CN104370333B - 一种强界面活性反相破乳剂的制备方法 - Google Patents

一种强界面活性反相破乳剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种强界面活性反相破乳剂的制备方法，其特征在于：以Fe2+和Fe3+盐为初始原料，合成纳米级Fe3O4，再进行3-氨丙基三乙氧基硅烷包覆纳米磁性氧化铁即Fe3O4-SiO2-NH2的合成，通过卤代聚胺盐和纳米Fe3O4-SiO2-NH2表面的-NH2进行化学反应包覆负载，合成强界面活性磁性反相破乳剂，并用于处理采油污水。

Description

一种强界面活性反相破乳剂的制备方法
技术领域
本发明涉及工业水处理药剂技术领域，具体为一种强界面活性反相破乳剂的制备方法。
背景技术
目前，国内外针对采油污水的处理工艺主要有化学药剂破乳处理技术，现有的反相破乳剂主要有聚季胺盐类，聚双氰胺类，树状大分子类PAM-AM，聚丙烯酰胺类，脂肪醇聚氧乙烯类，酚醛树脂嵌段类，PO-EO嵌段改性类，但在处理高含聚、高含油污水时，由于在污水中的界面活性受限制，处理含聚采油污水加药量大、处理时间长、处理后污水达标困难。近年来，在界面活性的增强方面，除药剂本身的性能外，随着纳米技术的飞速发展，四氧化三铁纳米颗粒作为功能材料，除了在记录材料、特殊催化剂原料、药物等方面显示出许多特殊功能，还在有机物的去除、废水中重金属离子的去除、废气中有毒微量元素的去除方面有广泛的研发。这种表面活性剂功能化的粒子由于有较强的界面活性，在采油污水中的处理中会取得比较好的应用效果。
发明内容
本发明为一种强界面活性反相破乳剂的制备方法，其特征在于：以Fe2+和Fe3+盐为初始原料，合成纳米级Fe3O4，再进行3-氨丙基三乙氧基硅烷包覆纳米磁性氧化铁即Fe3O4-SiO2-NH2的合成，通过卤代聚胺盐和纳米Fe3O4-SiO2-NH2表面的-NH2进行化学反应包覆负载，合成强界面活性磁性反相破乳剂，并用于处理采油污水；
其工艺步骤如下：
步骤一：聚季胺盐的合成
在带有温度计、搅拌器和冷凝管的反应器中加入溶剂，通氮气，并开启搅拌，加入引发剂和催化剂，搅拌30～50min；将反应混合物降到0℃，然后将环氧化合物和环氧氯丙烷缓慢滴加，3h左右滴加完毕，保温反应3-4h，同时蒸除溶剂，得到聚醚共聚物，再在醇类溶剂中和有机胺于20℃～50℃反应2h，最后向里加入叔胺，在20℃～50℃下反应24h后并于50℃下减压蒸除溶剂，得氯代聚醚季胺盐；
步骤二：Fe3O4-SiO2-NH2的合成
FeSO27H2O和FeCl36H2O溶于预先除氧处理的水中，氮气保护下搅拌，加入氨水至PH＝9.5，产物经磁性分离，水洗，得到纳米级Fe3O4，然后分散在去离子水中，在40℃条件下，向里加入1mol/L的硅酸钠水溶液，保持一定PH＝9.5，搅拌反应4h，水洗分离烘干；将烘干的Fe3O4-SiO2分散于甲苯中，搅拌条件下慢慢加入3-APTES，在100℃下反应4h，最后将产品水洗分离并真空干燥；制备Fe3O4-SiO2-NH2；
步骤三：聚季胺盐在Fe3O4-SiO2-NH2的化学包覆
氯代聚醚季铵盐和Fe3O4-SiO2-NH2在醇溶剂中于60～70℃下，进行反应实现聚季胺盐包覆纳米磁性氧化铁，制得强界面活性反相破乳剂。
具体实施方式
实施例1
步骤一：聚季胺盐的合成
氮气保护下，向四口瓶中依次加入计算量的80mlCH2Cl2,乙二醇(0.24g,0.0038mol)，三氟乙酸(0.28g,0.0025mol)，三氟化硼乙醚(0.40g，0.0028mol)搅拌均匀后，在0℃下，向里慢慢加入环氧丙烷(23.2g，0.4000mol)和环氧氯丙烷(37.0g，0.4000mol)保温反应8h后，升温至45℃反应2h，同时蒸除CH2Cl2，得到聚醚共聚物，再在50ml乙醇和乙二胺(5.0g，0.0833mol)于30℃下反应2h，最后在此温度下，向里加入30％三甲胺(31.4g，0.1600mol)反应24h，反应结束，在50℃下减压蒸除乙醇，得氯代聚醚季胺盐。
步骤二：Fe3O4-SiO2-NH2的合成
氮气保护下，FeSO27H2O(25.02g，0.0900mol)和FeCl36H2O(40.50g，0.1500mol)溶于预先除氧处理的100ml水中，加入氨水至PH＝9.5，产物经磁性分离，水洗，烘干，制得纳米磁性Fe3O4。
取3g纳米磁性Fe3O4后分散在去离子水中，在40℃条件下，向里加入1mol/L的硅酸钠12ml，保持一定PH＝9.5，搅拌反应4h，水洗分离烘干，制得纳米磁性Fe3O4-SiO2。将烘干的Fe3O4-SiO2分散于50ml甲苯中，搅拌条件下慢慢加入10ml3-APTES，在100℃下反应4h，最后将产品水洗分离并真空干燥。制备Fe3O4-SiO2-NH2。
步骤三：聚季胺盐在Fe3O4-SiO2-NH2的化学包覆
氯代聚醚季铵盐0.5g和Fe3O4-SiO2-NH23g在50ml乙醇中反应48h，制备聚季胺盐包覆纳米磁性氧化铁强界面活性反相破乳剂。
实施例2
步骤一：聚季胺盐的合成
