jīng)過簡(jiǎn)單地清洗過程即可重復(fù)使用，且重復(fù)多次破乳效率穩(wěn)定，可應(yīng)用于油包水體系乳液的破乳處理過程。
[0024]本發(fā)明的制備方法中使用材料價(jià)格低廉、來源廣泛，制備工藝也簡(jiǎn)單高效、可重復(fù)性強(qiáng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中制備的破乳劑的形貌的透射電鏡照片。
[0026]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中配置好的油包水體系乳液與經(jīng)過破乳處理后體系的對(duì)比照片。
[0027]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中配置好的油包水體系乳液采集樣品的顯微鏡照片。
[0028]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中配置好的油包水體系乳液經(jīng)過破乳處理后的上層油相采集樣品的顯微鏡照片。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不局限于此。
[0030]下述實(shí)施例中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。
[0031]實(shí)施例1、制備針對(duì)油包水體系乳液的磁性可控回收的高效破乳劑
[0032](I)將3.67g四氧化三鐵粉末加入ISOmL去離子水中，超聲處理形成懸濁液，其中四氧化三鐵的質(zhì)量百分含量為2% ；
[0033](2)將15mL質(zhì)量百分含量為9%硅酸鈉(Na2S13.9Η20)溶液加入步驟⑴中所述懸浮液，對(duì)整個(gè)體系進(jìn)行加熱處理，保持溶液溫度在40°C，反應(yīng)8h，得到含固體的懸浮液；
[0034](3)利用磁鐵將步驟(2)中所述懸浮液中的固體回收，60°C烘干；
[0035](4)將經(jīng)步驟(3)烘干后的所述固體浸泡在正十二烷基三甲氧基硅烷與甲苯的混合溶液中12h，正十二烷基三甲氧基硅烷與甲苯的體積比為1:40 ；
[0036](5)利用磁鐵將步驟(4)中所述浸泡在正十二烷基三甲氧基硅烷與甲苯的混合溶液中的固體回收，然后經(jīng)丙酮洗滌后60°C烘干即得所述破乳劑。
[0037]本實(shí)施例制備的破乳劑，粒徑約在200~250nm左右(如圖1所示)。
[0038]使用實(shí)施例1中所制備的破乳劑進(jìn)行針對(duì)油包水體系乳液的破乳實(shí)驗(yàn)。將10mL甲苯和ImL水均勻混合,加入0.5g的司盤80作為表面活性劑,在1200r/min的條件下攪拌Ih獲得均勻的油包水體系乳液(如圖2左所示)。取1mL乳液加入稱量瓶，再加入0.4g實(shí)施例1中所制備的破乳劑，放在震蕩器上震蕩15s，靜置lmin，可以發(fā)現(xiàn)上層油相(甲苯)變澄清，水相與破乳劑沉在下層(如圖2右所示)，成功實(shí)現(xiàn)了快速高效的實(shí)現(xiàn)針對(duì)油包水體系乳液的破乳過程。利用磁鐵將樣品回收，使用丙酮洗滌即可以再次使用。
[0039]分別取配置好的油包水體系乳液(如圖3所示)和破乳后上層油相采集樣品各2mL在顯微鏡下觀察，可以看到經(jīng)過破乳處理后的上層油相采集樣品在顯微鏡視野中水分散相已經(jīng)基本消失(如圖4所示)。采集破乳處理后的上層油相樣品在卡爾費(fèi)休水分測(cè)定儀中測(cè)量體系中水分含量，體系中水分殘余量為0.0591%，達(dá)到痕量，證明本發(fā)明提供的破乳劑可以實(shí)現(xiàn)快速高效的針對(duì)油包水體系乳液的破乳過程。
[0040]實(shí)施例2、制備針對(duì)油包水體系乳液的磁性可控回收的高效破乳劑
[0041](I)將7.50g四氧化三鐵粉末加入ISOmL去離子水中，超聲處理形成懸濁液，其中四氧化三鐵的質(zhì)量百分含量為4% ；
