公布日：2024.03.22
申請日：2024.02.20
分類號：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
本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種石油污水處理劑及其制備方法，本發(fā)明提供的石油污水處理劑由烯基化磁性載體依次經(jīng)過鏈狀陰離子聚合物和支化氨基聚合物接枝后再氨基化得到，其中內(nèi)部的鏈狀陰離子聚合物在吸水后會(huì)膨脹，這使得其鏈段接枝的支化氨基聚合物可以更加舒展開，從而使得石油污水處理劑可以與石油污水充分接觸，另外內(nèi)部的陰離子聚合物還可以對石油污水中的陽離子進(jìn)行吸附，這使得石油污水中的陽離子可以遷移至內(nèi)部，提高了石油污水處理劑的破乳‑絮凝能力，進(jìn)而提高了石油污水處理劑的除油率和懸浮物的去除率，尤其是提高了對高礦化率石油污水的除油率和懸浮物的去除率。
權(quán)利要求書
1.一種石油污水處理劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟S1.采用溶膠-凝膠法將SiO2殼層包裹在四氧化三鐵內(nèi)核周圍，得到磁性載體；步驟S2.采用乙烯基硅烷偶聯(lián)劑修飾磁性載體，得到烯基化磁性載體；步驟S3.采用兩步反向乳液聚合，第一步在烯基化磁性載體表面接枝鏈狀的陰離子聚合物，第二步在陰離子聚合物的末端接枝支化的氨基聚合物，得到雙層包裹的磁性載體；步驟S4.采用氯代烷烴將雙層包裹的磁性載體中的氨基季胺化，得到石油污水處理劑；步驟S3中所述鏈狀的陰離子聚合物為丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的共聚物；步驟S3中所述支化的氨基聚合物為二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺和三烯丙基胺的共聚物；步驟S3中所述兩步反向乳液聚合的具體步驟為：步驟S31.將正己烷、吐溫-80和正戊醇混合，得到油相；步驟S32.將丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和去離子水混合，得到水相A；步驟S33.將二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、三烯丙基胺和去離子水混合，得到水相B；步驟S34.在氮?dú)鈿夥障�，將烯基化磁性載體加入到油相中，得到分散液，再將水相A、過硫酸銨和亞硫酸氫鈉加入到分散液中，于35-45℃下聚合反應(yīng)5-6h，然后加入水相B，于35-45℃下聚合反應(yīng)2-3h，得到雙層包裹的磁性載體；步驟S34中所述烯基化磁性載體、油相、水相A、過硫酸銨、亞硫酸氫鈉和水相B的質(zhì)量比為18-22：8-12：3-5：7-9：1-2：3-5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油污水處理劑的制備方法，其特征在于，步驟S1中所述四氧化三鐵的平均粒徑為50-100nm，步驟S1中所述磁性載體的制備方法如下：步驟S11.將四氧化三鐵超聲分散于二次水中，得到混合液A，將正硅酸四乙酯超聲分散于甲醇中，得到混合液B；步驟S12.將混合液A和混合液B混合，攪拌15min，然后加入氨水，超聲攪拌15min后攪拌反應(yīng)3.5-5h，得到混合液C；步驟S13.將混合液C經(jīng)過磁性分離后洗滌至中性，用pH=1的鹽酸浸泡24h后再洗滌至中性，再于干燥箱中干燥，得到磁性載體；步驟S11中所述四氧化三鐵、二次水、正硅酸四乙酯和甲醇的用量比為1.5-2.5g：35-45mL：1.7-1.8mL：70-90mL；步驟S12中所述混合液A、混合液B和氨水的體積比為40-45：80-85：3-5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油污水處理劑的制備方法，其特征在于，步驟S2中所述乙烯基硅烷偶聯(lián)劑為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）硅烷中的一種；步驟S2中烯基化磁性載體的制備方法如下：將磁性載體加入乙醇和水的混合溶液中，加入乙烯基硅烷偶聯(lián)劑，調(diào)節(jié)pH至4-5，然后于65-70℃下反應(yīng)6-8h，洗滌、分離，得到烯基化磁性載體；所述磁性載體、乙醇、水和乙烯基硅烷偶聯(lián)劑的用量比為1.5-2.5g：250-350mL：80-120mL：1.5-2.5g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油污水處理劑的制備方法，其特征在于，步驟S31中所述正己烷、吐溫-80和正戊醇的質(zhì)量比為14-18：6-10：4-7。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油污水處理劑的制備方法，其特征在于，步驟S32中所述丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和去離子水的質(zhì)量比為12-15g：13-16g：90-110mL。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油污水處理劑的制備方法，其特征在于，步驟S33中所述二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、三烯丙基胺和去離子水的質(zhì)量比為10-12g：11-13g：10-12g：90-120mL。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石油污水處理劑的制備方法，其特征在于，步驟S4中所述氯代烷烴和雙層包裹的磁性載體的質(zhì)量比為30-36:2932，步驟S4中所述季胺化的反應(yīng)溫度為60-70℃、反應(yīng)時(shí)間為10-14h，步驟S4中所述氯代烷烴為氯代癸烷、氯代十二烷和氯代十四烷中的任意一種。
