[发明专利]一种磁性纳米微球反相破乳剂的制备方法及其应用

说明书

本申请公开了一种磁性纳米微球反相破乳剂的制备方法及其应用，首先通过溶剂热法合成Fe₃O₄纳米粒子，然后将多巴胺DA与纳米Fe₃O₄微球在Tris‑Hcl试剂中反应，使多巴胺聚合包裹于Fe₃O₄表面，得到PDA@Fe₃O₄微球；再通过二甲胺、有机胺类交联剂和环氧氯丙烷反应，合成聚季铵盐PQA；最后将PDA@Fe₃O₄和PQA在Tris‑Hcl试剂中混合反应，使PQA接枝于PDA表面，得到PQA‑PDA@Fe₃O₄纳米微球。以Fe₃O₄为核，PQA‑PDA为壳，通过溶剂热法及负载改性结合的方式制备出PQA‑PDA@Fe₃O₄纳米微球反相破乳剂，对三元复合驱采出水具有较好的破乳能力，且破乳后的磁性纳米微球在外磁场作用下可再次回收，避免了二次污染，经济及环保效益显著。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，涉及三元复合驱采出水的破乳处理，具体涉及一种磁性纳米微球反相破乳剂的制备方法及其应用。

背景技术

三元复合驱是指以碱、表面活性剂和聚合物混合溶液为驱油剂的一种三次采油技术，其能在水驱基础上大幅提高原油采收率，对保持我国油田中、后期稳产起到了重要作用。三元复合驱油过程会产生大量成分复杂、性质稳定的采出水，表现为聚合物使其粘度增加，表面活性剂使油滴严重乳化(水包油型，O/W)、初始粒径变小，碱使油滴间斥力增大、稳定性明显提高，油水分离困难，其各项指标均超过回注水标准，若回注到地下会造成油层堵塞，外排又会造成严重环境污染和油、水资源浪费。

三元复合驱采出水中油滴粒径微细、乳化程度高，相态稳定，其破乳聚并是提高油水分离效率的必然措施。化学破乳是指向乳状液中添加一种能强烈吸附于油/水界面的表面活性剂，如聚醚、树枝状大分子、天然高分子化合物和季铵盐型离子液体等。破乳剂在中和油滴表面电荷的同时使油/水界面膜粘弹性向刚脆性转变，从而加速油滴破裂和聚并。然而，化学破乳后的采出水中不可避免地残存一定量的破乳剂，对水体产生二次污染，这些化学物质在环境中的不断积累造成更大的生态危害，随着环保标准的不断提高，废水中此类化学物质的再处理和再利用问题变得更加严峻。

多巴胺和季铵盐类化合物具有性质稳定、界面活性高、生物毒性小等特点，近年来广泛应用于破乳剂的合成，但通常难以回收再利用。负载型破乳剂是目前新兴的一种破乳剂，它通过结合负载物与载体两者的特点实现破乳性能的提升，常用的载体包括石墨烯、纳米二氧化硅、纳米金属氧化物和壳聚糖等，这些载体通常具有孔隙发达、活性位点丰富等特点，一些纳米金属氧化物同时具有较强的磁性，可以通过外加磁场进行分离回收，但在油/水界面的吸附活性较低。因此，通过将低毒性界面活性物质在磁性纳米粒子上的负载，制备出破乳效率高、可回收性强的负载型破乳剂，在乳化油废水处理领域具有广阔的应用前景。

发明内容

解决的技术问题：

针对现有技术的不足，本申请解决了目前存在的对水体产生二次污染，表面活性剂使油滴严重乳化(水包油型，O/W)、初始粒径变小，碱使油滴间斥力增大、稳定性明显提高，油水分离困难等难题；提供了一种磁性纳米微球反相破乳剂的制备方法及其应用，应用于三元复合驱采出水的油水分离。

技术方案：

为实现上述目的，本申请通过以下技术方案予以实现：

一种磁性纳米微球反相破乳剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步，Fe₃O₄纳米粒子制备：将六水合三氯化铁、乙酸钠、聚乙二醇溶解在80mL乙二醇中，室温下搅拌10min，搅拌速度为1000rpm，注入聚四氟乙烯反应釜中，220℃