公布日：2024.03.22
申请日：2024.02.20
分类号：C02F1/28(2023.01)I;C02F1/40(2023.01)I;C02F1/52(2023.01)I;C02F1/56(2023.01)I;C02F103/36(2006.01)N
摘要
本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种石油污水处理剂及其制备方法，本发明提供的石油污水处理剂由烯基化磁性载体依次经过链状阴离子聚合物和支化氨基聚合物接枝后再氨基化得到，其中内部的链状阴离子聚合物在吸水后会膨胀，这使得其链段接枝的支化氨基聚合物可以更加舒展开，从而使得石油污水处理剂可以与石油污水充分接触，另外内部的阴离子聚合物还可以对石油污水中的阳离子进行吸附，这使得石油污水中的阳离子可以迁移至内部，提高了石油污水处理剂的破乳‑絮凝能力，进而提高了石油污水处理剂的除油率和悬浮物的去除率，尤其是提高了对高矿化率石油污水的除油率和悬浮物的去除率。
权利要求书
1.一种石油污水处理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1.采用溶胶-凝胶法将SiO2壳层包裹在四氧化三铁内核周围，得到磁性载体；步骤S2.采用乙烯基硅烷偶联剂修饰磁性载体，得到烯基化磁性载体；步骤S3.采用两步反向乳液聚合，第一步在烯基化磁性载体表面接枝链状的阴离子聚合物，第二步在阴离子聚合物的末端接枝支化的氨基聚合物，得到双层包裹的磁性载体；步骤S4.采用氯代烷烃将双层包裹的磁性载体中的氨基季胺化，得到石油污水处理剂；步骤S3中所述链状的阴离子聚合物为丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的共聚物；步骤S3中所述支化的氨基聚合物为二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和三烯丙基胺的共聚物；步骤S3中所述两步反向乳液聚合的具体步骤为：步骤S31.将正己烷、吐温-80和正戊醇混合，得到油相；步骤S32.将丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和去离子水混合，得到水相A；步骤S33.将二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、三烯丙基胺和去离子水混合，得到水相B；步骤S34.在氮气气氛下，将烯基化磁性载体加入到油相中，得到分散液，再将水相A、过硫酸铵和亚硫酸氢钠加入到分散液中，于35-45℃下聚合反应5-6h，然后加入水相B，于35-45℃下聚合反应2-3h，得到双层包裹的磁性载体；步骤S34中所述烯基化磁性载体、油相、水相A、过硫酸铵、亚硫酸氢钠和水相B的质量比为18-22：8-12：3-5：7-9：1-2：3-5。
2.根据权利要求1所述的一种石油污水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述四氧化三铁的平均粒径为50-100nm，步骤S1中所述磁性载体的制备方法如下：步骤S11.将四氧化三铁超声分散于二次水中，得到混合液A，将正硅酸四乙酯超声分散于甲醇中，得到混合液B；步骤S12.将混合液A和混合液B混合，搅拌15min，然后加入氨水，超声搅拌15min后搅拌反应3.5-5h，得到混合液C；步骤S13.将混合液C经过磁性分离后洗涤至中性，用pH=1的盐酸浸泡24h后再洗涤至中性，再于干燥箱中干燥，得到磁性载体；步骤S11中所述四氧化三铁、二次水、正硅酸四乙酯和甲醇的用量比为1.5-2.5g：35-45mL：1.7-1.8mL：70-90mL；步骤S12中所述混合液A、混合液B和氨水的体积比为40-45：80-85：3-5。
3.根据权利要求1所述的一种石油污水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷中的一种；步骤S2中烯基化磁性载体的制备方法如下：将磁性载体加入乙醇和水的混合溶液中，加入乙烯基硅烷偶联剂，调节pH至4-5，然后于65-70℃下反应6-8h，洗涤、分离，得到烯基化磁性载体；所述磁性载体、乙醇、水和乙烯基硅烷偶联剂的用量比为1.5-2.5g：250-350mL：80-120mL：1.5-2.5g。
4.根据权利要求1所述的一种石油污水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤S31中所述正己烷、吐温-80和正戊醇的质量比为14-18：6-10：4-7。
5.根据权利要求1所述的一种石油污水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤S32中所述丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和去离子水的质量比为12-15g：13-16g：90-110mL。
6.根据权利要求1所述的一种石油污水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤S33中所述二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、三烯丙基胺和去离子水的质量比为10-12g：11-13g：10-12g：90-120mL。
7.根据权利要求1所述的一种石油污水处理剂的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述氯代烷烃和双层包裹的磁性载体的质量比为30-36:2932，步骤S4中所述季胺化的反应温度为60-70℃、反应时间为10-14h，步骤S4中所述氯代烷烃为氯代癸烷、氯代十二烷和氯代十四烷中的任意一种。