氮气保护下，向四口瓶中依次加入计算量的80ml1,2-二氯乙烷,丁二醇(0.54g,0.0060mol)，三氟乙酸(0.91g,0.0080mol)，三氟化硼乙醚(0.11g，0.0008mol)搅拌均匀后，在0℃下，向里慢慢加入苯基环氧乙烷(48.0g，0.4000mol)和环氧氯丙烷(37.0g，0.4000mol)保温反应8h后，升温至45℃反应2h，同时减压蒸除1,2-二氯乙烷，得到聚醚共聚物，再在50ml异丙醇中和二乙烯三胺(20.6g，0.200mol)于50℃下反应2h，最后在此温度下，向里加入三乙胺(12.12g，0.1200mol)反应24h，反应结束，并于50℃下减压蒸除异丙醇，得氯代聚醚季胺盐。
步骤二：Fe3O4-SiO2-NH2的合成
氮气保护下，FeSO27H2O(25.02g，0.0900mol)和FeCl36H2O(40.50g，0.1500mol)溶于预先除氧处理的100ml水中，加入氨水至PH＝9.5，产物经磁性分离，水洗，烘干，制得纳米磁性Fe3O4。
取3g纳米磁性Fe3O4后分散在去离子水中，在40℃条件下，向里加入1mol/L的硅酸钠12ml，保持一定PH＝9.5，搅拌反应4h，水洗分离烘干，制得纳米磁性Fe3O4-SiO2。将烘干的Fe3O4-SiO2分散于50ml甲苯中，搅拌条件下慢慢加入10ml3-APTES，在100℃下反应4h，最后将产品水洗分离并真空干燥。制备Fe3O4-SiO2-NH2。
步骤三：聚季胺盐在Fe3O4-SiO2-NH2的化学包覆
氯代聚醚季铵盐0.5g和Fe3O4-SiO2-NH24g在50ml乙醇中反应48h，制备聚季胺盐包覆纳米磁性氧化铁强界面活性反相破乳剂。
实施例3
步骤一：聚季胺盐的合成
氮气保护下，向四口瓶中依次加入计算量的80mlCH2Cl2,乙二醇(0.24g,0.0038mol)，三氟乙酸(0.28g,0.0025mol)，三氟化硼乙醚(0.40g，0.0028mol)搅拌均匀后，在0℃下，向里慢慢加入环氧丙烷(23.2g，0.4000mol)和环氧氯丙烷(37.0g，0.4000mol)保温反应8h后，升温至45℃反应2h，同时蒸除CH2Cl2，得到聚醚共聚物，再在50ml乙醇和三乙烯四胺(17.52g，0.1200mol)于50℃下反应2h，最后在此温度下，向里加入三乙胺(12.12g，0.1200mol)反应24h，反应结束，在50℃下减压蒸除乙醇，得氯代聚醚季胺盐。
步骤二：Fe3O4-SiO2-NH2的合成
氮气保护下，FeSO27H2O(25.02g，0.0900mol)和FeCl36H2O(40.50g，0.1500mol)溶于预先除氧处理的100ml水中，加入氨水至PH＝9.5，产物经磁性分离，水洗，烘干，制得纳米磁性Fe3O4。
取3g纳米磁性Fe3O4后分散在去离子水中，在40℃条件下，向里加入1mol/L的硅酸钠12ml，保持一定PH＝9.5，搅拌反应4h，水洗分离烘干，制得纳米磁性Fe3O4-SiO2。将烘干的Fe3O4-SiO2分散于50ml甲苯中，搅拌条件下慢慢加入11ml3-APTES，在100℃下反应4h，最后将产品水洗分离并真空干燥。制备Fe3O4-SiO2-NH2。
步骤三：聚季胺盐在Fe3O4-SiO2-NH2的化学包覆
氯代聚醚季铵盐0.5g和Fe3O4-SiO2-NH23g在50ml乙醇中反应48h，制备聚季胺盐包覆纳米磁性氧化铁强界面活性反相破乳剂。
实施例4
步骤一：聚季胺盐的合成
氮气保护下，向四口瓶中依次加入计算量的400mlCH2Cl2,乙二醇(1.20g,0.0190mol)，三氟乙酸(1.40g,0.0125mol)，三氟化硼乙醚(2.00g，0.0140mol)搅拌均匀后，在0℃下，向里慢慢加入环氧丙烷(116.0g，2.00mol)和环氧氯丙烷(135.0g，2.00mol)保温反应8h后，升温至45℃反应2h，同时蒸除CH2Cl2，得到聚醚共聚物，再在50ml乙醇和乙二胺(25.0g，0.4156mol)于30℃反应2h，最后再此温度下，向里加入30％三甲胺(157.0g，0.8000mol)反应24h后，并于50℃下减压蒸除溶剂，得氯代聚醚季胺盐。
步骤二：Fe3O4-SiO2-NH2的合成
氮气保护下，FeSO27H2O(125.10g，0.4500mol)和FeCl36H2O(202.50g，0.7500mol)溶于预先除氧处理的500ml水中，加入氨水至PH＝9.5，产物经磁性分离，水洗，烘干，制得纳米磁性Fe3O4。
取30g纳米磁性Fe3O4后分散在去离子水中，在40℃条件下，向里加入1mol/L的硅酸钠120ml，保持一定PH＝9.5，搅拌反应4h，水洗分离烘干，制得纳米磁性Fe3O4-SiO2。将烘干的Fe3O4-SiO2分散于500ml甲苯中，搅拌条件下慢慢加入100ml3-APTES，在100℃下反应4h，最后将产品水洗分离并真空干燥。制备Fe3O4-SiO2-NH2。
步骤三：聚季胺盐在Fe3O4-SiO2-NH2的化学包覆
氯代聚醚季铵盐5g和Fe3O4-SiO2-NH230g在300ml乙醇中反应48h，制备聚季胺盐包覆纳米磁性氧化铁强界面活性反相破乳剂。

