本發(fā)明涉及石油開采產(chǎn)生污水的水處理藥劑制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其指一種適用于油田注聚采油污水的催化混凝藥劑的制備方法。
背景技術(shù)：
我國油田開采已經(jīng)進(jìn)入三次采油階段，為了更好地提高采油效率，現(xiàn)階段部分油田進(jìn)入注聚開采階段。為了提高驅(qū)油效果，油田大面積應(yīng)用了超高分子量、高濃度聚合物注入技術(shù)，采出水中聚合物的分子量及濃度均呈明顯增加的趨勢，對傳統(tǒng)油田采出水的處理工藝帶來巨大挑戰(zhàn)。這些大量的復(fù)雜高分子聚合物，主要是部分水解的陰離子型聚丙烯酰胺(HPAM)或者陰離子型聚丙烯酰胺(APAM)，分子量達(dá)到1000萬~3000萬Da。聚丙烯酰胺是一種水溶性高分子聚合物，分子鏈長，其酰胺基(-CONH2)可與許多物質(zhì)親和、吸附形成氫鍵，這就使它能在吸附的粒子之間架橋，使聚丙烯酰胺降解和提取的難度更大。
在油田含聚污水中進(jìn)行了大量的嘗試性實驗發(fā)現(xiàn)，水中對于COD的貢獻(xiàn)率主要來源于聚丙烯酰胺的復(fù)雜高分子聚合物，但不是純的HPAM(部分水解的陰離子型聚丙烯酰胺)或APAM(陰離子型聚丙烯酰胺)。常規(guī)的無機(jī)和有機(jī)混凝劑、凈水劑對此類水質(zhì)無效，僅針對于含聚污水的藥劑對此類復(fù)雜水質(zhì)無法達(dá)標(biāo)。其原因在于，將適量出水水溶液冷干后，溶液中殘留的物質(zhì)呈現(xiàn)膨松類似棉花狀的物質(zhì)，并且呈現(xiàn)抱團(tuán)狀態(tài)，雖然看上去膨松但彼此間交織的較為緊密并不容易撕開。在地層中，不論何種類型的PAM由于接觸了鈣、鎂等金屬離子而發(fā)生卷曲形成球狀并且在周圍形成了雙電層，與此同時與表面活性劑發(fā)生了某種交聯(lián)反應(yīng)而形成了以PAM絡(luò)合金屬離子為中心，周圍連接表面活性劑的狀態(tài)，此外，表面活性劑的親水端形成水化層，使整個體系更加穩(wěn)定。目前為止，對于復(fù)雜的油田含聚污水各種復(fù)配藥劑居多，還沒有一種專門針對于油田注聚采油污水的催化混凝藥劑的制備方法。
CN105692780A公開了一種含聚污水處理用清水劑復(fù)配體系。它所提供的含聚污水處理用復(fù)配型清水藥劑，它由陽離子型清水劑和非離子型清水劑組成；所述陽離子型清水劑為丙三醇-3-氯-1,2-環(huán)氧丙烷-三乙胺共聚物、氨基二甲烷-3-氯-1,2-環(huán)氧丙烷-乙二胺共聚物、聚氯化鋁和聚硫酸鐵中至少一種；所述非離子型清水劑為聚醚胺接枝聚醚和/或多乙烯多胺接枝聚醚；所述陽離子型清水劑與所述非離子型清水劑的質(zhì)量比為1：10～1。它提供的復(fù)配型清水藥劑能夠用于污水快速、高效除油，保證藥劑除油、除固效率，還能夠用于高含油污水，反相破乳，減少絮體中油含量。
CN105329999A公開了一種含聚污水的化學(xué)處理方法。其化學(xué)處理方法包括如下步驟：1)向含聚污水中加入陽離子型清水劑，并混合均勻；2)向步驟1)處理后的污水中加入非離子型清水劑，并混合均勻；3)向步驟2)處理后的污水匯總加入弱陽離子型清水劑，并混合均勻，即實現(xiàn)對所述含聚污水的凈化。它提供的“分級加入、組合處理”方法實現(xiàn)了清水劑功能特點和污水性質(zhì)的優(yōu)化匹配，各級藥劑效果得到充分發(fā)揮、協(xié)同增效，具有如下優(yōu)點：(1)清水、除油效果優(yōu)于單用某一種藥劑和復(fù)配多種藥劑；(2)藥劑使用量較單一藥劑或復(fù)配藥劑大幅降低；(3)分階段加入避免了各藥劑間的相互干擾；(4)不改變原有的污水處理流程，與現(xiàn)場工藝的適應(yīng)性好。
