一种含油污水处理滤料改性剂的制备方法转让专利
申请号 : CN202011104610.8
文献号 : CN112226112B
文献日 : 2022-02-15
发明人 : 林刚 , 时维才 , 庄建全 , 纪艳娟
申请人 : 中国石油化工股份有限公司 , 中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种含油污水处理滤料改性剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、制备纤维素纳米晶水溶液:将5~20质量份微晶纤维素加入50~200质量份的硫酸水溶液中,在30~60℃水浴条件下加热2~6h进行充分水解,在1200r/min条件下离心获得纤维素纳米晶,再加去离子水获得浓度为2.5g/L的纤维素纳米晶水溶液;所述微晶纤维素的长度为20~80μm,硫酸水溶液的体积百分浓度为50~70%;
S2、纳米硅溶胶改性:将水性硅溶胶加入所述纤维素纳米晶水溶液,在30~80℃水浴、
300~2600r/min条件下机械搅拌10~30min,获得纤维素纳米晶改性纳米硅溶胶水溶液;所述纤维素纳米晶水溶液与纳米硅溶胶的质量比例为1~20:1;所述的水性硅溶胶是以水为溶剂的直径为5~50nm的球状二氧化硅,或由5~20个直径为5~50nm的二氧化硅纳米球组成的链状或者串珠状的纳米链,所述的硅溶胶中二氧化硅质量浓度为10~40%,pH值为2~
4或9~11;
S3、改性剂的制备:向纤维素纳米晶改性纳米硅溶胶水溶液中加入水性树脂和固化剂,获得水性涂料;所述水性树脂与纤维素纳米晶改性纳米硅溶胶的质量比为0.8~2:25;所述固化剂在水性涂料中的质量分数为0.1%~8%;所述水性树脂是向水性环氧树脂中加入环氧基或烯烃基团的醇酸树脂、氨基树脂、聚酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、改性聚丁二烯树脂、环氧树脂中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述固化剂是二乙烯基苯、二异氰酸酯或N,N‑亚甲基双丙烯酰胺(MBA)。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤S3 中所述水性树脂与纤维素纳米晶改性纳米硅溶胶的质量比为1.5:25。
4.利用权利要求1‑3任一项所述的制备方法制备得到的含油污水处理滤料改性剂,其特征在于,经所述改性剂改性后的介质表面在空气中水、油接触角均小于10°,水下油接触角大于150°,油下水接触角小于10°。
5.利用权利要求4所述的改性剂制备滤料油下超亲水涂层的方法,其特征在于,具体步骤为:
将所述改性剂喷涂、刷涂或浸涂于滤料基底后,再在50~200℃条件下加热固化10~
30min,获得膜厚1~20μm的油下超亲水涂层。
说明书 :
一种含油污水处理滤料改性剂的制备方法
技术领域
背景技术
油田开发的深入,含油污水的理化性质发生变化,常规过滤器在使用过程中,充填在过滤器
中的滤料如核桃壳、石英砂等随着过滤的进行,大量矿物油和固体悬浮颗粒等污染物附着
在滤料表面,每次反清洗并不能完全清洗干净,日积月累污染物大量累积会导致以下问题
的产生:
水筛管,致使反洗压力急剧升高,反洗出水量迅速下降,反冲洗不能有效地进行,滤料再生
困难,形成恶性循环;
器占地面积增加,同时高强度搓洗滤料导致滤料损耗较大,需要不定期的进行补充;
气水反冲洗管路也较易被污染堵塞,同时需增设空压机也增加了能耗成本;
有技术中有采用亚硫酸氢镁蒸煮法对核桃壳滤料进行亲水改性,考察了改性核桃壳滤料对
油田含油污水的过滤、反洗效果,探讨了改性前后核桃壳滤料的过滤过程及乳化油捕集机
理。
CN201610057259.9公开了一种除油除重金属改性核桃壳滤料的制备方法,该工艺在核桃壳
滤料的表面附着氧化石墨烯镀层,外表面较为光滑,无凹凸不平现象,滤料整体圆度较好。
但该专利未对滤料在含油污水中的油、水润湿性能以及耐酸碱等化学稳定性进行说明。由
于油田含油污水的体系复杂,滤料本身处于高温、高压、碰撞、摩擦的工作环境,且污水中含
机械杂质、石油烃类物质、微生物、残留化学剂等多种污染物,因此改性后的滤料如何长久
适用于此类工作环境成为了滤料改性剂研发的技术难点。
发明内容
脂的交联固化增加涂层的耐久性,制备出具有自清洁、耐久性好等特点的滤料改性剂,可用
于油水混合物的高效分离。
获得纤维素纳米晶,再加去离子水获得浓度为2.5g/L的纤维素纳米晶水溶液;
液;所述纤维素纳米晶水溶液与纳米硅溶胶的质量比例为1~20:1;
25;所述固化剂在水性涂料中的质量分数为0.1%~8%;
珠状的纳米链,所述的硅溶胶中二氧化硅质量浓度为10~40%,pH值为2~4或9~11。
硅树脂、改性聚丁二烯树脂、环氧树脂中的一种或多种。
获得膜厚1~20μm的油下超亲水涂层。
料改性剂,可用于油水混合物的高效分离。
然能保持良好的亲水性能,从而能与水分子迅速结合,将有机污染物解析出来,达到自清洁
的效果。另一方面纤维素纳米晶改性纳米硅溶胶与树脂杂化,可进一步提高亲水涂层的耐
久性。
附图说明
具体实施方式
