CN104073287B - 针对油包水体系乳液的磁性可控回收的高效破乳剂及其制备方法 - Google Patents

针对油包水体系乳液的磁性可控回收的高效破乳剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种针对油包水体系乳液的磁性可控回收的破乳剂及其制备方法。所述破乳剂的制备方法包括下述步骤：(1)将磁性粉末加入去离子水中，超声处理形成悬浊液；(2)将硅酸钠溶液加入所述悬浊液中，对整个体系进行加热处理；(3)利用磁铁将步骤(2)中所述悬浮液中的固体回收，烘干；(4)将经步骤(3)烘干后的固体浸泡在硅烷偶联剂或硅烷偶联剂的溶液中，并用磁铁回收其中的固体，然后经洗涤后烘干即得所述破乳剂。本发明提供的破乳剂可以快速高效的实现针对油包水体系乳液的破乳过程，且利用磁场即可完全回收，经过简单地清洗过程即可重复使用，且重复多次破乳效率稳定，可应用于油包水体系乳液的破乳处理过程。

Description

针对油包水体系乳液的磁性可控回收的高效破乳剂及其制备方法
技术领域
本发明属于破乳剂领域，具体涉及一种针对油包水体系乳液的磁性可控回收的高效破乳剂及其制备方法。
背景技术
随着社会工业的快速发展，对于原油的开采工艺及石油化工中的精炼加工处理技术要求都日益严格。如在原油开采过程中，由于自然环境复杂，刚开采出来的原油一般含有一定程度的水及大量杂质，并以油包水体系乳液的形式存在。传统的油水分离方法在面对复杂的乳液体系时变得效率低下甚至丧失分离能力。目前工业化生产的破乳剂虽然在一定程度上能够解决此类问题，但由于无法有效回收而造成的破乳剂残留往往导致后处理过程中的额外耗能及资源浪费。因此，开发高效、易于回收并能重复使用的破乳剂成为了亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种针对油包水体系乳液的磁性可控回收的高效破乳剂及其制备方法。
本发明所提供的针对油包水体系乳液的磁性可控回收的高效破乳剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将磁性粉末加入去离子水中，超声处理形成悬浊液；
(2)将硅酸钠溶液加入步骤(1)所述悬浊液中，对整个体系进行加热处理，得到含固体的悬浮液；
(3)利用磁铁将步骤(2)中所述悬浮液中的固体回收，烘干；
(4)将经步骤(3)烘干后的固体浸泡在硅烷偶联剂或硅烷偶联剂的溶液中；
(5)利用磁铁将步骤(4)中所述浸泡在硅烷偶联剂或硅烷偶联剂的溶液中的固体回收，然后经洗涤后烘干即得所述破乳剂。
上述的制备方法，步骤(1)中，所述磁性粉末具体可为四氧化三铁粉末、三氧化二铁粉末、三氧化二钴粉末、三氧化二铬粉末、三氧化二镍粉末等。所述磁性粉末的粒径可为5～300纳米。
步骤(1)中，所述悬浊液中磁性粉末的质量百分含量可为0.5％～5％，优选为2％～4％，具体可为2％或4％。
上述的制备方法，步骤(2)中，所述硅酸钠溶液为硅酸钠·n结晶水(Na2SiO3·nH2O)的水溶液；所述硅酸钠·n结晶水中的n具体可为0～9的整数，如0、5或9。
所述硅酸钠溶液中，硅酸钠的质量百分含量可为5％～25％，优选为9％～21％，具体可为9％、15％、21％。
步骤(2)中，所述体系中硅酸钠与磁性粉末的质量配比为5:1～0.5:1。
步骤(2)中，热处理温度范围可为35℃～水的沸点，优选为40℃～80℃，具体可为40℃、60℃或80℃，热处理的时间为2～16小时，优选为4h～8h，具体可为4h、7h或8h。
上述的制备方法，步骤(4)中，所述硅烷偶联剂选自下述至少一种：正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷、正十二烷基三乙氧基硅烷、正十四烷基三甲氧基硅烷、正十四烷基三乙氧基硅烷、正十六烷基三甲氧基硅烷或正十六烷基三乙氧基硅烷。
所述硅烷偶联剂的溶液中的溶剂可为水或有机溶剂，所述有机溶剂具体可为乙醇、正丙醇、异丙醇、苯、甲苯、四氯化碳，优选为甲苯。
所述硅烷偶联剂的用量与浸泡在其中的表面待包覆的固体相比是完全过量的。
上述的制备方法，步骤(4)中，所述浸泡时间为0.5h～36h，具体为12h。
上述的制备方法中，步骤(5)中，所述洗涤步骤可以采用下述洗涤溶剂中任意一种或几种的混合物：水、丙酮、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、石油醚、正己烷、环己烷、苯、甲苯和四氯化碳。
上述的制备方法中，步骤(3)和步骤(5)中，所述烘干的温度均可为40～175℃，具体为60℃。
上述方法制备得到的破乳剂以及该破乳剂在油包水体系乳液的破乳处理过程中的应用均属于本发明的保护范围。
本发明提供的破乳剂可以快速高效的实现针对油包水体系乳液的破乳过程，且利用磁场即可完全回收，克服了传统破乳剂因回收不彻底而造成额外耗能及资源浪费的弊端。该破乳剂经过简单地清洗过程即可重复使用，且重复多次破乳效率稳定，可应用于油包水体系乳液的破乳处理过程。
本发明的制备方法中使用材料价格低廉、来源广泛，制备工艺也简单高效、可重复性强。
附图说明
图1为本发明实施例1中制备的破乳剂的形貌的透射电镜照片。
图2为本发明实施例1中配置好的油包水体系乳液与经过破乳处理后体系的对比照片。
图3为本发明实施例1中配置好的油包水体系乳液采集样品的显微镜照片。
图4为本发明实施例1中配置好的油包水体系乳液经过破乳处理后的上层油相采集样品的显微镜照片。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。
