[发明专利]一种可磁性回收的硅藻土复合破乳材料的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种可磁性回收的硅藻土复合破乳材料的制备方法，该方法包括以下步骤：⑴对硅藻土颗粒进行高温处理；⑵处理后的硅藻土颗粒分散于去离子水中，并加入硅烷偶联剂‑无水乙醇的混合溶液反应，即得硅烷偶联剂修饰的硅藻土；⑶将六水合氯化铁分散在乙二醇中，使混合液中Fe³⁺的浓度为0.01~0.3mol/L；⑷醋酸钠、聚乙二醇、烷偶联剂修饰的硅藻土，充分搅拌后转移至反应釜中反应，经冷却、回收即得四氧化三铁‑硅藻土复合物；⑸四氧化三铁‑硅藻土复合物分散于阳离子型聚合物水溶液中后所得产物回收干燥，即得硅藻土复合物。本发明还公开了该复合材料的应用。本发明方法简单，且所得复合材料可实现不同pH值水包油型含油废水高效分离和对破乳材料的回收利用。

技术领域

本发明涉及无机材料领域，尤其涉及一种可磁性回收的硅藻土复合破乳材料的制备方法及应用。

背景技术

近年来，随着原油的大量开采和治炼行业的快速发展，大量的含油废水随之产生，工业含油废水的排放对生态系统和人类生活环境产生了巨大的负面影响（L. Dvorak, J.Svojitka, J. Wanner. Water Res., 2013, 47, 4412-4421）。工业含油废水常以油包水型或水包油型乳液的形式存在，其中原油中的表面活性物质，如沥青质、胶质和环烷酸等能够在油/水界面形成一层稳定的保护膜，用于防止油滴间的团聚，从而提高了乳液的稳定性（J. Peng, Q. Liu, Z. Xu, Energ. Fuel., 2012, 26, 2705-2710）。因此破乳的关键技术在于打破这层保护膜，从而提高油滴的絮凝和聚并速度，最终达到油水分离的目的。

目前，最常用的破乳方法是化学破乳法，是指利用破乳剂吸附在界面膜上使其强度降低，在外力作用下使界面膜破裂，从而释放出油滴或水滴，最终实现油水分离的目的(田宫伟，陈颖，王亚林, 硅酸盐通报, 2018，37，155-159)。其中最常用的破乳剂是环氧乙烷和环氧丙烷共聚物（G. Cendejas, F. Arreguín, L. V. Castro, Fuel, 2013, 103,356-363）。但是，由于环氧化物具有一定的毒性，其广泛应用受到限制。此外非离子型化学破乳剂对水包油型乳状液的破乳效果较差。因此，开发绿色环保型破乳剂，并加强对水包油型含油污水的破乳处理以满足环境要求至关重要。

硅藻土（Diatomite, DM）是一种来源丰富、价格低廉且环保的无机黏土类材料（Y.Mu, M. Cui, S. Zhang, Micropor. Mesopor. Mat., 2018, 267, 203-211），其主要成分是二氧化硅（70-90%），并含有少量的氧化铝、三氧化二铁和氧化钾等金属氧化物（M.Aivalioti, I. Vamvasakis, E. Gidarakos, J. Hazard Mater., 2010, 178, 136-143）。硅藻土具有优异的多孔特性、巨大的比表面积和良好的吸附性能，因此在重金属离子吸附方面获得了大量的应用（J. Skubiszewska. Zieba, B. Charmas, R. Leboda,Micropor. Mesopor. Mat., 2012, 156, 209-216）。而将其作为油水分离材料在油水分离领域也具有广阔的应用前景，例如李健等人（J. Li, P. Guan, Y. Zhang, Sep. Purif. Technol., 2017, 174, 275-281）发现疏水改性的硅藻土具有优异的油水分离能力，分离效率可达到99.2%。但是，上述油水分离材料只对煤油、柴油和石油醚等轻质油的油水分离有效。而将硅藻土用于原油乳状液破乳方面的研究还鲜有报道；另外，分离后的材料也难以回收再利用，导致分离成本提高，同时还造成了严重的环境污染。