申請日2012.07.05
公開(公告)日2013.12.18
IPC分類號C02F1/24; C02F1/40; C02F1/56
摘要
本發(fā)明涉及污水凈化劑及其制備方法，具體涉及一種HM系列含油污水凈化劑及其制備方法，該凈化劑包括如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的物質(zhì)：15~35%聚胺、2.5~15%非離子聚醚磷酸酯和30~60%溶劑;還加有增效劑，增效劑占所述凈化劑總質(zhì)量的20~50%。本發(fā)明的制備方法為：先通過聚合、后處理、酯化工藝獲得非離子聚醚磷酸酯，再通過合成、后處理工藝制得聚胺，并添加增效劑，獲得最終產(chǎn)品。本發(fā)明產(chǎn)品具有良好的分油清水效果，具有分油速度快、加藥量少、處理后污水清的特點，且原料易得，價格低廉，水溶性好，配合性能強。
權(quán)利要求書
1.一種HM系列含油污水凈化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 ：
1)向反應(yīng)釜內(nèi)加入脂肪醇起始劑和催化劑，氮氣掃釜，升溫至 90~100℃，經(jīng)真空處理后，依次加入環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷，進(jìn)行聚合反應(yīng);
2)向步驟 1)得到的物質(zhì)中加入五氧化二磷，90~95℃下恒溫反應(yīng) 1~2h，得到非離子聚醚磷酸酯;
3)向帶有攪拌和控溫裝置的燒瓶中加入脂肪胺、催化劑，在冰水浴下滴加環(huán)氧氯丙烷，溫度控制在30~45℃，滴加完畢，經(jīng)升溫進(jìn)行聚合反應(yīng)得到聚胺 ;
4)在溫度70~80℃下，先將符合比例的增效劑加入聚胺攪拌均勻，然后再加入非離子聚醚磷酸酯和溶劑，攪拌均勻，即得 HM 系列含油污水凈化劑;
其中：包括如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的物質(zhì)：12~50%聚胺、2~30%非離子聚醚磷酸酯和30~65%溶劑;
所述非離子聚醚磷酸酯，為以脂肪醇為起始劑的環(huán)氧乙烷 / 環(huán)氧丙烷無規(guī)共聚醚，與五氧化二磷酯化反應(yīng)得到;
所述聚胺，由脂肪胺和催化劑合成反應(yīng)后，再與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)得到;
所述溶劑為甲醇、乙醇或異丙醇中的一種或兩種或三種任意比例的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的HM系列含油污水凈化劑的制備方法，其特征在于，增效劑占聚胺、非離子聚醚磷酸酯和溶劑總質(zhì)量的 20~50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的 HM 系列含油污水凈化劑的制備方法，其特征在于，所述增效劑，以質(zhì)量計，由 20~80份聚合氯化鋁和 10~45 份聚合硫酸鐵組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的HM系列含油污水凈化劑，其特征在于，所述催化劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉、金屬鈉、醇鈉或三氟化硼乙醚中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的HM系列含油污水凈化劑的制備方法，其特征在于，步驟1)所述真空處理時間為 30~40min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的HM系列含油污水凈化劑的制備方法，其特征在于，步驟1)加入環(huán)氧丙烷時控制溫度至 125~135℃，控制壓力在 0.3MPa 以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的HM系列含油污水凈化劑的制備方法，其特征在于，步驟1)加入環(huán)氧乙烷時控制溫度至 120~130℃。
8. 根據(jù)權(quán)利要求 1所述的 HM 系列含油污水凈化劑的制備方法，其特征在于，步驟 3)所述聚合反應(yīng)分兩個階段 ：
第一階段 ： 升溫至 55~65℃反應(yīng) 2~3h ;
第二階段 ： 升溫至 75~85℃反應(yīng) 2~3h。
說明書
HM系列含油污水凈化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及污水凈化劑及其制備方法，具體地說，涉及一種HM系列含油 污水凈化劑及其制備方法。
背景技術(shù)
水和油都是人類賴以生存的極為重要物質(zhì)。我國水資源總量雖占世界第六 位。但人均水量僅為世界人均水量的四分之一，居世界第88位。油是三大能源 之一，已經(jīng)直接影響著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，所以節(jié)水節(jié)油是 國計民生的大事、事關(guān)重要。