下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1、制备针对油包水体系乳液的磁性可控回收的高效破乳剂
(1)将3.67g四氧化三铁粉末加入180mL去离子水中，超声处理形成悬浊液，其中四氧化三铁的质量百分含量为2％；
(2)将15mL质量百分含量为9％硅酸钠(Na2SiO3·9H2O)溶液加入步骤(1)中所述悬浮液，对整个体系进行加热处理，保持溶液温度在40℃，反应8h，得到含固体的悬浮液；
(3)利用磁铁将步骤(2)中所述悬浮液中的固体回收，60℃烘干；
(4)将经步骤(3)烘干后的所述固体浸泡在正十二烷基三甲氧基硅烷与甲苯的混合溶液中12h，正十二烷基三甲氧基硅烷与甲苯的体积比为1:40；
(5)利用磁铁将步骤(4)中所述浸泡在正十二烷基三甲氧基硅烷与甲苯的混合溶液中的固体回收，然后经丙酮洗涤后60℃烘干即得所述破乳剂。
本实施例制备的破乳剂，粒径约在200～250nm左右(如图1所示)。
使用实施例1中所制备的破乳剂进行针对油包水体系乳液的破乳实验。将100mL甲苯和1mL水均匀混合，加入0.5g的司盘80作为表面活性剂，在1200r/min的条件下搅拌1h获得均匀的油包水体系乳液(如图2左所示)。取10mL乳液加入称量瓶，再加入0.4g实施例1中所制备的破乳剂，放在震荡器上震荡15s，静置1min，可以发现上层油相(甲苯)变澄清，水相与破乳剂沉在下层(如图2右所示)，成功实现了快速高效的实现针对油包水体系乳液的破乳过程。利用磁铁将样品回收，使用丙酮洗涤即可以再次使用。
分别取配置好的油包水体系乳液(如图3所示)和破乳后上层油相采集样品各2mL在显微镜下观察，可以看到经过破乳处理后的上层油相采集样品在显微镜视野中水分散相已经基本消失(如图4所示)。采集破乳处理后的上层油相样品在卡尔费休水分测定仪中测量体系中水分含量，体系中水分残余量为0.0591％，达到痕量，证明本发明提供的破乳剂可以实现快速高效的针对油包水体系乳液的破乳过程。
实施例2、制备针对油包水体系乳液的磁性可控回收的高效破乳剂
(1)将7.50g四氧化三铁粉末加入180mL去离子水中，超声处理形成悬浊液，其中四氧化三铁的质量百分含量为4％；
(2)将15mL质量百分含量为21％硅酸钠(Na2SiO3·5H2O)溶液加入步骤(1)中所述悬浮液，对整个体系进行加热处理，保持溶液温度在80℃，反应4h，得到含固体的悬浮液；
(3)利用磁铁将步骤(2)中所述悬浮液中的固体回收，60℃烘干；
(4)将经步骤(3)烘干后的所述固体浸泡在正十二烷基三甲氧基硅烷与甲苯的混合溶液中12h，正十二烷基三甲氧基硅烷与甲苯的体积比为1:20；
(5)利用磁铁将步骤(4)中所述浸泡在正十二烷基三甲氧基硅烷与甲苯的混合溶液中的固体回收，然后经丙酮洗涤后60℃烘干即得所述破乳剂。
本实施例制备的破乳剂，粒径约在300nm左右。
使用实施例2中所制备的破乳剂进行针对油包水体系乳液的破乳实验。将100mL正己烷和1mL水均匀混合，加入0.5g的司盘80作为表面活性剂，在1200r/min的条件下搅拌1h获得均匀的油包水体系乳液。取10mL乳液加入称量瓶，再加入0.4g实施例2中所制备的破乳剂，放在震荡器上震荡15s，静置1min，可以发现上层油相(正己烷)变澄清，水相与破乳剂沉在下层，成功实现了快速高效的针对油包水体系乳液的破乳过程。利用磁铁将样品回收，使用四氯化碳简单清洗即可以再次使用。
分别取配置好的油包水体系乳液和破乳处理后的上层油相采集样品各2mL在显微镜下观察，经过破乳处理后的油相采集样品在显微镜视野中水分散相已经基本消失。采集破乳处理后的上层油相样品在卡尔费休水分测定仪中测量体系中水分含量，体系中水分残余量为0.0742％，达到痕量，证明本发明提供的破乳剂可以实现快速高效的针对油包水体系乳液的破乳过程。
实施例3、制备针对油包水体系乳液的磁性可控回收的高效破乳剂
(1)将5g三氧化二铁粉末加入180mL去离子水中，超声处理形成悬浊液，其中三氧化二铁的质量百分含量为2.7％；
(2)将15mL质量百分含量为15％硅酸钠(Na2SiO3·5H2O)溶液加入步骤(1)中所述悬浮液，对整个体系进行加热处理，保持溶液温度在60℃，反应7h，得到含固体的悬浮液；
(3)利用磁铁将步骤(2)中所述悬浮液中的固体回收，60℃烘干；
(4)将经步骤(3)烘干后的所述固体浸泡在正十二烷基三甲氧基硅烷与甲苯的混合溶液中12h，正十二烷基三甲氧基硅烷与甲苯的体积比为1:25；
(5)利用磁铁将步骤(4)中所述浸泡在正十二烷基三甲氧基硅烷与甲苯的混合溶液中的固体回收，然后经石油醚洗涤后60℃烘干即得所述破乳剂。
本实施例制备的破乳剂，粒径约在300nm左右。
使用实施例2中所制备的破乳剂进行针对油包水体系乳液的破乳实验。将100mL石油醚和1mL水均匀混合，加入0.5g的司盘80作为表面活性剂，在1200r/min的条件下搅拌1h获得均匀的油包水体系乳液。取10mL乳液加入称量瓶，再加入0.4g实施例2中所制备的破乳剂，放在震荡器上震荡15s，静置1min，可以发现上层油相(石油醚)变澄清，水相与破乳剂沉在下层，成功实现了快速高效的针对油包水体系乳液的破乳过程。利用磁铁将样品回收，使用四氯化碳简单清洗即可以再次使用。
分别取配置好的油包水体系乳液和破乳处理后的上层油相采集样品各2mL在显微镜下观察，经过破乳处理后的油相采集样品在显微镜视野中水分散相已经基本消失。采集破乳处理后的上层油相样品在卡尔费休水分测定仪中测量体系中水分含量，体系中水分残余量为0.0668％，达到痕量，证明本发明提供的破乳剂可以实现快速高效的针对油包水体系乳液的破乳过程。

