一种微交联阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种微交联阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法与应用。本发明专利技术中的微交联阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂，是由丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵为主要共聚单体，乙烯基烷氧基硅烷为共聚交联单体，采用反相乳液自由基聚合方法制备得到。其中，乙烯基烷氧基硅烷作为共聚交联单体，在反相乳液聚合反应过程中可使聚合物分子链产生微交联，促进采油污水中化学驱油剂、原油、悬浮物及无机盐等的絮凝与沉降；采用反相乳液自由基聚合的方法，控制聚合反应条件及交联单体添加量，实现了聚合物分子量的提高而不影响其水溶性，使聚合物的吸附、架桥、电中和和疏水缔合作用更强，对含油污水的絮凝分离效果更好。

【技术实现步骤摘要】
一种微交联阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种微交联阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法与应用，属于油田含油污水处理

技术介绍
在石油开采过程中，随着化学复合驱采油技术的广泛应用，采出液分离后产生的大量原油污水聚集了化学驱油剂、原油、悬浮物及无机盐等，具有成分复杂、高度稳定、含油量高等特点，如不经处理或处理效果不理想就直接排放、回注，不仅会造成原油资源浪费，还会严重污染环境。含油污水常用的处理方法有：重力沉降、浮选、膜分离、破乳和絮凝等方法，絮凝法是目前应用较为广泛的方法之一，有机高分子絮凝剂或有机-无机复合高分子絮凝剂，尤其是改性的阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂是较为有效的含油污水处理剂，具有投加量少、絮凝效果好等特点。近年来，我国科研人员以丙烯酰胺为主链，通过与其他功能性单体共聚，研制了多种改性聚丙烯酰胺絮凝剂。如：中国专利文献CN103319653A以丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酸丁酯、表面活性剂、去离子水为原料，中国专利文献CN103319652A以丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、全氟辛基乙基丙烯酸酯、表面活性剂、去离子水为原料，分别制备出了一种疏水改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，通过在絮凝剂大分子中引入疏水基团，可以提高聚合物对悬浮颗粒特别是水中有机物的吸附能力，同时能够降低絮体的亲水性能，加快絮体的沉降速度。中国专利CN103881006A采用反相乳液聚合的方法，同时分别流加第三单体甲基丙烯酰胺对氨基水杨酸钠和氧化还原引发剂，制备了能满足矿物采选、赤泥沉降、采油和城市生活污水处理等领域的高固含高分子量阴离子改性聚丙烯酰胺乳液，提高了絮凝效果和悬浮液的澄清度。吴林健等以丙烯酰胺、阳离子单体丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、自制的表面活性疏水单体十二烷基-二甲基-(3-甲基丙烯酰胺基)丙基溴化铵进行水溶液自由基共聚，合成了新的三元共聚物疏水改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂(新型疏水改性阳离子聚丙烯酰胺的合成及污水处理应用研究[D].北京化工大学,2015.)。上述改性聚丙烯酰胺絮凝剂对实验室模拟含油废水具有较好的絮凝效果，但是对现场含油污水的处理效果不明确。石油开采过程中，尤其是海上钻采平台产生的现场含油污水，对絮凝剂的絮凝效果要求更高，不但要求油水分离效果好，而且要求分离速度快、絮体结构强度要适中。
技术实现思路
针对现有技术的不足，以及现场原油污水处理中油水分离速度快、效果好、絮体结构强度适中的要求，本专利技术提供了一种微交联阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂及其制备方法与应用。术语说明：室温：具有本领域公知的含义，一般是指25±2℃。本专利技术的技术方案如下：一种微交联阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂，是由丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵为主要共聚单体，乙烯基烷氧基硅烷为共聚交联单体，采用反相乳液自由基聚合方法制备得到；其中，丙烯酰胺与甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵的摩尔比为(1-2):1，乙烯基烷氧基硅烷的摩尔数是三种单体总摩尔数的0.5％-2.5％。根据本专利技术优选的，所述乙烯基烷氧基硅烷为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷中的任意一种。本专利技术中，在丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵的聚合物分子链结构中引入了易水解交联的烷氧基硅烷单元，可使聚合物分子链产生微交联。根据本专利技术优选的，所述微交联阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂的重均分子量为(1.14-8.32)×106。上述微交联阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法，包括步骤如下：(1)单体水溶液的配制：按摩尔比(1-2):1，将丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵溶于去离子水中，配制成单体总含量为40-45wt％的单体水溶液，备用；(2)反相乳液的制备：将疏水连续相、乙烯基烷氧基硅烷、复配乳化剂混合均匀配制成油相，将步骤(1)中的单体水溶液转移到油相中，剪切混匀10-15分钟，得均一稳定的乳液；(3)反相乳液聚合：向步骤(2)制备的乳液中通入N2除氧；升温至55-65℃，搅拌条件下缓慢滴入引发剂水溶液，继续恒温搅拌反应4-6h，然后降至室温、停止通氮，结束反应；(4)后处理：将步骤(3)得到的反应乳液倒入丙酮中，搅拌、抽滤、丙酮洗涤，固体经真空干燥、粉碎，得到外观为白色粉末的微交联阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂。根据本专利技术优选的，步骤(2)中所述乙烯基烷氧基硅烷的摩尔数为丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、乙烯基烷氧基硅烷三种单体总摩尔数的0.5％-2.5％。根据本专利技术优选的，步骤(2)中所述疏水连续相为煤油或环己烷中一种。根据本专利技术优选的，步骤(2)中所述疏水连续相与反应体系总水的质量比为(0.4-1.0):1.0。其中，反应体系总水包括步骤(1)单体水溶液的溶剂水和步骤(3)引发剂水溶液的溶剂水。根据本专利技术优选的，步骤(2)中所述复配乳化剂的用量为三种单体总质量的8％-15％，所述复配乳化剂为Tween80与Span80，二者质量比为(0.05-0.5):1.0。本专利技术在反相乳液的制备中，首先，采用染色法和稀释法确定乳液类型为油包水乳液；通过正交实验研究了疏水连续相(油相)种类、乳液的HLB值、乳化剂用量、油水质量比和反应温度对反相乳液稳定性的影响，根据正交实验结果及反相乳液稳定性评价，对反相乳液稳定性影响最大的因素为油水质量比，其次为乳液HLB值，疏水连续相(油相)种类、反应温度、乳化剂用量对其影响相近。根据本专利技术优选的，步骤(2)中所述剪切的转速为1000-2000rpm。根据本专利技术优选的，步骤(3)中所述引发剂为偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐，所述引发剂用量为三种单体总质量的0.6-0.8％。根据本专利技术优选的，步骤(3)中所述引发剂水溶液是将引发剂溶解于去离子水中，配制成质量百分比为1.0-1.5％的水溶液。根据本专利技术优选的，步骤(4)中所述真空干燥的条件为60-70℃真空干燥12-24h。上述微交联阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂在处理采油污水中的应用。本专利技术的技术特点和有益效果：1、本专利技术的微交联阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂是以丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵为主要共聚单体，乙烯基烷氧基硅烷为共聚交联单体，首先配制含有丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵的单体水溶液，再制备含有乙烯基烷氧基硅烷的油相，然后采用反相乳液自由基聚合方法制备得到的。其中，乙烯基烷氧基硅烷作为共聚交联单体，在反相乳液聚合反应过程中可使聚合物分子链产生微交联，促进采油污水中化学驱油剂、原油、悬浮物及无机盐等的絮凝与沉降。2、本专利技术在微交联阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法中采用反相乳液自由基聚合的方法，控制聚合反应条件及交联单体添加量，可使得烷氧基硅烷单元的水解速度、交联度易于可控，实现了聚合物分子量的提高而不影响其水溶性，使聚合物的吸附、架桥、电中和和疏水缔合作用更强，对含油污水的絮凝分离效果更好，可以满足现场原油污水处理中油本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微交联阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂，其特征在于，是由丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵为主要共聚单体，乙烯基烷氧基硅烷为共聚交联单体，采用反相乳液自由基聚合方法制备得到；其中，丙烯酰胺与甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵的摩尔比为(1-2):1，乙烯基烷氧基硅烷的摩尔数是三种单体总摩尔数的0.5％-2.5％。/n