[0042](2)將15mL質(zhì)量百分含量為21%硅酸鈉(Na2S13.5H20)溶液加入步驟⑴中所述懸浮液，對(duì)整個(gè)體系進(jìn)行加熱處理，保持溶液溫度在80°C，反應(yīng)4h，得到含固體的懸浮液；
[0043](3)利用磁鐵將步驟(2)中所述懸浮液中的固體回收，60°C烘干；
[0044](4)將經(jīng)步驟(3)烘干后的所述固體浸泡在正十二烷基三甲氧基硅烷與甲苯的混合溶液中12h，正十二烷基三甲氧基硅烷與甲苯的體積比為1:20 ;
[0045](5)利用磁鐵將步驟(4)中所述浸泡在正十二烷基三甲氧基硅烷與甲苯的混合溶液中的固體回收，然后經(jīng)丙酮洗滌后60°C烘干即得所述破乳劑。
[0046]本實(shí)施例制備的破乳劑，粒徑約在300nm左右。
[0047]使用實(shí)施例2中所制備的破乳劑進(jìn)行針對(duì)油包水體系乳液的破乳實(shí)驗(yàn)。將10mL正己燒和ImL水均勻混合,加入0.5g的司盤80作為表面活性劑,在1200r/min的條件下攪拌Ih獲得均勻的油包水體系乳液。取1mL乳液加入稱量瓶，再加入0.4g實(shí)施例2中所制備的破乳劑，放在震蕩器上震蕩15s，靜置lmin，可以發(fā)現(xiàn)上層油相(正己烷)變澄清，水相與破乳劑沉在下層，成功實(shí)現(xiàn)了快速高效的針對(duì)油包水體系乳液的破乳過程。利用磁鐵將樣品回收，使用四氯化碳簡(jiǎn)單清洗即可以再次使用。
[0048]分別取配置好的油包水體系乳液和破乳處理后的上層油相采集樣品各2mL在顯微鏡下觀察，經(jīng)過破乳處理后的油相采集樣品在顯微鏡視野中水分散相已經(jīng)基本消失。采集破乳處理后的上層油相樣品在卡爾費(fèi)休水分測(cè)定儀中測(cè)量體系中水分含量，體系中水分殘余量為0.0742%，達(dá)到痕量，證明本發(fā)明提供的破乳劑可以實(shí)現(xiàn)快速高效的針對(duì)油包水體系乳液的破乳過程。
[0049]實(shí)施例3、制備針對(duì)油包水體系乳液的磁性可控回收的高效破乳劑
[0050](I)將5g三氧化二鐵粉末加入ISOmL去離子水中，超聲處理形成懸濁液，其中三氧化二鐵的質(zhì)量百分含量為2.7% ;
[0051](2)將15mL質(zhì)量百分含量為15%硅酸鈉(Na2S13.5H20)溶液加入步驟⑴中所述懸浮液，對(duì)整個(gè)體系進(jìn)行加熱處理，保持溶液溫度在60°C，反應(yīng)7h，得到含固體的懸浮液；
[0052](3)利用磁鐵將步驟(2)中所述懸浮液中的固體回收，60°C烘干；
[0053](4)將經(jīng)步驟(3)烘干后的所述固體浸泡在正十二烷基三甲氧基硅烷與甲苯的混合溶液中12h，正十二烷基三甲氧基硅烷與甲苯的體積比為1:25 ;
[0054](5)利用磁鐵將步驟(4)中所述浸泡在正十二烷基三甲氧基硅烷與甲苯的混合溶液中的固體回收，然后經(jīng)石油醚洗滌后60°C烘干即得所述破乳劑。
[0055]本實(shí)施例制備的破乳劑，粒徑約在300nm左右。
[0056]使用實(shí)施例2中所制備的破乳劑進(jìn)行針對(duì)油包水體系乳液的破乳實(shí)驗(yàn)。將10mL石油醚和ImL水均勻混合, 加入0.5g的司盤80作為表面活性劑,在1200r/min的條件下攪拌Ih獲得均勻的油包水體系乳液。取1mL乳液加入稱量瓶，再加入0.4g實(shí)施例2中所制備的破乳劑，放在震蕩器上震蕩15s，靜置lmin，可以發(fā)現(xiàn)上層油相(石油醚)變澄清，水相與破乳劑沉在下層，成功實(shí)現(xiàn)了快速高效的針對(duì)油包水體系乳液的破乳過程。利用磁鐵將樣品回收，使用四氯化碳簡(jiǎn)單清洗即可以再次使用。
[0057]分別取配置好的油包水體系乳液和破乳處理后的上層油相采集樣品各2mL在顯微鏡下觀察，經(jīng)過破乳處理后的油相采集樣品在顯微鏡視野中水分散相已經(jīng)基本消失。采集破乳處理后的上層油相樣品在卡爾費(fèi)休水分測(cè)定儀中測(cè)量體系中水分含量，體系中水分殘余量為0.0668%，達(dá)到痕量，證明本發(fā)明提供的破乳劑可以實(shí)現(xiàn)快速高效的針對(duì)油包水體系乳液的破乳過程。
