申请日2012.07.05
公开(公告)日2013.12.18
IPC分类号C02F1/24; C02F1/40; C02F1/56
摘要
本发明涉及污水净化剂及其制备方法，具体涉及一种HM系列含油污水净化剂及其制备方法，该净化剂包括如下质量百分数的物质：15~35%聚胺、2.5~15%非离子聚醚磷酸酯和30~60%溶剂;还加有增效剂，增效剂占所述净化剂总质量的20~50%。本发明的制备方法为：先通过聚合、后处理、酯化工艺获得非离子聚醚磷酸酯，再通过合成、后处理工艺制得聚胺，并添加增效剂，获得最终产品。本发明产品具有良好的分油清水效果，具有分油速度快、加药量少、处理后污水清的特点，且原料易得，价格低廉，水溶性好，配合性能强。
权利要求书
1.一种HM系列含油污水净化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 ：
1)向反应釜内加入脂肪醇起始剂和催化剂，氮气扫釜，升温至 90~100℃，经真空处理后，依次加入环氧丙烷和环氧乙烷，进行聚合反应;
2)向步骤 1)得到的物质中加入五氧化二磷，90~95℃下恒温反应 1~2h，得到非离子聚醚磷酸酯;
3)向带有搅拌和控温装置的烧瓶中加入脂肪胺、催化剂，在冰水浴下滴加环氧氯丙烷，温度控制在30~45℃，滴加完毕，经升温进行聚合反应得到聚胺 ;
4)在温度70~80℃下，先将符合比例的增效剂加入聚胺搅拌均匀，然后再加入非离子聚醚磷酸酯和溶剂，搅拌均匀，即得 HM 系列含油污水净化剂;
其中：包括如下质量百分数的物质：12~50%聚胺、2~30%非离子聚醚磷酸酯和30~65%溶剂;
所述非离子聚醚磷酸酯，为以脂肪醇为起始剂的环氧乙烷 / 环氧丙烷无规共聚醚，与五氧化二磷酯化反应得到;
所述聚胺，由脂肪胺和催化剂合成反应后，再与环氧氯丙烷反应得到;
所述溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇中的一种或两种或三种任意比例的混合物。
2.根据权利要求1所述的HM系列含油污水净化剂的制备方法，其特征在于，增效剂占聚胺、非离子聚醚磷酸酯和溶剂总质量的 20~50%。
3.根据权利要求2所述的 HM 系列含油污水净化剂的制备方法，其特征在于，所述增效剂，以质量计，由 20~80份聚合氯化铝和 10~45 份聚合硫酸铁组成。
4.根据权利要求1所述的HM系列含油污水净化剂，其特征在于，所述催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、金属钠、醇钠或三氟化硼乙醚中的一种。
5.根据权利要求1所述的HM系列含油污水净化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)所述真空处理时间为 30~40min。
6.根据权利要求1所述的HM系列含油污水净化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)加入环氧丙烷时控制温度至 125~135℃，控制压力在 0.3MPa 以下。
7.根据权利要求1所述的HM系列含油污水净化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)加入环氧乙烷时控制温度至 120~130℃。
8. 根据权利要求 1所述的 HM 系列含油污水净化剂的制备方法，其特征在于，步骤 3)所述聚合反应分两个阶段 ：
第一阶段 ： 升温至 55~65℃反应 2~3h ;
第二阶段 ： 升温至 75~85℃反应 2~3h。
说明书
HM系列含油污水净化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及污水净化剂及其制备方法，具体地说，涉及一种HM系列含油 污水净化剂及其制备方法。
背景技术
水和油都是人类赖以生存的极为重要物质。我国水资源总量虽占世界第六 位。但人均水量仅为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，已经直接影响着国民经济的发展和人民生活水平的提高，所以节水节油是 国计民生的大事、事关重要。