8.一种石油污水处理剂，其特征在于，根据权利要求1-7任一项所述的石油污水处理剂的制备方法得到。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种石油污水处理剂及其制备方法，以解决现有技术中石油污水处理剂的出油率低下的问题。
基于上述目的，本发明提供了一种石油污水处理剂及其制备方法。
一种石油污水处理剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1.采用溶胶-凝胶法将SiO2壳层包裹在四氧化三铁内核周围，得到磁性载体；
步骤S2.采用乙烯基硅烷偶联剂修饰磁性载体，得到烯基化磁性载体；
步骤S3.采用两步反向乳液聚合，第一步在烯基化磁性载体表面接枝链状的阴离子聚合物，第二步在阴离子聚合物的末端接枝支化的氨基聚合物，得到双层包裹的磁性载体；
步骤S4.采用氯代烷烃将双层包裹的磁性载体中的氨基季胺化，得到油污水处理剂；
步骤S3中所述链状的阴离子聚合物为丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的共聚物；
步骤S3中所述支化的氨基聚合物为二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和三烯丙基胺的共聚物。
优选的，步骤S1中所述四氧化三铁的平均粒径为50-100nm，步骤S1中所述磁性载体的制备方法如下：
步骤S11.将四氧化三铁超声分散于二次水中，得到混合液A，将正硅酸四乙酯超声分散于甲醇中，得到混合液B；
步骤S12.将混合液A和混合液B混合，搅拌15min，然后加入氨水，超声搅拌15min后搅拌反应3.5-5h，得到混合液C；
步骤S13.将混合液C经过磁性分离后洗涤至中性，用pH=1的盐酸浸泡24h后再洗涤至中性，再于干燥箱中干燥，得到磁性载体；
步骤S11中所述四氧化三铁、二次水、正硅酸四乙酯和甲醇的用量比为1.5-2.5g：35-45mL：1.7-1.8mL：70-90mL；
步骤S12中所述混合液A、混合液B和氨水的体积比为40-45：80-85：3-5。
优选的，步骤S2中所述乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷中的一种；
步骤S2中烯基化磁性载体的制备方法如下：
将磁性载体加入乙醇和水的混合溶液中，加入乙烯基硅烷偶联剂，调节pH至4-5，然后于65-70℃下反应6-8h，洗涤、分离，得到烯基化磁性载体；
所述磁性载体、乙醇、水和乙烯基硅烷偶联剂的用量比为1.5-2.5g：250-350mL：80-120mL：1.5-2.5g。
优选的，步骤S3中所述两步反向乳液聚合的具体步骤为：
步骤S31.将正己烷、吐温-80和正戊醇混合，得到油相；
步骤S32.将丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和去离子水混合，得到水相A；
步骤S33.将二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、三烯丙基胺和去离子水混合，得到水相B；
步骤S34.在氮气气氛下，将烯基化磁性载体加入到油相中，得到分散液，再将水相A、过硫酸铵和亚硫酸氢钠加入到分散液中，于35-45℃下聚合反应5-6h，然后加入水相B，于35-45℃下聚合反应2-3h，得到双层包裹的磁性载体。
优选的，步骤S31中所述正己烷、吐温-80和正戊醇的质量比为14-18：6-10：4-7。
优选的，步骤S32中所述丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和去离子水的质量比为12-15g：13-16g：90-110mL。
优选的，步骤S33中所述二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、三烯丙基胺和去离子水的质量比为10-12g：11-13g：10-12g：90-120mL。
优选的，步骤S34中所述烯基化磁性载体、油相、水相A、过硫酸铵、亚硫酸氢钠和水相B的质量比为18-22：8-12：3-5：7-9：1-2：3-5。
优选的，步骤S4中所述氯代烷烃和双层包裹的磁性载体的质量比为30-36:2932，步骤S4中所述季胺化的反应温度为60-70℃、反应时间为10-14h，步骤S4中所述氯代烷烃为氯代癸烷、氯代十二烷和氯代十四烷中的任意一种。
一种石油污水处理剂，根据上述任一项所述的石油污水处理剂的制备方法得到。
本发明的有益效果：
本发明提供的石油污水处理剂由烯基化磁性载体依次经过链状阴离子聚合物和支化氨基聚合物接枝后再氨基化得到，其中内部的链状阴离子聚合物在吸水后会膨胀，这使得其链段接枝的支化氨基聚合物可以更加舒展开，从而使得石油污水处理剂具有更大的比表面积，从而与石油污水可以更加充分接触，进而提高了对石油污水的除油率和悬浮物的去除率。
本发明提供的石油污水处理剂中支化的氨基聚合物在经过季胺化之后表面富含阳离子，而内部的阴离子聚合物则可以对石油污水中的阳离子进行吸附，这使得石油污水中的阳离子可以迁移至内部，降低了石油污水中大量存在的盐离子对石油污水处理剂性能的影响，最终提高了石油污水处理剂的破乳-絮凝能力，进而提高了石油污水处理剂的除油率和悬浮物的去除率，尤其是提高了对高矿化率石油污水的除油率和悬浮物的去除率。
（发明人：李海港;贾艳祥;姜文浩）