一种用于水包油乳液体系分离的破乳剂及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明属于功能材料、破乳材料领域，具体涉及一种用于水包油乳液体系分离的破乳剂及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002]石油工业是国民经济的基础产业，石化、电力、机械、汽车和建筑等传统行业，包括电子行业和众多高新技术产业的发展，都离不开石油资源。石油在经济生产中扮演着重要的身份，但也带来了严重的环境污染问题，因此高效处理、分离和回收生产过程中的含油污水成为亟需解决的问题。其中油水混合乳液，特别是含有表面活性剂的乳液，因其表面活性剂在油水两相间的界面形成界面膜，使得乳液较无表面活性剂的乳液更加稳定，更加难以分离。目前，工业化生产的破乳剂虽然能部分解决破乳问题，但是破乳剂无法得到有效回收而易导致二次处理和资源浪费。
[0003]在近几年中，微粒破乳剂和微孔滤膜已经以低成本和操作简便的优势成为科学家关注的研究热点。专利CN104073287A中利用粒剂300纳米的Fe3O4磁性微粒为基底，在包覆3102颗粒后修饰硅烷偶联剂，获得具有水下超疏水的微粒破乳剂，可以针对油包水体系乳液实现高效破乳，并且能够得到高效磁性可控回收。微孔滤膜分离法以压力差为推动力，利用尺寸效应或反渗透效应实现的深度水过滤技术。其处理过程中无相变，能够实现乳液的分离，二次污染小，处理成本低。在专利CN1613541A中，以孔隙3微米的玻璃纤维纸为基底，涂覆一层含有有机硅粘结剂的T12薄膜，制备出具有超亲水、超亲油的过滤破乳材料。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种用于水包油乳液体系分离的破乳剂及其制备方法，该破乳剂为多孔块状材料，具有超亲水性，能通过“吸收-挤压”乳液的过程实现水包油乳液体系的破乳分离。
[0005]本发明所提供的制备方法，包括如下步骤:
[0006]I)将壳聚糖和酸混合，得到壳聚糖溶液；
[0007]2)将聚甲基丙烯酰胺和壳聚糖溶液混合静置，得到壳聚糖-聚甲基丙烯酰胺水凝胶；
[0008]3)对壳聚糖-聚甲基丙烯酰胺水凝胶进行冻干处理，得到壳聚糖-聚甲基丙烯酰胺多孔块状海绵(多孔块状材料)，即破乳剂。
[0009]上述制备方法中，步骤I)中，所述酸是以酸的水溶液的形式存在，所述酸的水溶液具体选自乙酸水溶液、盐酸水溶液、硫酸水溶液和硝酸水溶液中的至少一种，所述酸的水溶液的质量分数为0.1%?20.0%，具体可为1.0%?10.0%，优选为2.0%?5.0%。
[0010]所述壳聚糖的粘度为1mPa *s?1000mPa.S，具体可为50mPa *s?5000mPa优选为 60mPa.s、250mPa.s、100mPa.s 或 2500mPa.s。
[0011]所述壳聚糖和酸的比例为(0.1g?20g):100mL，具体可为(3g?5g):10mL0
[0012]上述制备方法中，步骤2)中，所述聚甲基丙烯酰胺是以聚甲基丙烯酰胺水溶液的形式存在的，所述聚甲基丙烯酰胺水溶液的质量分数为0.1%?25.0%，具体可为5.0%?20.0%，优选为 10.0%?15.0%。
[0013]所述聚甲基丙烯酰胺为线性聚甲基丙烯酰胺或交联聚甲基丙烯酰胺(交联为自身的支链之间的交联)，所述聚甲基丙烯酰胺的聚合度为1000万-2000万，具体可为200万?1400万，优选为300万、1000万。
[0014]所述聚甲基丙烯酰胺和壳聚糖溶液的体积比为1: (0.5?10)，具体可为1: (I?8)、1: (3 ?6)，优选为 1: (4 ?6)。
[0015]所述混合静置时间为Imin?20min，具体可为5min?lOmin。
[0016]所述混合静置温度为20?30°C，具体可为室温。
[0017]上述制备方法中，步骤3)中，所述冻干处理的温度为-20°C?-50°C，时间为3h?72h，具体可为24h?48h。
[0018]本发明所制备得到的破乳剂也属于本发明的保护范围。
