本發(fā)明涉及天然高分子聚合物改性，尤其涉及一種多功能納米纖維素基聚合物清水劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，隨著人們對(duì)于可再生生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化利用的日益重視，納米纖維素因其獨(dú)特的性質(zhì)而受到廣泛關(guān)注。納米纖維素具有來(lái)源廣、可再生、易降解、納米尺寸效應(yīng)和可功能化改性的特點(diǎn)。經(jīng)改性后的納米纖維素基聚合物清水劑中，納米纖維素環(huán)狀疏水基團(tuán)對(duì)原油具有天然的捕捉能力，再經(jīng)改性后的電荷擠壓，架橋作用和網(wǎng)狀卷掃作用，易形成微細(xì)原油絮體上浮，且納米纖維素基聚合物在水中粘度小，不易形成難回收的膠質(zhì)，開(kāi)發(fā)此類(lèi)納米級(jí)聚合物清水劑具有較大意義。

2、海油平臺(tái)空間有限，海油油田原油處理流程短，需高效油水分離劑，而常規(guī)流程需要加入前端小分子量聚合物清水劑和后端高分子量清水劑構(gòu)成油水分離體系，從而達(dá)到快速油水分離作用。所以需要開(kāi)發(fā)一種由低分子量和高分子量組成的多功能納米纖維素基聚合物清水劑進(jìn)行破乳絮凝油水分離，簡(jiǎn)化工藝流程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種多功能納米纖維素基聚合物清水劑及其制備方法。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種多功能納米纖維素基聚合物清水劑的制備方法，是采用以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的。

3、一種多功能納米纖維素基聚合物清水劑的制備方法，所述清水劑包括以下重量份的原料：納米纖維素200～230份、烷基甲酯類(lèi)醚化劑5～6份、醚化促進(jìn)劑共計(jì)30～35份、季銨鹽醚化劑15～18份、ph調(diào)節(jié)劑為0.2-0.5份、丙烯酰胺50-60份、陽(yáng)離子單體80-90份、引發(fā)劑0.3-0.5份、還原劑0.3-0.4份和去離子水共計(jì)380-410份；

4、所述清水劑的制備方法包括以下步驟：

5、s1.將納米纖維素、烷基甲酯類(lèi)醚化劑、去離子水混合，攪拌溶解；

6、s2.升溫到60～65度，滴入醚化促進(jìn)劑，將體系ph值調(diào)到9-9.5，反應(yīng)3～4小時(shí)；

7、s3.在攪拌狀態(tài)下，將季銨鹽型醚化劑和醚化促進(jìn)劑加入反應(yīng)體系中，繼續(xù)攪拌反應(yīng)2～3小時(shí)；

8、s4.用醚化促進(jìn)劑調(diào)節(jié)ph值為9.5-10，然后升溫到70～75度繼續(xù)反應(yīng)1.5～2小時(shí)；

9、s5.降溫到45-50度，用ph調(diào)節(jié)劑將體系ph調(diào)節(jié)到5-6，往體系中加入丙烯酰胺、陽(yáng)離子單體、引發(fā)劑；

10、s6.充氮除氧1-1.5小時(shí)，滴加還原劑溶液，滴加完畢后，60度保溫反應(yīng)3-3.5小時(shí)；

11、s7.降溫到30-35度左右，用水稀釋到含量為15％-18％，得到多功能納米纖維素基聚合物清水劑成品。

12、進(jìn)一步的，所述納米纖維素為針葉木纖維制備，且納米纖維素直徑為40nm-100nm；固含量為2-2.5％。

13、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過(guò)優(yōu)選納米纖維素寬度直徑為40nm-100nm，納米纖維素直徑小于40nm后，納米纖維素流動(dòng)性變差，現(xiàn)場(chǎng)改性使用不方便，也無(wú)法制備得到足夠濃度含量的改性納米纖維素清水劑；另外，當(dāng)納米纖維素直徑大于100nm后，改性納米纖維素在油水界面擴(kuò)散速度慢，清水效果會(huì)有所下降；因此，優(yōu)選直徑為40nm～100nm的納米纖維素，有利于得到流動(dòng)性好，在油水分散好的改性納米纖維素。

14、進(jìn)一步的，所述烷基甲酯類(lèi)醚化劑為氯丙酸甲酯和氯丁酸甲酯混合物，復(fù)配質(zhì)量比例為1:1。

15、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，采用烷基甲酯類(lèi)醚化劑對(duì)納米纖維素進(jìn)行醚化改性，并研究了烷基甲酯類(lèi)醚化劑醚化改性條件，制得的改性納米纖維素對(duì)水包油乳狀液有較強(qiáng)的破除效果，同時(shí)通過(guò)兩種不同鏈長(zhǎng)的烷基甲酯醚化劑復(fù)合醚化改性納米纖維素，得到的改性納米纖維素對(duì)不同規(guī)格的水包油氣泡都有較好的破除效果。