改革開放以來，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，城市用水尤其是 工業(yè)用水大幅增加。我國三北地區(qū)的城市，嚴(yán)重缺水，據(jù)全國對467個城市的統(tǒng) 計300多個缺水，有2/3的城市缺水，日缺水量2000萬噸，影響工業(yè)產(chǎn)值千億 元，并嚴(yán)重影響著工業(yè)布局。與此同時，水資源的污染也日趨嚴(yán)重，據(jù)天津市評 價的532條江、河、湖。水庫中已受到污染的436條，達(dá)82.3%。在工業(yè)發(fā)達(dá)， 人口集中的繁華地區(qū)。多數(shù)水質(zhì)嚴(yán)重污染，加上地下水的過量開采，地下水位急 劇下降，水源面臨枯竭。
聯(lián)合國曾經(jīng)預(yù)言“能源危機之后，水不久將成為人類社會的下一個危機”。 我國政府和中央領(lǐng)導(dǎo)對節(jié)約用水和水資源綜合利用十分重視，去年中央專門召開 了水利工作會議，從戰(zhàn)略角度認(rèn)識水問題的嚴(yán)重性，為管好生命之水，水的管理 設(shè)立三條紅線，與官員的政績掛鉤，更加嚴(yán)格的問責(zé)制度，指示各部門把計劃用 水、節(jié)約用水、治理污水和開發(fā)新水源放在不次于糧食和能源的位置上來。
眾所周知，城市用水80%以上是工業(yè)用水，解決好工業(yè)水處理是節(jié)約用水， 減少污染保護(hù)環(huán)境的重要途徑。目前工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)率為46%，后十年要達(dá)到95% 的達(dá)標(biāo)率。工業(yè)用水中油田是地下水過量開采大戶，也是用水大戶，油田從地下 抽出多少來液就必須注入同等量的水，才能保持地層的壓力，隨著油田的不斷開 采，大部分油區(qū)都進(jìn)入高含水期，所以對水的處理量越來越大。由于采油技術(shù)的 提高和各種化學(xué)品的注入，所采出的油質(zhì)越來越難脫水。如采油方式的改變及開 采年限的增加含油污水量迅速上升，成為當(dāng)前采油生產(chǎn)中的一大難題。油田處理 難度較大的含油廢水，有三次采油廢水和高礦化度稠油廢水。這些含油廢水與稀 油污水，煉廠廢水及其它含油污水相比，具有水相粘度大，油水密度差小，水溫 高和乳化油含量高等特點，導(dǎo)致了污水中的油大部分以乳化油的形式存在。含油 污水經(jīng)處理后一般回注油層或用于鍋爐。其工藝流程國內(nèi)外基本一致，主要包括 油水分離、氣浮或沉降、過濾、軟化、脫氧等工藝。
全國油田三采和稠油區(qū)塊占較大的比例，含水率約為80-93%。主要的稠油 區(qū)塊分布于勝利、遼河、新疆、渤海等油田。大部分油田采用了三次驅(qū)油，因而 三采和稠油含油污水量大面而廣。研制適合這類含油污水凈化劑迫在眉睫。僅新 疆克拉馬依油田九區(qū)和六區(qū)，排出的稠油污水約4x104m3/d。約占新疆油田含油 污水總量的50%。
目前各大油田相繼進(jìn)入開采的中后期，屬高含水期，有的含水高達(dá)90%以上， 如勝利的孤島、孤東、現(xiàn)河三采油廠平均含水90%以上屬高密度稠油。用目前現(xiàn) 有的破乳劑破乳，分離出的水含油較高，污水含油幾百mg/L,有的幾千mg/L。污 水含油較高，直接排放對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。注入井下對地層遭成傷害，且浪 費原油，如此高含油的污水需要加大量的水處理劑，且要多級沉淀加藥量大，處 理成本高，原油較難回收，導(dǎo)致用水處理劑回收的原油含水80%以上，造成嚴(yán)重 惡性循環(huán)，為解決這種情況，采油廠降低水中的含油，在高含水原油中加入預(yù)脫 劑等辦法，目前這種預(yù)脫劑均為水溶性高分子量非離子聚醚，效果不太理想，運 行成本高。因此針對三采和稠油污水的特點開發(fā)研制效果好、加量少、費用低的 藥劑意義重大。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種HM系列含油污水凈化劑，具有 良好的分油清水效果，分油速度快、加藥量少、處理后污水清的特點。
本發(fā)明同時提供了上述HM系列含油污水凈化劑的制備方法。
本發(fā)明所述的HM系列含油污水凈化劑，其特征在于，包括如下質(zhì)量百分 數(shù)的物質(zhì)：15~35%聚胺、2.5~15%非離子聚醚磷酸酯和30~60%溶劑;
其中，所述非離子聚醚磷酸酯，為以脂肪醇為起始劑的環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷 無規(guī)共聚醚，與五氧化二磷酯化反應(yīng)得到;
所述聚胺，由脂肪胺和催化劑合成反應(yīng)后，再與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)得到。