对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
中性,获得纤维素纳米晶水溶液。将5g酸性链式硅溶胶(pH=2~4,直径为10~15nm,链长80
~120nm,质量浓度15~16%)加入20g纤维素纳米晶水溶液中,在50℃下以300r/min的速度
磁力搅拌1h,接着加入0.75g的水性环氧树脂和0.75g丙烯酸树脂,以及0.1%的N,N‑亚甲基
双丙烯酰胺固化剂,加热至50℃充分反应24h后,喷涂在玻片上,80℃干燥后,获得超亲水涂
层。涂层表面致密平整如图1所示,在空气中呈超亲水性(图2a),水接触角为1°。水下呈超疏
油性(图2b),水下油接触角为153°。油下呈超亲水性(图2c),油下水接触角为7°。经PH=1~
13的溶液浸泡24小时后,涂层润湿性不变。将不锈钢涂层样品浸泡于水下12个月,涂层无粉
化、脱落现象,外观、颜色也无明显变化,且接触角变化不超过10%。
中性,获得纤维素纳米晶水溶液。将15g酸性球状硅溶胶(pH=2~4,直径为4~7nm,质量浓
度20%)加入3g纤维素纳米晶水溶液及17g水中,在50℃下以300r/min的速度磁力搅拌1h,
接着加入0.75g的水性聚氨酯和0.75g水性环氧树脂,以及0.1%的N,N‑亚甲基双丙烯酰胺
固化剂,加热至50℃充分反应24h后,喷涂在玻片上,80℃干燥后,获得超亲水涂层。在空气
中呈超亲水性,水接触角为8°。水下呈超疏油性,水下有接触角为151°。油下呈超亲水性,油
下水接触角为16°。
性,获得纤维素纳米晶水溶液。将15g碱性球状硅溶胶(pH=9~11,直径为8‑11nm,质量浓度
20%)加入3g纤维素纳米晶水溶液及17g水中,在50℃下以300r/min的速度磁力搅拌1h,接
着加入1.5g水性环氧树脂,以及0.1%的二乙烯基苯固化剂,加热至50℃充分反应12h后,喷
涂在玻片上,80℃干燥后,获得超亲水涂层。在空气中呈超亲水性,水接触角为12°。水下呈
超疏油性,水下有接触角为149°。油下呈超亲水性,油下水接触角为15°。
中性,获得纤维素纳米晶水溶液。将5g碱性链式硅溶胶(pH=9~11,直径为9~15nm,链长为
40~100那么,质量浓度20%)加入15g纤维素纳米晶水溶液及5g水中,在80℃下以600r/min
的速度磁力搅拌3h,接着加入1.5g水性丙烯酸树脂,以及0.1%的二乙烯基苯固化剂,加热
至50℃充分反应12h后,喷涂在玻片上,100℃干燥后,获得超亲水涂层。在空气中呈超亲水
性,水接触角为11°。水下呈超疏油性,水下有接触角为151°。油下呈超亲水性,油下水接触
角为9°。
中性,获得纤维素纳米晶水溶液。将5g酸性串珠状硅溶胶(pH=2~4,直径为10~15nm,链长
为80‑120nm,质量浓度15~16%)加入3g纤维素纳米晶水溶液及17g水中,在50℃下以300r/
min的速度磁力搅拌1h,接着加入0.75g的水性聚氨酯和0.75g水性环氧树脂,以及0.1%的
N,N‑亚甲基双丙烯酰胺固化剂,加热至50℃充分反应24h后,喷涂在玻片上,80℃干燥后,获
得超亲水涂层。在空气中呈超亲水性,水接触角为8°。水下呈超疏油性,水下有接触角为
151°。油下呈超亲水性,油下水接触角为16°。
中性,获得纤维素纳米晶水溶液。将5g酸性链式硅溶胶(pH=2~4,直径为10~15nm,链长80
~120nm,质量浓度15~16%)加入20g纤维素纳米晶水溶液中,在50℃下以300r/min的速度
磁力搅拌1h,接着加入0.75g的水性环氧树脂和0.75g丙烯酸树脂,以及0.1%的N,N‑亚甲基
双丙烯酰胺固化剂,加热至50℃充分反应24h后,喷涂在玻片上,80℃干燥后,获得超亲水涂
层。在涂层表面滴入定量5微升染色大豆油,放入水中,并录制油解吸过程,如图3所示。大豆
油在7秒内脱附,展现了优异的自清洁性。
中性,获得纤维素纳米晶水溶液。将5g酸性链式硅溶胶(pH=2~4,直径为10~15nm,链长80
~120nm,质量浓度15~16%)加入20g纤维素纳米晶水溶液中,在50℃下以300r/min的速度
磁力搅拌1h,接着加入0.75g的水性环氧树脂和0.75g丙烯酸树脂,以及0.1%的N,N‑亚甲基
双丙烯酰胺固化剂,加热至50℃充分反应24h后,喷涂在不锈钢片上,80℃干燥后,获得超亲
水涂层。将涂层泡在水中12个月,涂层的表面无任何脱落,粉化或者印记。
中性,获得纤维素纳米晶水溶液。将5g酸性链式硅溶胶(pH=2~4,直径为10~15nm,链长80
~120nm,质量浓度15~16%)加入20g纤维素纳米晶水溶液中,在50℃下以300r/min的速度
磁力搅拌1h,接着加入0.75g的水性环氧树脂和0.75g丙烯酸树脂,以及0.1%的N,N‑亚甲基
双丙烯酰胺固化剂,加热至50℃充分反应24h后,喷涂在不锈钢片上,80℃干燥后,获得超亲
水涂层。将涂层泡在pH=1‑13的溶液中24h,涂层润湿性不变。
说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护
范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。