CN111439950A - 一种环保型疏水固结剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环保型疏水固结剂的制备方法。所述疏水固结剂由A、B、C三类组分构成，其中，A组分及相应的重量份数包括：油凝胶结剂0.1%–5%；B类组分及相应的重量份数包括：疏水剂0.1%–6%；C类组分及相应的重量份数包括：土壤凝结剂（生物酶2%–10%、表面活性剂1%–15%、减水剂0.03%–12%、早强剂1%–5%）、无机盐2%–6%、增稠剂0.2%–5%和水60%–75%。此配方有良好的固结和疏水性能，能促使土壤团粒紧密结合，有效提高道路的承载能力，能很好地防止有害物质浸出。综合利用油田油泥，减少油田固废污染。
Description
技术领域
本发明属于新型井场道路结构设计技术领域，涉及一种环保型疏水固结剂的制备方法。
背景技术
随着我国油田井场石油的开发，据统计，我国每年产生的含油污泥总量约500万吨。 目前，常用的含油污泥处理方法如焚烧法、热水清洗法、溶剂萃取法、热解法等，存在成本 高、处理过程繁琐、常伴随二次污染等缺点。因此，含油污泥的无害化、清洁化综合处理以 及资源化利用，成为国内外环境保护和石油工业的研究重点之一。其中，运用固化稳定化技 术将含油污泥转化为井场道路，就是实现资源化再利用闭环产业链的有效方法。该技术就地 取材既可降低固废量、改善环境污染又能够在一定程度上节约筑路成本。另外，由于气候原 因，我国道路因水损害导致道路耐久性下降的问题也时有发生，水损害常常发生于道路开放 的雨季、或遇到高温，水通过裂缝及路表面孔隙进入混凝土内部，致使道路断裂或塌陷。超 疏水技术用于路面结构构建为道路水损害提供了新思路。
固化稳定化技术，是将污染土壤与能聚结成固体的黏结剂混合，将污染物捕获或固定 在固体结构中的技术，被广泛地应用于有机物污染土壤修复中。传统的土壤凝结剂多采用硅 酸盐水泥掺杂一定量的吸附性材料制备而成，其中，普遍采用的吸附性材料有：活性炭、有 机膨润土、沸石、粉煤灰等。然而，针对油田井场环境下的道路修建，此类传统固化剂存在 诸多弊端：其一，含油污泥通常湿度较大，若要被水泥等传统无机胶凝材料完全固化，需要 消耗大量材料，成本较高；其二，含油污泥的疏水性阻碍水泥正常水化，是水泥水化速度延 缓7–8倍，降低土壤之间粘结力，严重影响其强度发展，导致后期铺设道路无法满足承载 要求。
疏水材料一般是接触角大于90°，而超疏水材料是指水滴与表面的接触角大于150°， 滚动角小于10°，水滴在超疏水表面几乎不润湿且极易滚落。而要构建超疏水表面需要从两个 方面入手：其一，材料表面有一定的微纳粗糙结构；其二，材料表面需要修饰低表面能的疏 水性物质。目前超疏水技术已经运用到输电线、航空飞行器、织物等方面并取得了一定的成 果。
相比于普通道路的修建，井场道路具有特殊性，主要表现在：
1.井场常位于偏远地区，大批量运送石灰、水泥等常用筑路材料，需要较高的时间成本和运 输成本。
2.不同地区井场周围的土壤类型和结构差异较大，且伴随着落地油污染，油污通常是 水泥固化的克星，常见的水泥、石灰、粉煤灰等土壤固化材料难以充分发挥凝结作用，导致 土壤密实度降低、道路强度不达标。
综上所述，针对目前土壤凝结技术及疏水技术用于修建道路的研究现状，据本人所知， 仍未有人提出过将这两种技术相结合，实现落地油污污染治理和修筑井场道路资源化再利用 的新思路。本发明将给关注及从事环境友好型土壤固化剂的人士提供参考。
发明内容
本发明旨在给修筑井场道路提供一种兼具抗压性能和疏水性能的方法，增加抗压强度 的同时有效隔离水危害、降低含油污染物的迁移和扩散。通过在路基层掺土壤凝结剂可有效 提高土壤的抗压强度，在路基层和表层掺疏水剂可减少水对路表的危害，而掺一定量的油凝 胶结剂，可有效降低含油污染物的迁移和扩散。总之，将三者的优势充分结合起来运用到油 田井场道路的铺建，实现资源化转换。