所述溶劑為甲醇、乙醇或異丙醇中的一種或兩種或三種任意比例的混合物。
所述HM系列含油污水凈化劑，還加有增效劑，增效劑占聚胺、非離子聚 醚磷酸酯和溶劑總質(zhì)量的20~50%。
所述增效劑，以質(zhì)量計，由20~80份聚合氯化鋁和10~45份聚合硫酸鐵組成。
所述催化劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉、金屬鈉、醇鈉或三氟化硼乙醚中的一種。
制備方法包括以下步驟：
1)向反應(yīng)釜內(nèi)加入脂肪醇起始劑和催化劑，氮氣掃釜，升溫至90~100℃， 真空處理后，依次加入環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷，進(jìn)行聚合反應(yīng);
2)向步驟1)得到的物質(zhì)中加入五氧化二磷，90~95℃下恒溫反應(yīng)1~2h，得 到非離子聚醚磷酸酯;
3)向帶有攪拌和控溫裝置的燒瓶中加入脂肪胺、催化劑，在冰水浴下滴加 環(huán)氧氯丙烷，溫度控制在30~45℃，滴加完畢，經(jīng)升溫進(jìn)行聚合反應(yīng)得到聚胺;
4)在溫度70~80℃下，先將符合比例的增效劑加入聚胺攪拌均勻，且在4 小時內(nèi)不能出現(xiàn)分層，然后再加入非離子聚醚磷酸酯和溶劑，攪拌均勻，即得 HM系列含油污水凈化劑。
步驟1)所述真空處理時間為30~40min。
步驟1)加入環(huán)氧丙烷時控制溫度至125~135℃，控制壓力在0.3MPa以下。
步驟1)加入環(huán)氧乙烷時控制溫度為120~130℃。
步驟3)所述聚合反應(yīng)分兩個階段：
第一階段：升溫至55~65℃反應(yīng)2~3h;
第二階段：升溫至75~85℃反應(yīng)2~3h。
本發(fā)明制備的凈化劑性能指標(biāo)：外觀為淺黃色到黃色均勻粘稠液體，1%水 溶液PH值為6~7，相對分油率≥92%，處理后污水含油率≤30mg·L-1。
本發(fā)明凈化劑應(yīng)用以下機理：
1、破乳機理：
據(jù)國外專利文獻(xiàn)報導(dǎo)含油污水中極易形成部分O/W型乳狀液，在實驗室內(nèi) 觀察到油水界面間有過渡層形成，與油相接觸處的O/W乳狀液可分散進(jìn)入油相， 與水相接觸處的乳狀液可分散進(jìn)入水相，中間層混合有乳狀液。
破乳首先是減弱界面膜的強度。針對這種負(fù)電性，加入帶有相反電荷物質(zhì)中 和電荷，壓縮破壞雙電層減弱界面膜強度。使得乳化液滴相互碰撞聚結(jié)破壞，產(chǎn) 生橋聯(lián)和絮凝作用形成粒徑大的油株，在水的浮力作用下逐漸從水中分離出來， 從而達(dá)到反相破乳的目的。
乳狀液穩(wěn)定程度與其乳化型微粒合量的多少有很大的關(guān)系，從對乳狀液的分 析認(rèn)為含油污水的破乳產(chǎn)品必須具備以下幾點要求：①有很強的親電荷能力，足 以平衡乳化劑形成的負(fù)電荷;②有很強的絮凝能力，能夠把乳狀液微粒絮凝起來， 便于形成大的礬花;③有很強的表面活性，能夠破壞乳狀液的界面能。
2、凈化機理
�、俑∵x：藥劑浮選法簡稱浮選，是在廢水中投加浮選藥劑，選擇性地將親水 性的污染物變?yōu)榱魉浴亩芨街跉馀萆�。然后一起浮升到水面加以去除�?浮選的分離對象是親水性固體懸浮物及金屬離子等。氣浮過程中包括氣泡產(chǎn)生， 氣泡與顆粒附著，以及上浮分離等連續(xù)步驟。實現(xiàn)氣浮法分離的必要條件有兩個： 第一必須向水中提供足夠量的氣泡，氣泡理想尺寸為：15-30um;第二必須使污 染物呈懸浮狀態(tài)或具有疏水性，從而附著于氣泡上浮升。在氣泡上浮過程中，需 要形成大量細(xì)微而均勻的氣泡作為載體。因此氣浮效果的好壞在很大程度上取決 于水中空氣的溶解量和飽和度，以及氣泡的分散程度和穩(wěn)定性。實踐證明，氣泡 量越多，分散度越高，它們與污染物粘附的機會也越多。
②混凝：混凝法是向廢水中投加化學(xué)藥劑來破壞膠體和懸浮顆粒，在水中形 成的穩(wěn)定分散系，使其聚集為具有明顯沉降性能的絮體，然后用重力沉降法予以 分離，這一過程包括凝聚和絮凝兩個步驟，二者統(tǒng)稱為混凝。具體的說：凝聚是 指使膠體脫穩(wěn)并聚集為微絮粒的過程;而絮凝則指微絮粒通過吸附，卷帶和橋連 而成長為更大的絮體的過程。
混凝是油田經(jīng)常采用的處理含油污水的方法，即向水中投加混凝劑進(jìn)行破 乳，消除膠體的穩(wěn)定因素，再利用微粒之間吸引力及布朗運動，使已破乳的微粒 不斷擴大形成鞏花沉淀，以達(dá)到除油、除有機物和懸浮物的目的。
本發(fā)明的有益效果在于：
1、具有水溶性好，配合性能強，分油效果明顯，污水清的特點，可節(jié)約大 量水資源，具有較好經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
2、HM系列含油污水凈化劑可節(jié)約藥劑費用，回收大量的原油。
3、原料易得，屬工業(yè)品，價格低廉。
4、該技術(shù)路線和工藝成熟，該產(chǎn)品性能穩(wěn)定，具備工業(yè)生產(chǎn)的條件。
