[发明专利]一种油气田污水用功能化壳聚糖复合絮凝剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环保治污药剂的制备领域，特别涉及一种油气田污水用功能化壳聚糖复合絮凝剂，还涉及其制备方法。

背景技术

目前我国油气田产出液的平均综合含水率已超过80％,导致大量的含油污水产生。油气田污水成分复杂,除了含有可溶性盐类、高矿化度、高氯离子含量、高COD、重金属、悬浮的乳化油、固体颗粒等天然杂质外,还含有一些用来改变采出水性质的化学添加剂,以及注入地层的酸类,除氧剂、润滑剂、杀菌剂、防垢剂等。近几年来,随着聚合物驱油等三次采油技术的推广运用,产出液中还含有聚合物、表面活性剂等化学物质。如果将其回注容易造成地层堵塞,加速管线腐蚀,外排则会造成环境污染,因此必须经过严格处理才能回注或排放。

在污水处理中,目前普遍采用混凝技术,而絮凝剂是其中的关键成分。常用的聚丙烯酰胺絮凝剂对生物及人类的潜在危险尚未得到明确结论,铝系絮凝剂对人体具有潜在的毒性，容易引起老年痴呆症。由于它在水中残留可能造成二次污染,使其应用受到了一定程度的限制。为寻求无毒、高效、低处理成本的絮凝剂，以壳聚糖及其衍生物为基本材料，添加铁系絮凝剂复配无生物毒性的天然黏土矿物后的混合成分，配制出新型功能化壳聚糖复合絮凝剂。

壳聚糖及其衍生物的电中和能力较差，受pH影响大。壳聚糖及其衍生物作为一种阳离子型絮凝剂，其分子结构中含有大量的氨基(—NH2)及羟基(—OH)，这类分子团含有孤对电子，能够和金属离子形成稳定的螯合物。在引入具有较强电荷中和能力的铁系絮凝剂及黏土助凝剂后，壳聚糖及其衍生物的分子链在已经脱稳的颗粒物之间架桥，有利于较大絮体的形成，经絮体的卷扫作用增强了去除水中微小颗粒的功能。复合絮凝剂的效果大大优于单独使用壳聚糖类絮凝剂的效果以及单独使用无机絮凝剂的效果，具有好的除浊和除油效果、投药量低、pH值适用范围广、絮体形成快等特点。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种油气田污水用功能化壳聚糖复合絮凝剂，能够有效提高油气田污水絮凝沉降性能，同时可捕集油气田污水中的重金属离子，并部分分解油类及其他有机污染物；本发明的目的之二是提供该种功能化壳聚糖复合絮凝剂的制备方法，该制备工艺通过将无生物毒性的天然黏土矿物、铁系絮凝剂、硅烷偶联剂和壳聚糖及其衍生物进行反应，能成功合成出该种功能化壳聚糖复合絮凝剂，且合成效率高，工艺操作简单，易于推广。

本发明的目的之一是通过以下技术方案实现的：。

该种油气田污水用功能化壳聚糖复合絮凝剂，由无生物毒性的天然黏土矿物、铁系絮凝剂、硅烷偶联剂和壳聚糖及其衍生物制备而成。

进一步，所述无生物毒性的天然黏土矿物为火山灰、珍珠岩、麦饭石、蛭石、高岭土、蒙脱石、膨润土、硅藻土、城市草炭土、草甸土和、红壤中的一种或多种混合组成。

进一步，所述铁系絮凝剂主要为腐植酸铁、聚合硅酸铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铁、氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁、氯化亚铁中的一种或多种混合组成。

进一步，所述壳聚糖及其衍生物主要为巯基化改性壳聚糖、壳聚糖、酰化改性壳聚糖、羧基化改性壳聚糖、醚化改性壳聚糖、烷基化改性壳聚糖、酯化改性壳聚糖、季铵化改性壳聚糖、水解改性壳聚糖、席夫碱反应改性壳聚糖、接枝交联化改性壳聚糖中的一种或多种混合组成。

本发明的目的之二是通过以下技术方案实现的：

该种油气田污水用功能化壳聚糖复合絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1:将无生物毒性的天然黏土矿物进行预处理，首先风干、除去杂质、粉碎、研磨细度至0.05微米～150微米后、再制成1％～20％的水浆悬浊液；

步骤2：向水浆悬浊液中加入占天然黏土矿物固体份质量0～10％的钠盐，然后在温度20℃～60℃下搅拌30～180分钟，搅拌速率为60～300r·min^-1，并配合40～100Hz超声波超声分散，制备改性悬浊液；

步骤3：向改性悬浊液中加质量比为10～50％浓度的无机酸溶液,调节pH在1～4之间，以150～1000r·min^-1的搅拌速率下高速搅拌30～180分钟，并在温度45℃～85℃下加热1～24小时使其充分反应，过滤取清液部分，生成聚硅酸金属盐类溶液；