本发明专利技术提供了一种用于压裂返排液絮凝处理的复合絮凝剂及其制备方法。该复合絮凝剂的原料包括水玻璃、偶联剂、丙烯酰胺单体、阳离子单体、交联剂和引发剂；其中，以物质的量计，水玻璃∶丙烯酰胺单体＝1∶(1-10)，丙烯酰胺单体∶阳离子单体＝(0.5-10)∶1；以质量计，硅烷偶联剂KH570的用量为水玻璃用量的0.005％-0.05％，交联剂的用量为丙烯酰胺单体的用量的0.005％-0.1％，引发剂的用量为丙烯酰胺单体和阳离子单体的总量的0.005％-0.1％。本发明专利技术利用水溶液聚合法，制备SiO2-阳离子聚丙烯酰胺复合絮凝剂，没有有机溶剂的引入，对环境没有污染，生产工艺简单，反应温和，易于实施；该絮凝剂在页岩气压裂返排液絮凝处理过程中，具有良好的絮凝处理效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于页岩气压裂返排液絮凝处理的复合絮凝剂及其制备方法，属于油田污水处理用化学制剂
技术介绍
目前对于页岩气压裂返排液现场处理的关键问题在于絮凝技术的改进、优化和高效絮凝剂的开发应用。混凝过程具有处理效果好、处理成本低等诸多优点，而且如果该过程与其它处理过程有机结合，将大大提高生产效率，有效改善和降低对环境的危害。高效的絮凝剂在混凝过程中起到了关键性的作用，选用合适的絮凝剂配制成水溶液加入压裂返排液中，便会产生压缩双电层，使废水中的悬浮微粒失去稳定性，胶粒相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体和矾花。絮凝体长大到一定体积后在重力作用下可脱离水相沉淀下来，从而去除废水中的大量悬浮物，达到废水处理的效果。无机絮凝剂具有原料简单易得、制作工艺简便、价格低廉等特点，在水处理市场中占有十分重要的地位，是应用得最早的一类水处理剂，主要包括铁系絮凝剂和铝系絮凝剂。在水处理过程特别是在油田污水的处理中，无机絮凝剂对pH值比较敏感，存在加药量大、生成沉淀较多、易产生大量污泥的问题，而且对加药设备、管线的防腐有较高要求，当污水成份复杂的时候，无机絮凝剂已经很难满足水处理的要求。无机聚合物絮凝剂较传统絮凝剂在性能上有很大的促进，但是仍就不能令人满意，因此无机复合絮凝剂的研究应运而生。有机高分子絮凝剂出现于上世纪50年代，其应用前途广阔，发展非常迅速，已用于给水净化、水/油体系破乳、含油废水处理、废水再资源化及污泥脱水等方面。有机絮凝剂因为使用成本低和絮凝效果较好而广泛得到应用，根据聚合物链中所带电荷的不同分为阳离子型、阴离子型、两性型以及非离子型。聚丙烯酰胺及其衍生物是使用最为广泛的合成有机絮凝剂，已经得到研究人员的广泛关注并成为絮凝剂研究的热点之一。单一的絮凝剂虽然在一定的条件下能达到一定的效果，但是随着环保要求的提高，这些絮凝剂已经不能满足各类废水处理的要求，为了进一步提高絮凝剂的性能，诸多研究将不同的絮凝剂进行复合，取得了良好的絮凝效果和降解性能，因此受到广大研究者的重视。无机-无机复合絮凝剂主要是以铝系、铁系和聚硅酸的复合。近来，许多复合的无机絮凝剂诸如聚硅酸铁(PSiF)、聚硅酸硫酸锌(PZSiS)、聚硅酸硫酸铁(PFSiS)和聚氯化铝铁(PFAC)等先后出现。无机-有机复合絮凝主要有两种类型，一种是无机絮凝剂与合成高分絮凝剂的复合，另一种是无机絮凝剂与天然高分子絮凝剂的复合，经过复合后的絮凝剂通常具有无机絮凝剂和有机絮凝剂的优点，是一类非常有前途的复合絮凝剂。纳米SiO2是一种多功能纳米材料，在涂料、橡胶、化妆品、塑料等领域都得到了广泛使用，近年来纳米SiO2在水处理行业的应用也受到一定程度的关注。针对页岩气压裂返排液的处理，开发出一种制备工艺简单，高效无毒，成本低廉的环保型絮凝剂，有效减少或杜绝压裂废水对环境的污染，具有非常积极的意义。
技术实现思路
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是提出一种用于压裂返排液絮凝处理的复合絮凝剂及其制备方法，能够具有良好的絮凝效果，从而高效处理污水，有效减少或杜绝压裂废水对环境的污染。本专利技术的目的通过以下技术方案得以实现：一种用于压裂返排液絮凝处理的复合絮凝剂，其原料包括水玻璃、硅烷偶联剂KH570、丙烯酰胺(AM)单体、阳离子单体、交联剂和引发剂；其中，以物质的量计，水玻璃∶丙烯酰胺单体＝1∶(1-10)，丙烯酰胺单体∶阳离子单体＝(0.5-10)∶1；以质量计，硅烷偶联剂KH570的用量为水玻璃用量的0.005％-0.05％，交联剂的用量为丙烯酰胺单体的用量的0.005％-0.1％，引发剂的用量为丙烯酰胺单体和阳离子单体的总量的0.005％-0.1％。上述的用于压裂返排液絮凝处理的复合絮凝剂中，优选的，以物质的量计，水玻璃∶丙烯酰胺单体＝1∶(3-6)，丙烯酰胺单体∶阳离子单体＝(1-5)∶1；以质量计，硅烷偶联剂KH570的用量为水玻璃用量的0.02％-0.04％，交联剂的用量为丙烯酰胺单体的用量的0.02％-0.06％，引发剂的用量为丙烯酰胺单体和阳离子单体的总量的0.02％-0.04％。上述的用于压裂返排液絮凝处理的复合絮凝剂中，优选的，复合絮凝剂的阳离子取代度为10-30％；更优选的，所述复合絮凝剂的阳离子取代度为15-25％。上述的用于压裂返排液絮凝处理的复合絮凝剂可以根据阳离子取代度调整阳离子单体的加入量。