16、進(jìn)一步的，所述季銨鹽型醚化劑為3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨和2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨兩種復(fù)合，二者的質(zhì)量比為1:1。

17、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，通過(guò)醚化反應(yīng)引入陽(yáng)離子季銨鹽型側(cè)基，從讓改性納米纖維素進(jìn)一步獲得對(duì)水中含油膠質(zhì)強(qiáng)電荷吸附作用，形成微細(xì)絮體上?。患{米纖維素經(jīng)過(guò)烷基甲酯和季銨鹽醚化改性，可以制備清水脫油效果更好的改性納米纖維素基聚合物。

18、進(jìn)一步的，所述醚化促進(jìn)劑為30％氫氧化鈉和30％的氫氧化鉀兩種復(fù)配，重量復(fù)配比例為1:2。

19、進(jìn)一步的，步驟s2和步驟s3中加入醚化促進(jìn)劑的質(zhì)量比為(7-9):(23-26)。

20、進(jìn)一步的，所述丙烯酰胺選用含量為50％的丙烯酰胺水溶液。

21、進(jìn)一步的，所述陽(yáng)離子單體為固含量為80％的甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨水溶液。

22、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，通過(guò)接枝共聚對(duì)納米纖維素進(jìn)行功能化改性，引入酰胺基和長(zhǎng)鏈親油陽(yáng)離子基團(tuán)，得到多功能納米纖維素基聚合物清水劑具有強(qiáng)陽(yáng)離子清水，高分子質(zhì)量架橋和卷掃高效除油作用。

23、進(jìn)一步的，所述ph調(diào)節(jié)劑選用醋酸或草酸中的一種。

24、進(jìn)一步的，所述引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨和偶氮二異丁脒鹽酸鹽的復(fù)合物，二者的質(zhì)量比為5:1。

25、進(jìn)一步的，所述還原劑為亞硫酸鈉和焦亞硫酸鈉復(fù)合，復(fù)合質(zhì)量比例為1:1。

26、進(jìn)一步的，步驟s1和步驟s7中水的用量比為(20-30):(360-380)。

27、第二方面，本發(fā)明提供一種多功能納米纖維素基聚合物清水劑，是采用以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的。

28、一種上述制備方法制備得到的多功能納米纖維素基聚合物清水劑，該清水劑本體粘度小于200cp且固含量大于15％，兼具反相破乳、清水和絮凝功能，可以作為絮凝劑處理含有機(jī)質(zhì)工業(yè)廢水，可以作為清水劑處理含油污水。

29、本發(fā)明獲得了以下有益效果。

30、(1)本發(fā)明通過(guò)優(yōu)選納米纖維素寬度直徑為40nm-100nm，有利于得到流動(dòng)性好，在油水分散好的納米纖維素基體，也有利于醚化改性和接枝共聚改性；

31、(2)通過(guò)烷基甲酯類(lèi)醚化劑對(duì)納米纖維素進(jìn)行醚化改性，并研究了烷基甲酯類(lèi)醚化劑醚化改性條件，制得的改性納米纖維素對(duì)水包油乳狀液有較強(qiáng)的破除效果，同時(shí)通過(guò)兩種不同鏈長(zhǎng)的烷基甲酯醚化劑復(fù)合醚化改性納米纖維素，得到的改性納米纖維素對(duì)不同規(guī)格水包油都有較好的破除效果；

32、(3)本發(fā)明通過(guò)醚化反應(yīng)引入陽(yáng)離子季銨鹽型側(cè)基，從而讓改性納米纖維素進(jìn)一步獲得對(duì)水中含油膠質(zhì)強(qiáng)電荷吸附作用，形成微細(xì)絮體上浮；納米纖維素經(jīng)過(guò)烷基甲酯改性和季銨化改性，可以進(jìn)一步提高納米纖維素基聚合物產(chǎn)品的油水分離性能；

33、(4)通過(guò)接枝共聚對(duì)納米纖維素進(jìn)行功能化改性，引入酰胺基和長(zhǎng)鏈親油陽(yáng)離子基團(tuán)，得到多功能納米纖維素基聚合物清水劑具有強(qiáng)陽(yáng)離子清水，高分子質(zhì)量架橋和卷掃高效除油作用；

34、(5)本發(fā)明通過(guò)控制納米纖維素寬度和長(zhǎng)徑比，制備得到的改性納米纖維素流動(dòng)性能好、油水界面分散性能好，且粘度小于200cp，固含量15％以上，方便現(xiàn)場(chǎng)注入使用；

35、綜上所述，本發(fā)明制備得到的多功能納米纖維素基聚合物清水劑具有親油性強(qiáng)、擴(kuò)散速度快、本體粘度低、較好的耐低溫、速溶性和儲(chǔ)存穩(wěn)定性的特點(diǎn)。

36、說(shuō)明書(shū)附圖

37、圖1是本發(fā)明多功能納米纖維素基聚合物清水劑油水分離效果(水浴靜置20分鐘后清水效果圖，從左往右依次為實(shí)施例1-7。