[发明专利]一种碳基凹凸棒复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种碳基凹凸棒复合材料及其制备方法和应用，属于原油开采、重油乳化降粘领域中原油乳状液的破乳脱水处理技术。本发明首先对凹凸棒黏土进行了一系列表面改性，得到改性凹凸棒黏土，然后将所述改性凹凸棒黏土与氧化石墨烯接枝在一起，使凹凸棒黏土有表面活性，得到碳基凹凸棒复合材料，再将所述的碳基凹凸棒复合材料作为破乳剂，对乳化液进行油水分离。本发明可高效快速对原油乳状液进行破乳，减小了含油污水对环境的危害，从而为破乳的发展提供更好的方法。且本发明破乳效果在合适条件下，破乳效果能达到90％以上，破乳效果明显，脱出水基本达到二级水排放标准和回注标准。

技术领域

本发明属于原油开采、重油乳化降粘领域中原油乳状液的破乳脱水处理技术，具体涉及一种碳基凹凸棒复合材料及其制备方法和应用，更具体地说，所述应用是指将本发明的碳基凹凸棒复合材料作为破乳剂应用于对水包油型乳状液的破乳处理，并进一步包括破乳处理方法和复合材料的回收利用方法。

背景技术

无论是传统的原油开采或是在非常规油气资源开发过程中，都会面临后续的含油污水脱水处理问题，即油水乳状液的脱水处理，通过一些手段完成水相和油相的分离。原油含水后，其比热、粘度等物理性质发生很大变化，不仅给油田生产带来一系列困难，还会给油库的储存、铁路、公路、船运、长输管道的输送，以及炼油厂的加工精炼造成不利影响。所以，对原油进行脱水处理是很有必要的。水常常在原油中以三种形式存在：游离水、乳化水、乳状液，主要区别就是油在水中的分散程度不同，三种形式中的含油水的分散度逐渐增大，相应的分离难度增大，乳化液稳定性增大。本发明的研究对象是水包油型乳状液，它具有相当稳定的性质。原油中含有多种有机物质，并含有足够适量的天然乳化剂，这些天然乳化剂一般为：胶质、沥青质、环烷酸、脂肪酸、氮和硫的有机物等。这些天然的乳化剂存在，使得乳状液非常稳定。一般来说界面膜的机械强度越高，乳状液的稳定性也就越强。因此，在众多天然乳化剂中，沥青质的乳化能力最强。

沥青质分子结构是由三部分组成：芳香体系的核，脂肪链以及极性的官能团，分子中一般含有1-10芳香环，分子与分子之间存在着许多作用力：偶极-偶极相互作用、电荷转移和氢键，在多种弱的相互作用力下，沥青质之间就会形成特殊的聚集体。目前破乳方法有以下几种：(1)化学破乳法：利用化学试剂改变油水界面性质或膜强度来实现破乳，但由于部分化学物质是有毒的而且很难回收，故而会增加后续流程的复杂性。(2)生物破乳法：利用微生物细胞破乳或者利用微生物代谢过程产生的表面活性物质破乳，此方法缺点是步骤复杂。(3)物理破乳法：采用物理的方法破坏乳液界面实现破乳，主要有加热破乳、超声破乳、离心破乳。加热破乳主要是升高乳液的温度，破坏其内部结构，使其产生分离；超声破乳是利用超声能量来破乳；离心分离破乳是利用离心分离机产生的离心力来破乳。当前，国内外原油破乳剂品种繁多，但其特点是专一性强、普遍适应性差，在二次采油和化学采油阶段，原油破乳更加困难。尽管当前已经取得许多重要的研究成果，但在新形势下研发具有高效、快速、安全、价格低廉、绿色环保等性能优异的含油废水处理技术和工艺仍迫在眉睫。

基于上述理由，提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种碳基凹凸棒复合材料及其制备方法和将其作为破乳剂在对水包油型乳状液的破乳处理中的应用、应用方法以及回收利用方法，以实现对原油乳状液进行较好的油水分离解决含油废水的排放问题。

为了实现本发明的上述目的，本发明首先对凹凸棒黏土进行了一系列表面改性，得到改性凹凸棒黏土，然后将所述改性凹凸棒黏土与氧化石墨烯接枝在一起，使凹凸棒黏土有表面活性，得到碳基凹凸棒复合材料，再将所述的碳基凹凸棒复合材料作为破乳剂，对乳化液进行油水分离。本发明可高效快速对原油乳状液进行破乳，减小了含油污水对环境的危害，从而为破乳的发展提供更好的方法。

为了实现本发明的上述其中一个目的，本发明采用的技术方案如下：

一种碳基凹凸棒复合材料的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：