8.一種石油污水處理劑，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的石油污水處理劑的制備方法得到。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種石油污水處理劑及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中石油污水處理劑的出油率低下的問題。
基于上述目的，本發(fā)明提供了一種石油污水處理劑及其制備方法。
一種石油污水處理劑的制備方法，包括以下步驟：
步驟S1.采用溶膠-凝膠法將SiO2殼層包裹在四氧化三鐵內(nèi)核周圍，得到磁性載體；
步驟S2.采用乙烯基硅烷偶聯(lián)劑修飾磁性載體，得到烯基化磁性載體；
步驟S3.采用兩步反向乳液聚合，第一步在烯基化磁性載體表面接枝鏈狀的陰離子聚合物，第二步在陰離子聚合物的末端接枝支化的氨基聚合物，得到雙層包裹的磁性載體；
步驟S4.采用氯代烷烴將雙層包裹的磁性載體中的氨基季胺化，得到油污水處理劑；
步驟S3中所述鏈狀的陰離子聚合物為丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的共聚物；
步驟S3中所述支化的氨基聚合物為二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺和三烯丙基胺的共聚物。
優(yōu)選的，步驟S1中所述四氧化三鐵的平均粒徑為50-100nm，步驟S1中所述磁性載體的制備方法如下：
步驟S11.將四氧化三鐵超聲分散于二次水中，得到混合液A，將正硅酸四乙酯超聲分散于甲醇中，得到混合液B；
步驟S12.將混合液A和混合液B混合，攪拌15min，然后加入氨水，超聲攪拌15min后攪拌反應(yīng)3.5-5h，得到混合液C；
步驟S13.將混合液C經(jīng)過磁性分離后洗滌至中性，用pH=1的鹽酸浸泡24h后再洗滌至中性，再于干燥箱中干燥，得到磁性載體；
步驟S11中所述四氧化三鐵、二次水、正硅酸四乙酯和甲醇的用量比為1.5-2.5g：35-45mL：1.7-1.8mL：70-90mL；
步驟S12中所述混合液A、混合液B和氨水的體積比為40-45：80-85：3-5。
優(yōu)選的，步驟S2中所述乙烯基硅烷偶聯(lián)劑為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）硅烷中的一種；
步驟S2中烯基化磁性載體的制備方法如下：
將磁性載體加入乙醇和水的混合溶液中，加入乙烯基硅烷偶聯(lián)劑，調(diào)節(jié)pH至4-5，然后于65-70℃下反應(yīng)6-8h，洗滌、分離，得到烯基化磁性載體；
所述磁性載體、乙醇、水和乙烯基硅烷偶聯(lián)劑的用量比為1.5-2.5g：250-350mL：80-120mL：1.5-2.5g。
優(yōu)選的，步驟S3中所述兩步反向乳液聚合的具體步驟為：
步驟S31.將正己烷、吐溫-80和正戊醇混合，得到油相；
步驟S32.將丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和去離子水混合，得到水相A；
步驟S33.將二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、三烯丙基胺和去離子水混合，得到水相B；
步驟S34.在氮?dú)鈿夥障�，將烯基化磁性載體加入到油相中，得到分散液，再將水相A、過硫酸銨和亞硫酸氫鈉加入到分散液中，于35-45℃下聚合反應(yīng)5-6h，然后加入水相B，于35-45℃下聚合反應(yīng)2-3h，得到雙層包裹的磁性載體。
優(yōu)選的，步驟S31中所述正己烷、吐溫-80和正戊醇的質(zhì)量比為14-18：6-10：4-7。
優(yōu)選的，步驟S32中所述丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和去離子水的質(zhì)量比為12-15g：13-16g：90-110mL。
優(yōu)選的，步驟S33中所述二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、三烯丙基胺和去離子水的質(zhì)量比為10-12g：11-13g：10-12g：90-120mL。
優(yōu)選的，步驟S34中所述烯基化磁性載體、油相、水相A、過硫酸銨、亞硫酸氫鈉和水相B的質(zhì)量比為18-22：8-12：3-5：7-9：1-2：3-5。
優(yōu)選的，步驟S4中所述氯代烷烴和雙層包裹的磁性載體的質(zhì)量比為30-36:2932，步驟S4中所述季胺化的反應(yīng)溫度為60-70℃、反應(yīng)時(shí)間為10-14h，步驟S4中所述氯代烷烴為氯代癸烷、氯代十二烷和氯代十四烷中的任意一種。
一種石油污水處理劑，根據(jù)上述任一項(xiàng)所述的石油污水處理劑的制備方法得到。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明提供的石油污水處理劑由烯基化磁性載體依次經(jīng)過鏈狀陰離子聚合物和支化氨基聚合物接枝后再氨基化得到，其中內(nèi)部的鏈狀陰離子聚合物在吸水后會(huì)膨脹，這使得其鏈段接枝的支化氨基聚合物可以更加舒展開，從而使得石油污水處理劑具有更大的比表面積，從而與石油污水可以更加充分接觸，進(jìn)而提高了對石油污水的除油率和懸浮物的去除率。
本發(fā)明提供的石油污水處理劑中支化的氨基聚合物在經(jīng)過季胺化之后表面富含陽離子，而內(nèi)部的陰離子聚合物則可以對石油污水中的陽離子進(jìn)行吸附，這使得石油污水中的陽離子可以遷移至內(nèi)部，降低了石油污水中大量存在的鹽離子對石油污水處理劑性能的影響，最終提高了石油污水處理劑的破乳-絮凝能力，進(jìn)而提高了石油污水處理劑的除油率和懸浮物的去除率，尤其是提高了對高礦化率石油污水的除油率和懸浮物的去除率。
（發(fā)明人：李海港;賈艷祥;姜文浩）