【技术特征摘要】
1.一种微交联阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂，其特征在于，是由丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵为主要共聚单体，乙烯基烷氧基硅烷为共聚交联单体，采用反相乳液自由基聚合方法制备得到；其中，丙烯酰胺与甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵的摩尔比为(1-2):1，乙烯基烷氧基硅烷的摩尔数是三种单体总摩尔数的0.5％-2.5％。


2.如权利要求1所述的微交联阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂，其特征在于，所述乙烯基烷氧基硅烷为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷中的任意一种。


3.如权利要求1所述的微交联阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂，其特征在于，所述微交联阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂的重均分子量为(1.14-8.32)×106。


4.权利要求1所述的微交联阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
(1)单体水溶液的配制：按摩尔比(1-2):1，将丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵溶于去离子水中，配制成单体总含量为40-45wt％的单体水溶液，备用；
(2)反相乳液的制备：将疏水连续相、乙烯基烷氧基硅烷、复配乳化剂混合均匀配制成油相，将步骤(1)中的单体水溶液转移到油相中，剪切混匀10-15分钟，得均一稳定的乳液；
(3)反相乳液聚合：向步骤(2)制备的乳液中通入N2除氧；升温至55-65℃，搅拌条件下缓慢滴入引发剂水溶液，继续恒温搅拌反应4-6h，然后降至室温、停止通氮，结束...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明刚，尹晓康，柴逢鑫，谭业邦，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37