[发明专利]用于分离流体的组合物和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年2月20日提交的题为“用于分离流体的组合物和方法”的美国临时申请62/118,529号的优先权和权益，其公开内容通过引用其全文并入本文。

技术领域

本发明提供了用于分离流体的组合物和方法。特别地，本发明提供了使用磁性金属纳米颗粒用于分离流体的组合物和方法。所述磁性金属纳米颗粒可以用于分离流体且可以用于，例如，从水与油的乳液中分离水。

背景技术

在油类例如原油和石油的萃取、生产、加工和/或精炼过程中可形成水与油的乳液。乳液是包含两种液体的不均匀液体，其中一种液体通常以液滴的形式紧密分散在另一种液体中。在原油乳液中，水通常以液滴的形式分散在油中，被称为油包水乳液。

可能需要将水与油分离用于油的进一步加工或精炼。将乳液中的水与油分离，这可称为破乳，可以通过化学和/或机械技术来实现。常规的破乳剂可包括，例如，溶解在溶剂中的一种或多种表面活性剂。通常使用非离子表面活性剂，包括包含聚环氧乙烷和环氧丙烷基团的那些。合适的表面活性剂可以包括醇、脂肪酸、脂肪胺、脂肪酯、二醇等。也广泛使用有机硅基破乳剂。许多化学破乳剂是慢扩散破乳剂，且通常不能回收或再利用。许多化学破乳剂也可能不是环境友好的。

机械分离可以与使用化学破乳剂一起采用。例如，电破乳和/或重力沉降和离心分离可以与化学破乳剂一起使用。

仍然有兴趣识别可用于有效分离流体并且可以提供对常规化学破乳剂的环境友好的替代物的破乳剂。

发明内容

本发明提供了用于分离流体例如包含油和水混合物的乳液的组合物和方法。该方法包括将负载型磁性金属颗粒加入到乳液中。所述负载型磁性金属颗粒使得乳液分离成可以彼此除去或分离的两相。所述负载型磁性颗粒可以回收并用于随后的分离操作。

在一个方面，本发明提供了包含共价键合到载体材料上的含金属的基质的负载型磁性纳米颗粒。

一方面，本发明提供了一种分离含有油和水的组合物的方法，所述方法包括使含有油和水的组合物与负载型磁性纳米颗粒接触，以使油和水至少部分地分离成油相和水相，其中所述负载型磁性纳米颗粒包含键合到载体上的官能化的纳米颗粒。

在一个实施方案中，所述官能化的纳米颗粒包含选自铁、钴、镍、锰或其两种或更多种的组合的磁性金属。在一个实施方案中，官能化的纳米颗粒包含选自如下的颗粒：Fe₃O₄、Fe₂O₃、Fe₂TiO₄、CoPt、fcc相FePt、fct相FePt、FeCo、MnAl、MnBi、Ni₃Fe、FeS、CoFe₂O₄、MnFe₂O₄，或其两种或更多种的组合。

在一个实施方案中，所述官能化的纳米颗粒通过用C₇-C₃₀有机脂肪酸稳定所述纳米颗粒而官能化。在一个实施方案中，所述脂肪酸选自月桂酸、油酸、硬脂酸、肉豆蔻酸、十六烷酸、棕榈酸或其两种或多种的组合。

在一个实施方案中，所述官能化的纳米颗粒包含包封在聚合物基质中的磁性纳米颗粒。在一个实施方案中，所述聚合物基质选自有机聚合物基质或硅氧烷聚合物基质。

在一个实施方案中，所述聚合物基质包含有机聚合物基质，所述有机聚合物基质包含乙烯基芳族化合物、乙烯基卤化物、α单烯烃、丙烯腈、丙烯酸酯、酰胺、丙烯酰胺、酯或其两种或更多种的组合的聚合物或共聚物。

在一个实施方案中，所述聚合物基质衍生自如下通式的含氢化硅的聚有机氢化硅氧烷：

M¹_aM²_bD¹_cD²_dT¹_eT²_fQ_j