【權(quán)利要求】
1.一種針對(duì)油包水體系乳液的磁性可控回收的破乳劑的制備方法，包括如下步驟: (1)將磁性粉末加入去離子水中，超聲處理形成懸濁液； (2)將硅酸鈉溶液加入步驟(1)所述懸濁液中,對(duì)整個(gè)體系進(jìn)行加熱處理,形成含固體的懸浮液； (3)利用磁鐵將步驟(2)中所述懸浮液中的固體回收，烘干； (4)將經(jīng)步驟(3)烘干后的固體浸泡在硅烷偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑的溶液中； (5)利用磁鐵將步驟(4)中所述浸泡在硅烷偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑的溶液中的固體回收，然后經(jīng)洗滌后烘干即得所述破乳劑。
2.根據(jù)權(quán) 利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(1)中，所述磁性粉末選自下述至少一種:四氧化二鐵粉末、二氧化二鐵粉末、二氧化二鈷粉末、二氧化二絡(luò)粉末和二氧化二鎮(zhèn)粉末；所述磁性粉末的粒徑為5~300納米； 步驟(1)中，所述懸濁液中磁性粉末的質(zhì)量百分含量為0.5%~5%，優(yōu)選為2%~4%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:步驟(2)中，所述硅酸鈉溶液為硅酸鈉.η結(jié)晶水的水溶液；所述硅酸鈉.η結(jié)晶水中的η為O~9的整數(shù)； 所述硅酸鈉溶液中，硅酸鈉的質(zhì)量百分含量為5%~25%，優(yōu)選為9%~21%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于: 步驟(2)中,所述體系中娃酸鈉與磁性粉末的質(zhì)量配比為5:1~0.5:1 ; 步驟(2)中，所述熱處理的溫度范圍為35°C~水的沸點(diǎn)；所述熱處理的時(shí)間為2~16小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于:步驟⑷中，所述硅烷偶聯(lián)劑選自下述至少一種:正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷、正十二烷基三乙氧基硅烷、正十四烷基三甲氧基硅烷、正十四烷基三乙氧基硅烷、正十六烷基三甲氧基硅烷和正十六烷基三乙氧基硅燒; 所述硅烷偶聯(lián)劑的溶液中的溶劑為水或有機(jī)溶劑； 所述有機(jī)溶劑具體為乙醇、正丙醇、異丙醇、苯、甲苯或四氯化碳； 所述浸泡時(shí)間為0.5h~36h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于:步驟(5)中，所述洗滌步驟中所采用的洗滌溶劑選擇下述任意一種或幾種的混合物:水、丙酮、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、石油醚、正己烷、環(huán)己烷、苯、甲苯和四氯化碳。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于:步驟(3)和步驟(5)中，所述烘干的溫度均為40~175°C。
8.權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述方法制備的破乳劑。
9.權(quán)利要求8所述破乳劑在油包水體系乳液的破乳處理過程的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C10G33/04GK104073287SQ201410324184
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】馮琳, 陳雨寧, 盧飛, 曹瑩澤, 劉娜 申請(qǐng)人:清華大學(xué)