1.一种环保型疏水固结剂的制备方法，所述固化剂主要含有A：油凝胶化剂、B：改性疏水剂和C：土壤凝结剂的混合水溶液：
所述的油凝凝胶化剂为氨基酸系凝胶化剂、糖衍生物凝胶化剂；所述的疏水剂为：聚硅氧烷 或聚硅氮烷类有机化合物；所述的土壤凝结剂是以生物酶、减水剂、早强剂、表面活性剂等 的混合物，所有用到的试剂均为环保型试剂。
2.根据权利要求1所述的一种环保型疏水固结剂的制备方法，其特征在于，所述A的 组成，油凝胶化剂为12–羟基硬脂酸、二乙基磷酸铝两种组成二者比例1:3，占固化剂总量 0.5％。
3.根据权利要求1所述的一种环保型疏水固结剂的制备方法，其特征在于，所述的超 疏水剂B的组成包括聚硅氧烷和交联剂，占固化剂总量2％，其中聚硅氧烷为聚二甲基硅氧 烷、羟基聚二甲基硅氧烷两种的组合，二者比例1:1.5；交联剂为二月桂酸二正辛基锡和硅 烷偶联剂的混合物，二者比例1:2.5。
4.根据权利要求1所述的一种环保型疏水固结剂的制备方法，其特征在于，所述的土 壤固化剂C含有生物酶—泰然酶或帕尔玛生物酶，占疏水固化剂总量的8％。
5.根据权利要求1所述的一种环保型疏水固结剂的制备方法，其特征在于，所述表面 活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚，三者比例1:1:0.5，表 面活性剂占疏水固化剂总量的9.5％。
6.根据权利要求1所述的一种环保型疏水固结剂的制备方法，其特征在于，所述减水 剂为木质素磺酸钠、萘磺酸钠甲醛缩合物、HSB比例为3:2:1，占固化剂总量5％。
7.根据权利要求1所述的一种环保型疏水固结剂的制备方法，其特征在于，所述早强 剂为三乙醇胺、Na2SO4、KCl混合构成三者比例1:1:2，占固化剂总量的7％。
8.根据权利要求1所述的一种环保型疏水固结剂的制备方法，其特征在于，所述的增 稠剂为羧甲基纤维素钠占疏水固化剂总量的0.5％。
9.根据权利要求1所述的一种环保型疏水固结剂的制备方法，其特征在于，所述的固 化剂含水量为68％。
10.根据权利要求1所述的一种环保型疏水固结剂的制备方法，其特征在于，取油凝 胶化剂、超疏水剂、土壤固结剂加入到水中搅拌均匀，再加入增稠剂混合均匀，即得到用于 油田井场道路的环保型疏水固结剂。
11.根据权利3所述的疏水剂，其特征在于，疏水剂的配制采用碱性条件下(碱：NaOH、 甲酸钠等调配pH＝7.5–8.5)以乙醇为溶剂，将二氧化硅或氧化锌纳米粒子与聚硅氧烷混 合，50℃磁力搅拌(500–1000r/min)2h。
12.根据权利4所述的土壤固结剂，其特征在于，固化剂的掺入量为土壤重量的0.02‰ -0.05‰。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
1.实现油泥减量化无害化处理，有效控制油泥中有害物质浸出，减少固废处理成本。
2.解决传统胶凝材料对含油污泥固化效果差的难题，实现资源回收再利用。
3.就地取材，节约成本。无需大量运输水泥等建筑材料，只需使用少量超疏水固结剂。
附图说明
附图1是本发明中具体的施工步骤图。
具体实施方式
为使本领域相关技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施 案例进一步说明。
实施案例一
一种环保型疏水固结剂，由油凝胶化剂(A)、改性疏水剂(B)和土壤凝结剂(C)与水按照0:0:60:135的重量比混合后经磁力搅拌(45℃，30min)均匀而成。疏水材料和油凝胶化 剂的制备方法桶实施案例一，与案例一所不同的是疏水固结剂的添加比例。
实施案例二
一种环保型疏水固结剂，由油凝胶化剂(A)、改性疏水剂(B)和土壤凝结剂(C)与水按照0:4:60:135的重量比混合后经磁力搅拌(45℃，30min)均匀而成。
实施案例三
一种环保型疏水固结剂，由油凝胶化剂(A)、改性疏水剂(B)和土壤凝结剂(C)与水按照1:0:60:135的重量比混合后经磁力搅拌(45℃，30min)均匀而成。