Claims (1)

1.一种强界面活性反相破乳剂的制备方法，其特征在于：以Fe2+和Fe3+盐为初始原料，合成纳米级Fe3O4，再进行3-氨丙基三乙氧基硅烷包覆纳米磁性氧化铁即Fe3O4-SiO2-NH2的合成，通过卤代聚胺盐和纳米Fe3O4-SiO2-NH2表面的-NH2进行化学反应包覆负载，合成强界面活性磁性反相破乳剂，并用于处理采油污水；
其工艺步骤如下：
步骤一：聚季胺盐的合成
在带有温度计、搅拌器和冷凝管的反应器中加入溶剂，通氮气，并开启搅拌，加入引发剂和催化剂，搅拌30～50min；将反应混合物降到0℃，然后缓慢滴加环氧丙烷和环氧氯丙烷，或者缓慢滴加苯基环氧乙烷和环氧氯丙烷，3h左右滴加完毕，保温反应3-4h，同时蒸除溶剂，得到聚醚共聚物，再在醇类溶剂中和有机胺于20℃~50℃反应2h，最后向里加入叔胺，在20℃~50℃下反应24h后并于50℃下减压蒸除溶剂，得氯代聚醚季胺盐；
步骤二：Fe3O4-SiO2-NH2的合成
FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O溶于预先除氧处理的水中，氮气保护下搅拌，加入氨水至pH=9.5，产物经磁性分离，水洗，得到纳米级Fe3O4，然后分散在去离子水中，在40℃条件下，向里加入1mol/L的硅酸钠水溶液，保持一定pH=9.5，搅拌反应4h，水洗分离烘干；将烘干的Fe3O4-SiO2分散于甲苯中，搅拌条件下慢慢加入3-APTES，在100oC下反应4h，最后将产品水洗分离并真空干燥；制备Fe3O4-SiO2-NH2；
步骤三：聚季胺盐在Fe3O4-SiO2-NH2的化学包覆
氯代聚醚季铵盐和Fe3O4-SiO2-NH2在醇溶剂中于60℃～70℃下，进行反应实现聚季胺盐包覆纳米磁性氧化铁，制得强界面活性反相破乳剂。
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