一种超支化纳米POSS材料、超支化纳米POSS活性材料和制备方法及应用与流程

本技术涉及一种超支化纳米poss材料、超支化纳米poss活性材料和制备方法及应用，属于油田化学。

背景技术：

1、含油污泥是石油生产加工过程中产生的主要污染物质之一，且成分复杂、毒性较高、污染程度大。为了减少含油污泥对环境的污染和对人类健康的影响，含油污泥的高效处理方法已成为整个石油行业重点突破对象。

2、含油污泥难以清洗的主要原因是其表面附着有一种界面活性高、吸附性强的界面活性沥青iaa，其会与泥土颗粒形成多层吸附界面膜，这样导致泥中污油难以被去除。目前常见的含油污泥处理技术有热化学清洗、溶剂萃取法、裂解法等，溶剂萃取法和裂解法都存在着成本高、操作复杂的缺点，热化学清洗法通常以一定比例的热水和化学药剂混合作为化学清洗剂，通过搅拌、加热，使化学清洗剂发挥作用，从而破坏含油污泥的油相和油泥界面，使其黏度降低，实现含油污泥中有机物质的分离。普通的热化学清洗法乳化原油后无法破乳回收药剂与原油。因此寻找一种既能高效乳化原油又能破乳回收药剂和原油的药剂是有必要的。

3、专利cn114479091a，名称：一种超支化材料及其制备方法、纳米乳液及其制备方法和在含油污泥循环清洗中的应用，提供了一种超支化材料及其制备方法、纳米乳液及其制备方法和在含油污泥循环清洗中的应用，属于油气田绿色环保领域；该专利中提供的制备方法简单且环保，一步即可制备纳米乳液，同时对含油污泥具有好的清洗效果；通过补加溶剂进行纳米乳液的循环利用，实现含油污泥的低成本清洗及高效资源化利用。虽然该专利中公开的含有超支化材料的纳米乳液虽然可以进行回收利用，但是其因为没有响应性能，无法完全破乳回收纳米乳液与原油，导致原油的回收率低，同时影响纳米乳液的二次使用。

4、现有技术中的普通药剂普适性差，且药剂使用过后存在无法回收利用率低、回收利用成本高、原油回收率低等问题。

技术实现思路

1、现有的常规清洗药剂完全无法回收利用，原油回收率低，药剂二次使用效率低的问题。

2、为解决常规清洗药剂完全无法回用，原油回收率低，药剂二次使用效率低的问题，提供以下技术方案。

3、纳米颗粒可附着在油水界面形成立体屏障，从而乳化稳定油水乳液微纳固体颗粒形成稳定油水乳液。当油水界面张力降低、接触角90°＜θ＜180°，在水力冲击的作用下油污被完全卷缩带走，另外需要乳化除油的时候，如果药剂本身就有纳米颗粒的存在，将会使沥青质不易聚并，从而更好地乳化除油；而需要油水分离时，又可以通过其他手段将纳米颗粒失活，从而使原油重新聚并，实现破乳收油。超支化聚合物是一类高度支化的三维大分子，超支化聚合物支化点多，分子链不易缠结，黏度不随着分子量的增加而改变，且具有丰富的末端官能团，易对其进行修饰改性，有利于合成多样的功能性材料。

4、针对不同类型油泥组分，主要通过预处理、水洗(热洗)、无害化处理等工艺和设备，并配合针对性药剂模块，设计“多功能药剂+循环工艺”的综合解决方案，形成纳米乳液循环高效处理关键技术，实现含油污泥减量化、资源化的目标。

5、根据本技术的第一个方面，提供了一种超支化纳米poss材料，所述超支化纳米poss材料具有式i所示结构：

6、

7、其中，

8、式i中，n的取值为8。

9、根据本技术的第二个方面，提供了一种超支化纳米poss活性材料，所述超支化纳米poss活性材料具有式ii所示结构：

10、

11、式ii中，hpp选自上述式i所示结构；

12、a:b:c＝(40～62):(35～55):(2～10)，a+b+c＝100％。

13、根据本技术第三个方面，提供了一种上述所述的超支化纳米poss活性材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

14、s1：将含有八氨丙基poss材料用溶剂溶解，加入含有水、丙烯酸酯类化合物的混合物中，搅拌i，得到含有超支化纳米poss材料的溶液；

15、s2：将含有超支化纳米poss材料的溶液、表面活性剂、油酸的混合物，加入含有乳化剂的溶液中，搅拌ii、加热，再加入含有引发剂的溶液，得到超支化纳米poss活性材料。

16、可选地，所述步骤s1中，所述丙烯酸酯类化合物选自聚乙二醇400二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯中的至少一种。

17、可选地，所述溶剂选自甲醇、四氢呋喃、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)中的至少一种。