改革开放以来，随着工农业的发展和人民生活水平的提高，城市用水尤其是 工业用水大幅增加。我国三北地区的城市，严重缺水，据全国对467个城市的统 计300多个缺水，有2/3的城市缺水，日缺水量2000万吨，影响工业产值千亿 元，并严重影响着工业布局。与此同时，水资源的污染也日趋严重，据天津市评 价的532条江、河、湖。水库中已受到污染的436条，达82.3%。在工业发达， 人口集中的繁华地区。多数水质严重污染，加上地下水的过量开采，地下水位急 剧下降，水源面临枯竭。
联合国曾经预言“能源危机之后，水不久将成为人类社会的下一个危机”。 我国政府和中央领导对节约用水和水资源综合利用十分重视，去年中央专门召开 了水利工作会议，从战略角度认识水问题的严重性，为管好生命之水，水的管理 设立三条红线，与官员的政绩挂钩，更加严格的问责制度，指示各部门把计划用 水、节约用水、治理污水和开发新水源放在不次于粮食和能源的位置上来。
众所周知，城市用水80%以上是工业用水，解决好工业水处理是节约用水， 减少污染保护环境的重要途径。目前工业废水达标率为46%，后十年要达到95% 的达标率。工业用水中油田是地下水过量开采大户，也是用水大户，油田从地下 抽出多少来液就必须注入同等量的水，才能保持地层的压力，随着油田的不断开 采，大部分油区都进入高含水期，所以对水的处理量越来越大。由于采油技术的 提高和各种化学品的注入，所采出的油质越来越难脱水。如采油方式的改变及开 采年限的增加含油污水量迅速上升，成为当前采油生产中的一大难题。油田处理 难度较大的含油废水，有三次采油废水和高矿化度稠油废水。这些含油废水与稀 油污水，炼厂废水及其它含油污水相比，具有水相粘度大，油水密度差小，水温 高和乳化油含量高等特点，导致了污水中的油大部分以乳化油的形式存在。含油 污水经处理后一般回注油层或用于锅炉。其工艺流程国内外基本一致，主要包括 油水分离、气浮或沉降、过滤、软化、脱氧等工艺。
全国油田三采和稠油区块占较大的比例，含水率约为80-93%。主要的稠油 区块分布于胜利、辽河、新疆、渤海等油田。大部分油田采用了三次驱油，因而 三采和稠油含油污水量大面而广。研制适合这类含油污水净化剂迫在眉睫。仅新 疆克拉马依油田九区和六区，排出的稠油污水约4x104m3/d。约占新疆油田含油 污水总量的50%。
目前各大油田相继进入开采的中后期，属高含水期，有的含水高达90%以上， 如胜利的孤岛、孤东、现河三采油厂平均含水90%以上属高密度稠油。用目前现 有的破乳剂破乳，分离出的水含油较高，污水含油几百mg/L,有的几千mg/L。污 水含油较高，直接排放对环境造成严重的污染。注入井下对地层遭成伤害，且浪 费原油，如此高含油的污水需要加大量的水处理剂，且要多级沉淀加药量大，处 理成本高，原油较难回收，导致用水处理剂回收的原油含水80%以上，造成严重 恶性循环，为解决这种情况，采油厂降低水中的含油，在高含水原油中加入预脱 剂等办法，目前这种预脱剂均为水溶性高分子量非离子聚醚，效果不太理想，运 行成本高。因此针对三采和稠油污水的特点开发研制效果好、加量少、费用低的 药剂意义重大。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种HM系列含油污水净化剂，具有 良好的分油清水效果，分油速度快、加药量少、处理后污水清的特点。
本发明同时提供了上述HM系列含油污水净化剂的制备方法。
本发明所述的HM系列含油污水净化剂，其特征在于，包括如下质量百分 数的物质：15~35%聚胺、2.5~15%非离子聚醚磷酸酯和30~60%溶剂;
其中，所述非离子聚醚磷酸酯，为以脂肪醇为起始剂的环氧乙烷/环氧丙烷 无规共聚醚，与五氧化二磷酯化反应得到;
所述聚胺，由脂肪胺和催化剂合成反应后，再与环氧氯丙烷反应得到。
所述溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇中的一种或两种或三种任意比例的混合物。