Claims (11)

1.一种针对油包水体系乳液的磁性可控回收的破乳剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将磁性粉末加入去离子水中，超声处理形成悬浊液；
(2)将硅酸钠溶液加入步骤(1)所述悬浊液中，对整个体系进行加热处理，形成含固体的悬浮液；
(3)利用磁铁将步骤(2)中所述悬浮液中的固体回收，烘干；
(4)将经步骤(3)烘干后的固体浸泡在硅烷偶联剂或硅烷偶联剂的溶液中；
(5)利用磁铁将步骤(4)中所述浸泡在硅烷偶联剂或硅烷偶联剂的溶液中的固体回收，然后经洗涤后烘干即得所述破乳剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述磁性粉末选自下述至少一种：四氧化三铁粉末、三氧化二铁粉末、三氧化二钴粉末、三氧化二铬粉末和三氧化二镍粉末；所述磁性粉末的粒径为5～300纳米；
步骤(1)中，所述悬浊液中磁性粉末的质量百分含量为0.5％～5％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述悬浊液中磁性粉末的质量百分含量为2％～4％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述硅酸钠溶液为硅酸钠·n结晶水的水溶液；所述硅酸钠·n结晶水中的n为0～9的整数；
所述硅酸钠溶液中，硅酸钠的质量百分含量为5％～25％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述硅酸钠溶液中，硅酸钠的质量百分含量为9％～21％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
步骤(2)中，所述体系中硅酸钠与磁性粉末的质量配比为5:1～0.5:1；
步骤(2)中，所述热处理的温度范围为35℃～水的沸点；所述热处理的时间为2～16小时。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述硅烷偶联剂选自下述至少一种：正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷、正十二烷基三乙氧基硅烷、正十四烷基三甲氧基硅烷、正十四烷基三乙氧基硅烷、正十六烷基三甲氧基硅烷和正十六烷基三乙氧基硅烷；
所述硅烷偶联剂的溶液中的溶剂为水或有机溶剂；
所述有机溶剂为乙醇、正丙醇、异丙醇、苯、甲苯或四氯化碳；
所述浸泡时间为0.5h～36h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(5)中，所述洗涤步骤中所采用的洗涤溶剂选择下述任意一种或几种的混合物：水、丙酮、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、石油醚、正己烷、环己烷、苯、甲苯和四氯化碳。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)和步骤(5)中，所述烘干的温度均为40～175℃。
10.权利要求1所述方法制备的破乳剂。
11.权利要求10所述破乳剂在油包水体系乳液的破乳处理过程的应用。
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