18、可选地，所述八氨丙基poss材料与所述溶剂的质量体积比为1g：2～7ml。

19、可选地，所述丙烯酸酯类化合物与水的质量比为1：3～5。

20、可选地，所述八氨丙基poss材料与所述丙烯酸酯类化合物的质量比为0.5～1：1～2.5。

21、可选地，所述步骤s2中，所述表面活性剂选自阴离子表面活性剂单体(aos)、apeg、als中的至少一种。

22、可选地，所述乳化剂选自吐温80、司盘80、司盘60中的至少一种。

23、可选地，所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、亚硫酸氢钠中的至少一种。

24、可选地，所述步骤s2中，所述含有超支化纳米poss材料的溶液与所述表面活性剂的质量比为5：3～6。

25、可选地，所述表面活性剂与所述油酸的质量比为1：0.5～2；

26、可选地，所述表面活性剂与所述乳化剂的质量比为1：1～5；

27、可选地，所述表面活性剂与所述引发剂的质量比为100～200：0.2～1。

28、可选地，所述步骤s1中，所述搅拌i的时间为16～24h，搅拌的温度为20～30℃。

29、可选地，所述步骤s2中，所述搅拌ii的时间为30～60min，搅拌的温度为55～65℃。

30、可选地，所述步骤s2中，所述加热的温度为70～80℃，加热的时间为6～12h。

31、根据本技术的第四个方面，提供了一种超支化nm-poss清洗材料，所述超支化nm-poss清洗材料经含有超支化纳米poss活性材料、一乙醇胺、十二烷基苯磺酸钠、马来酸酐和水的原料混合制备得到；

32、所述超支化纳米poss活性材料选自上述所述的超支化纳米poss活性材料。

33、可选地，所述超支化纳米poss活性材料、一乙醇胺、十二烷基苯磺酸钠、马来酸酐、水的质量比为1～3：0.8～5：0.5～2：0.5～1.5：15～50。

34、根据本技术的第五个方面，提供了一种上述所述的超支化nm-poss清洗材料在含油污泥清洗中的应用。

35、作为一个可选地实施方式，本技术通过下述技术方案实现：

36、本技术提供了一种基于聚笼型倍半硅氧烷纳米材料(poss材料)基质的超支化响应型含油污泥循环清洗材料nm-poss的制备方法。具体步骤如下：

37、步骤(1)：称取一定量的去离子水，加入一定量的聚乙二醇400二丙烯酸酯，持续搅拌30min；

38、步骤(2)：称取一定量的八氨丙基poss材料，用一定量的甲醇溶解，加入步骤(1)所得溶液中，持续搅拌30min后转入至遮光容器中，室温下反应一定时间后得到超支化纳米poss材料溶液；

39、步骤(3)：称取一定量的去离子水，加入一定量的乳化剂，55℃下加热磁力搅拌至乳化剂溶解；

40、步骤(4)：称取一定量的超支化纳米poss材料溶液、aos、油酸，加入至步骤(3)所得溶液中，55℃下搅拌30min，再通入n2 20min；

41、步骤(5)：称取一定量的引发剂，加入一定量的去离子水搅拌溶解；

42、步骤(6)：将步骤(4)所得溶液加热至70℃，再将步骤(5)所得引发剂溶液倒入，反应一定时间后可得超支化纳米poss活性材料；

43、步骤(7)：将超支化纳米poss活性材料、一乙醇胺、十二烷基苯磺酸钠(sdbs)、马来酸酐、水按照一定比例混合，搅拌均匀后既得超支化响应型含油污泥循环清洗材料nm-poss。

44、在本技术中，超支化nm-poss清洗材料中的nm-poss分子结构中含有ph敏感的基团羧基，当ph发生变化时，乳液可以通过接受或提供质子使其亲水/疏水性质发生变化，实现常温油溶高效洗油、水溶快速破乳，全过程可控且可逆，从而达到理想的清洗效果，实现油泥处理和回收原油双重效果，而通过改变触发条件使乳液结构转变而从体系中分离出来，达到乳液回收的目的，大幅度降低药剂使用成本。

45、本技术能产生的有益效果包括：

46、1)本技术所提供的超支化nm-poss清洗材料，具有优秀地响应性能和循环清洗性能，解决了含油污泥清洗中药剂难以回收、油水难以分离地问题，同时也极大地节约了成本，也具有使用量少，制备方法简单，高效环保等优点。

47、2)本技术基于聚笼型倍半硅氧烷纳米材料基质的接枝改性超支化纳米poss材料，又以该材料为基材，与有机胺、表面活性剂一起配置成超支化响应型含油污泥循环清洗材料nm-poss，nm-poss具有优秀的ph响应性能，可以通过调节ph改变乳液的状态，从而在清洗后回收循环利用；也具有优秀的清洗性能，清洗不同的含油污泥均能使底泥含油率降低至2％以下。