[0019]所述破乳剂中孔隙孔径为200nm?500 μ m，具体可为200nm?100 μ mD
[0020]本发明所制备得到的破乳剂在水包油乳液体系分离中的应用亦属于本发明的保护范围。
[0021 ] 上述应用中，步骤a)中，所述水包油乳液体系选自含有表面活性剂的水包油乳液体系或不含有表面活性剂的水包油乳液体系。
[0022]其中，所述表面活性剂选自非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或两性离子表面活性剂。
[0023]所述非离子表面活性剂具体选自烷基醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚。
[0024]所述阴离子表面活性剂具体选自直链烷基苯磺酸钠、α -烯基磺酸钠、脂肪醇氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂酸皂或脂肪酸盐。
[0025]所述阳离子表面活性剂具体选自十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、阳离子瓜尔胶、阳离子泛醇、阳离子硅油或十二烷基二甲基氧化胺。
[0026]所述两性离子表面活性剂具体选自十二烷基二甲基甜菜碱或羧酸盐型咪唑啉。
[0027]所述含有表面活性剂的水包油乳液体系中表面活性剂的质量分数为0.0l %?20%，具体为0.05%?5%ο
[0028]所述水包油乳液体系中的油相为正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯甲烷、汽油、柴油、植物油、动物油、硅油或石油。
[0029]和/或，所述水包油乳液体系中的油相与水相的体积比为1: (1-10000)，具体为
1:(10-100)ο
[0030]和/或，所述水包油乳液体系具体可为吐温20 (Tween 20，聚氧乙烯去水山梨醇单月桂酸酯)稳定的水包甲苯乳液或十二烷基硫酸钠(SDS)稳定的水包汽油乳液。
[0031]本发明的再一个目的是提供一种对水包油乳液体系进行破乳的方法，包括如下步骤:
[0032]a)将所述破乳剂浸泡于水包油乳液体系中，得到吸收乳液后的所述破乳剂；
[0033]b)对所述吸收乳液后的所述破乳剂进行静置处理，再进行挤压处理，得到水相(其中，水包油乳液体系中的油相被所述破乳剂吸收和吸附)
[0034]上述方法中，步骤a)中，所述水包油乳液体系选自含有表面活性剂的水包油乳液体系或不含有表面活性剂的水包油乳液体系。
[0035]其中，所述表面活性剂选自非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或两性离子表面活性剂。
[0036]所述非离子表面活性剂具体选自烷基醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚。
[0037]所述阴离子表面活性剂具体选自直链烷基苯磺酸钠、α -烯基磺酸钠、脂肪醇氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂酸皂或脂肪酸盐。
[0038]所述阳离子表面活性剂具体选自十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、阳离子瓜尔胶、阳离子泛醇、阳离子硅油或十二烷基二甲基氧化胺。
[0039]所述两性离子表面活性剂具体选自十二烷基二甲基甜菜碱或羧酸盐型咪唑啉。
[0040]所述含有表面活性剂的水包油乳液体系中表面活性剂的质量分数为0.01 %?20%，具体为0.05%?5%ο
[0041]和/或，所述水包油乳液体系中的油相为正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氯甲烷、汽油、柴油、植物油、动物油、硅油或石油。
[0042]和/或，所述水包油乳液体系中的油相与水相的体积比为1: (1-10000)，具体为
1:(10-100)ο
[0043]所述水包油乳液体系具体可为Tween 20稳定的水包甲苯乳液或十二烧基硫酸钠