实施案例四
一种环保型疏水固结剂，由油凝胶化剂(A)、改性疏水剂(B)和土壤凝结剂(C)与水按照1:4:60:135的重量比混合后经磁力搅拌(45℃，30min)均匀而成。
将实验一至实验五所得固化剂进行性能检测，具体检测方法如下：
实验无侧限抗压强度测定：
用四分法取相同代表性的含油量303mg/Kg土样1kg共5份，将实施案例中1–5的土壤 固化剂加入到代表性土样中，具体重量比为固化剂占土样的0.05‰，外加6％左右无胶凝材料， 制成试件直径*高＝50cm×50cm的圆柱体。参照《公路无机结合料稳定材料试验规程JTG E51–2009》进行。温度压力下为主要成分的20±2℃，相对湿度95％以上的条件下恒 温恒时养护6d，浸水一天后的7d的无侧限抗压强度、浸水吸水率和有害物质浸出率。检测 结果如1表所示：
表1疏水性能和无侧限耐压试验测试结果
据表1可知，本发明制备的新型固化剂具有较好的土壤修复固化效果，能够加强固化后的土 壤强度，加强力学性能，并具有较好的疏水性能，防止有机物浸出。
Claims (10)
1.一种环保型疏水固结剂的制备方法，所述固化剂主要含有A：油凝胶化剂、B：改性疏水剂和C：土壤凝结剂的混合水溶液：
所述的油凝凝胶化剂为氨基酸系凝胶化剂、糖衍生物凝胶化剂；所述的疏水剂为：聚硅氧烷或聚硅氮烷类有机化合物；所述的土壤凝结剂是以生物酶、减水剂、早强剂、表面活性剂等的混合物，所有用到的试剂均为环保型试剂。
2.根据权利要求1所述的一种环保型疏水固结剂的制备方法，其特征在于，所述A的组成，油凝胶化剂为12 – 羟基硬脂酸、二乙基磷酸铝、L – 丙氨酸中的一种或任意两种以上的混合。
3.根据权利要求1所述的一种环保型疏水固结剂的制备方法，其特征在于，所述的超疏水剂B的组成包括聚硅氧烷和交联剂，聚硅氧烷为聚二甲基硅氧烷、羟基聚二甲基硅氧烷、聚甲基氢硅氧烷中的一种或任意两种以上的组合，交联剂为二月桂酸二正辛基锡和硅烷偶联剂的混合物，二者比例1 : 2.5。
4.根据权利要求1所述的一种环保型疏水固结剂的制备方法，其特征在于，所述的土壤固化剂C含有生物酶—泰然酶或帕尔玛生物酶，占疏水固化剂总量的2% – 10%。
5.根据权利要求1所述的一种环保型疏水固结剂的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚、异构十醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚、月桂醇磺酸钠、十二烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酰胺聚氧乙烯醚中的一种或几种，且表面活性剂占疏水固化剂总量的1% – 15%。
6.根据权利要求1所述的一种环保型疏水固结剂的制备方法，其特征在于，所述减水剂为木质素磺酸钠、萘磺酸钠甲醛缩合物、聚羧酸高效减水剂、HSB中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的一种环保型疏水固结剂的制备方法，其特征在于，所述早强剂为三乙醇胺、甲酸钙、三异丙醇胺、CaCl2、NaCl混合构成。
8.根据权利要求1所述的一种环保型疏水固结剂的制备方法，其特征在于，所述的增稠剂为羧甲基纤维素钠占疏水固化剂总量的0.2% – 5%。
9.根据权利要求1所述的一种环保型疏水固结剂的制备方法，其特征在于，取油凝胶化剂、疏水剂、土壤固结剂加入到水中搅拌均匀，再加入增稠剂混合均匀，即得到一种环保型疏水固结剂。
10.根据权利3所述的疏水剂，其特征在于，疏水剂的配制采用碱性条件下（碱：NaOH、甲酸钠等调配pH = 7.5 – 8.5）以乙醇为溶剂，将二氧化硅或氧化锌纳米粒子与聚硅氧烷混合，50 oC磁力搅拌（500 – 1000 r/min）2 h。
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