上述的用于压裂返排液絮凝处理的复合絮凝剂中，优选的，所述阳离子单体包括二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、甲基丙烯酰胺氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)等中的一种或几种的组合；更优选的，所述阳离子单体为甲基丙烯酰胺氧乙基三甲基氯化铵。上述的用于压裂返排液絮凝处理的复合絮凝剂中，优选的，所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，但不限于此。本专利技术的用于压裂返排液絮凝处理的复合絮凝剂中使用交联剂有利于形成网状或半网状结构，有利于进一步提高絮凝处理性能。上述的用于压裂返排液絮凝处理的复合絮凝剂中，优选的，所述引发剂为环偶氮脒类引发剂和/或油溶性偶氮化合物引发剂，但不限于此；更优选的，所述引发剂包括环偶氮脒类引发剂VA-044、环偶氮脒类引发剂V501、环偶氮脒类引发剂V601、油溶性偶氮化合物引发剂偶氮二异丁腈、油溶性偶氮化合物引发剂偶氮二异庚腈、油溶性偶氮化合物引发剂偶氮二异丁酸二甲酯等中的一种或几种的组合；再进一步优选的，所述引发剂为环偶氮脒类引发剂VA-044。本专利技术还提供上述的用于压裂返排液絮凝处理的复合絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：将水玻璃加水稀释(水的加入量为将水玻璃溶解稀释10倍左右)，调pH值至中性，搅拌至出现SiO2胶体，再加入硅烷偶联剂KH570，得到SiO2胶体溶液；向SiO2胶体溶液中加入丙烯酰胺单体、阳离子单体及交联剂的混合水溶液，在氮气保护下加入引发剂，在设定温度进行水溶液聚合反应，得到复合絮凝剂粗品；复合絮凝剂粗品经提纯、干燥得到用于压裂返排液絮凝处理的复合絮凝剂。上述的提纯包括沉淀、洗涤、抽提等步骤；上述的SiO2胶体溶液为纳米SiO2胶体溶液。根据具体实施方案，上述的用于压裂返排液絮凝处理的复合絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：于三口烧瓶中加入水玻璃，室温搅拌条件下加水稀释10倍，用稀盐酸调pH值至中性，搅拌一段时间至出现SiO2胶体，再加入硅烷偶联剂KH570，得到SiO2胶体溶液；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于压裂返排液絮凝处理的复合絮凝剂，其原料包括水玻璃、硅烷偶联剂KH570、丙烯酰胺单体、阳离子单体、交联剂和引发剂；其中，以物质的量计，水玻璃∶丙烯酰胺单体＝1∶(1‑10)，丙烯酰胺单体∶阳离子单体＝(0.5‑10)∶1；以质量计，硅烷偶联剂KH570的用量为水玻璃用量的0.005％‑0.05％，交联剂的用量为丙烯酰胺单体的用量的0.005％‑0.1％，引发剂的用量为丙烯酰胺单体和阳离子单体的总量的0.005％‑0.1％。
【技术特征摘要】
1.一种用于压裂返排液絮凝处理的复合絮凝剂，其原料包括水玻璃、硅烷偶联
剂KH570、丙烯酰胺单体、阳离子单体、交联剂和引发剂；其中，以物质的量计，
水玻璃∶丙烯酰胺单体＝1∶(1-10)，丙烯酰胺单体∶阳离子单体＝(0.5-10)∶1；以质量
计，硅烷偶联剂KH570的用量为水玻璃用量的0.005％-0.05％，交联剂的用量为丙烯
酰胺单体的用量的0.005％-0.1％，引发剂的用量为丙烯酰胺单体和阳离子单体的总量
的0.005％-0.1％。
2.根据权利要求1所述的用于压裂返排液絮凝处理的复合絮凝剂，其特征在于：
以物质的量计，水玻璃∶丙烯酰胺单体＝1∶(3-6)，丙烯酰胺单体∶阳离子单体
＝(1-5)∶1；以质量计，硅烷偶联剂KH570的用量为水玻璃用量的0.02％-0.04％，交
联剂的用量为丙烯酰胺单体的用量的0.02％-0.06％，引发剂的用量为丙烯酰胺单体和
阳离子单体的总量的0.02％-0.04％。
3.根据权利要求1所述的用于压裂返排液絮凝处理的复合絮凝剂，其特征在于：
所述复合絮凝剂的阳离子取代度为10-30％；优选的，所述复合絮凝剂的阳离子取代
度为15-25％。
4.根据权利要求1所述的用于压裂返排液絮凝处理的复合絮凝剂，其特征在于：
所述阳离子单体包括二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰胺氧乙基三甲基氯化铵、丙
烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或几种的组合；优选的，所述阳离子单体为甲基丙
烯酰胺氧乙基三甲基氯化铵。
5.根据权利要求1所述的用于压裂返排液絮凝处理的复合絮凝剂，其特征在于：
所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。
6.根据权利要求1所述的用于压裂返排液...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴百春，罗跃，邓皓，米远祝，宋磊，张晓飞，张华，王毅霖，罗臻，李婷，刘译阳，杨雪莹，李雪凝，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团安全环保技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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