所述HM系列含油污水净化剂，还加有增效剂，增效剂占聚胺、非离子聚 醚磷酸酯和溶剂总质量的20~50%。
所述增效剂，以质量计，由20~80份聚合氯化铝和10~45份聚合硫酸铁组成。
所述催化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、金属钠、醇钠或三氟化硼乙醚中的一种。
制备方法包括以下步骤：
1)向反应釜内加入脂肪醇起始剂和催化剂，氮气扫釜，升温至90~100℃， 真空处理后，依次加入环氧丙烷和环氧乙烷，进行聚合反应;
2)向步骤1)得到的物质中加入五氧化二磷，90~95℃下恒温反应1~2h，得 到非离子聚醚磷酸酯;
3)向带有搅拌和控温装置的烧瓶中加入脂肪胺、催化剂，在冰水浴下滴加 环氧氯丙烷，温度控制在30~45℃，滴加完毕，经升温进行聚合反应得到聚胺;
4)在温度70~80℃下，先将符合比例的增效剂加入聚胺搅拌均匀，且在4 小时内不能出现分层，然后再加入非离子聚醚磷酸酯和溶剂，搅拌均匀，即得 HM系列含油污水净化剂。
步骤1)所述真空处理时间为30~40min。
步骤1)加入环氧丙烷时控制温度至125~135℃，控制压力在0.3MPa以下。
步骤1)加入环氧乙烷时控制温度为120~130℃。
步骤3)所述聚合反应分两个阶段：
第一阶段：升温至55~65℃反应2~3h;
第二阶段：升温至75~85℃反应2~3h。
本发明制备的净化剂性能指标：外观为浅黄色到黄色均匀粘稠液体，1%水 溶液PH值为6~7，相对分油率≥92%，处理后污水含油率≤30mg·L-1。
本发明净化剂应用以下机理：
1、破乳机理：
据国外专利文献报导含油污水中极易形成部分O/W型乳状液，在实验室内 观察到油水界面间有过渡层形成，与油相接触处的O/W乳状液可分散进入油相， 与水相接触处的乳状液可分散进入水相，中间层混合有乳状液。
破乳首先是减弱界面膜的强度。针对这种负电性，加入带有相反电荷物质中 和电荷，压缩破坏双电层减弱界面膜强度。使得乳化液滴相互碰撞聚结破坏，产 生桥联和絮凝作用形成粒径大的油株，在水的浮力作用下逐渐从水中分离出来， 从而达到反相破乳的目的。
乳状液稳定程度与其乳化型微粒合量的多少有很大的关系，从对乳状液的分 析认为含油污水的破乳产品必须具备以下几点要求：①有很强的亲电荷能力，足 以平衡乳化剂形成的负电荷;②有很强的絮凝能力，能够把乳状液微粒絮凝起来， 便于形成大的矾花;③有很强的表面活性，能够破坏乳状液的界面能。
2、净化机理
①浮选：药剂浮选法简称浮选，是在废水中投加浮选药剂，选择性地将亲水 性的污染物变为流水性。从而能附着在气泡上。然后一起浮升到水面加以去除。 浮选的分离对象是亲水性固体悬浮物及金属离子等。气浮过程中包括气泡产生， 气泡与颗粒附着，以及上浮分离等连续步骤。实现气浮法分离的必要条件有两个： 第一必须向水中提供足够量的气泡，气泡理想尺寸为：15-30um;第二必须使污 染物呈悬浮状态或具有疏水性，从而附着于气泡上浮升。在气泡上浮过程中，需 要形成大量细微而均匀的气泡作为载体。因此气浮效果的好坏在很大程度上取决 于水中空气的溶解量和饱和度，以及气泡的分散程度和稳定性。实践证明，气泡 量越多，分散度越高，它们与污染物粘附的机会也越多。
②混凝：混凝法是向废水中投加化学药剂来破坏胶体和悬浮颗粒，在水中形 成的稳定分散系，使其聚集为具有明显沉降性能的絮体，然后用重力沉降法予以 分离，这一过程包括凝聚和絮凝两个步骤，二者统称为混凝。具体的说：凝聚是 指使胶体脱稳并聚集为微絮粒的过程;而絮凝则指微絮粒通过吸附，卷带和桥连 而成长为更大的絮体的过程。
混凝是油田经常采用的处理含油污水的方法，即向水中投加混凝剂进行破 乳，消除胶体的稳定因素，再利用微粒之间吸引力及布朗运动，使已破乳的微粒 不断扩大形成巩花沉淀，以达到除油、除有机物和悬浮物的目的。
本发明的有益效果在于：
1、具有水溶性好，配合性能强，分油效果明显，污水清的特点，可节约大 量水资源，具有较好经济效益和社会效益。
2、HM系列含油污水净化剂可节约药剂费用，回收大量的原油。
3、原料易得，属工业品，价格低廉。
4、该技术路线和工艺成熟，该产品性能稳定，具备工业生产的条件。
