[发明专利]一种炭纤维/纳米二氧化硅复合物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种炭纤维/纳米二氧化硅复合物及其制备方法和应用。该复合物，由以下步骤制得：将棉纤维浸泡于正硅酸四乙酯和水的混合溶液中在180～200℃下进行水热反应，得到棉纤维与纳米SiO₂的复合物；再将棉纤维与纳米SiO₂复合物进行退火处理即可。本发明还提出一种上述炭纤维/纳米二氧化硅复合物的制备方法，包括以下步骤：1)将棉纤维浸泡在正硅酸四乙酯和水的混合溶液中在180～200℃下进行水热反应得到棉纤维与纳米SiO₂的复合物；2)将棉纤维与纳米SiO₂复合物进行退火处理。本发明还包括上述复合物在破乳中的应用。本发明提出的复合物具有较好的亲水亲油性能，对原油的破乳效率高达90.68％。

技术领域

本发明涉及油田化学品领域，尤其涉及一种炭纤维/纳米二氧化硅复合物及其制备方法和应用。

背景技术

石油在开采过程中，由于注入的水会与原油形成高粘度、稳定的油包水或水包油乳液，给原油的生产、集输、炼制等过程带来严重的影响，同时导致生产设备的腐蚀等问题。因此开发油包水或者水包油原油乳液的高效破乳剂，是我国油田开采业亟需解决的问题。

目前应用最多的破乳方法为化学破乳，例如专利CN1544117A发明的纳米微粒结构破乳剂是由硅烷偶联剂、含氟化合物对纳米氧化硅材料进行表面处理的微粒成核材料和含有二甲苯等芳烃的反应溶剂及多元聚醚、胺聚醚、树脂类聚醚等聚醚型破乳剂组成，可以有效解决油田三次采油脱水问题。专利CN108299579A采用有机高分子破乳剂和无机纳米氧化物进行原位合成，即在纳米级氧化物的生成过程中，有机高分子破乳剂将无机纳米氧化物包覆或者接枝，得到一种对原油具有良好破乳效果的无机-聚合物复合结构破乳剂。专利CN110559691A以季戊四醇为起始剂，加入酸性酯化催化剂，在高温条件下再加入羟基丙酸，然后再加入碱性催化剂，滴加环氧乙烷/环氧丙烷/环氧丁烷进行二段聚合制备了一种对原油破乳脱水较好的破乳剂。尽管上述破乳剂具有较好的破乳性能，但它们的制备过程和改性方法仍然存在着制备过程添加组分过多、制备工艺复杂、制备条件苛刻等缺点，并且聚合物往往有一定的毒性，会产生相应的环境问题。

现有技术中虽然提出了棉织物和二氧化硅制备得到的油水分离膜，其制备过程中会加入噻吩、二氯甲烷、丙酮、甲醇等危险化学药剂，不环保；另外制备得到的膜虽然能够实现油水分离，但作用原理是通过增大膜表面的疏水性能提高其油水分离能力，通过过滤实现油水分离，但这种膜可以处理含油量较少的废水，却不能实现原油中的油水分离。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何减少有机溶剂原料的同时获取对原油破乳效率高的破乳剂。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种炭纤维/纳米二氧化硅复合物及其制备方法和应用。

一种炭纤维/纳米二氧化硅复合物，由以下步骤制得：将棉纤维浸泡于正硅酸四乙酯和水的混合溶液中在180～200℃下进行水热反应，得到棉纤维与纳米SiO₂的复合物；再将所述棉纤维与纳米SiO₂复合物进行退火处理得到所述炭纤维/纳米二氧化硅复合物。

进一步地，所述棉纤维与所述正硅酸四乙酯的重量比为1:2～14，所述正硅酸四乙酯和所述水的重量比1:7～20。

本发明还提出一种上述炭纤维/纳米二氧化硅复合物的制备方法，包括以下步骤：

1)将棉纤维浸泡在正硅酸四乙酯和水的混合溶液中在180～200℃下进行水热反应得到棉纤维与纳米SiO₂的复合物；

2)将所述棉纤维与纳米SiO₂复合物进行退火处理得到炭纤维/纳米SiO₂复合物。

进一步地，在步骤1)中，所述水热反应的时间为6～10h。