CN105060446A公開了一種含聚污水處理用有機(jī)高分子絮凝劑及其制備方法?；旌戏磻?yīng)前各組分按質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：聚合氯化鋁30-40%，非離子聚丙烯酰胺質(zhì)量為聚合氯化鋁質(zhì)量的5%；聚二甲基二烯丙基氯化銨與聚合氯化鋁的質(zhì)量比1-2:2-3。聚合反應(yīng)后得到弱陽離子型有機(jī)高分子絮凝劑，有極強(qiáng)的絮凝效果，有效的去除含聚原油廢水中的有機(jī)雜質(zhì)和乳化油，并且產(chǎn)生的絮狀物質(zhì)量少，形態(tài)穩(wěn)定；其采用復(fù)配的方法制備，具有工藝簡單，原料易得，無毒副作用，凈水效果高效，成本低廉，使用量小等優(yōu)點。
CN103011363A公開了一種油田含聚污水的處理方法。該方法包括如下步驟：向油田含聚污水中加入嵌段聚醚、非離子型表面活性劑和乙醇，然后進(jìn)行混合均勻后即可對油田含聚污水進(jìn)行除油和凈水。其具有以下優(yōu)點：(1)所用的嵌段聚醚具有濁點絮凝的作用；(2)嵌段聚醚與濁點溫度較高的非離子型表面活性劑復(fù)配能提高其高溫分散性；(3)復(fù)配藥劑(即嵌段聚醚與非離子型表面活性劑的復(fù)合物)都是非離子型，不與污水中帶負(fù)電的聚丙烯酰胺起作用。
CN103881112A公開了一種聚合物驅(qū)污水清水劑及其制備方法與應(yīng)用。所述聚合物驅(qū)污水清水劑的制備方法包括如下步驟：(1)向式I所示磺化芳香二胺與丙烯酸甲酯反應(yīng)得到的產(chǎn)物中加入式I所示磺化芳香二胺與乙二胺的混合物繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)，得到1.0代聚酰胺-胺；重復(fù)上述兩步反應(yīng)2次得到氨基封端的3.0代聚酰胺-胺；(2)在引發(fā)劑的引發(fā)作用下，丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨與丙烯酰胺進(jìn)行聚合反應(yīng)；所述聚合反應(yīng)的產(chǎn)物與所述氨基封端的3.0代聚酰胺-胺經(jīng)加成反應(yīng)即得。該類有機(jī)高分子型清水劑對含聚污水具有優(yōu)異的清水除油效果，處理后的水體澄清，含油量<40mg/L，且無粘性含聚油泥的產(chǎn)生，因而在聚合物驅(qū)采出液的污水處理方面具有廣泛的應(yīng)用前景。
CN103011337A公開了一種聚合物驅(qū)采出液聚合物保留綜合處理劑，由破乳劑與凈水劑復(fù)配而成，破乳劑以酚醛樹脂為起始劑，堿性化合物為催化劑，先與環(huán)氧丙烷反應(yīng)得到丙氧基化聚醚化合物，再和環(huán)氧乙烷在堿催化劑作用下進(jìn)行加成反應(yīng)，形成的中間體再先后與環(huán)氧丙烷，環(huán)氧乙烷依此反應(yīng)，最后再與環(huán)氧丙烷進(jìn)行聚合反應(yīng)，合成破乳劑；凈水劑為聚氧乙烯聚氧丙烯聚合物，以丙二醇為起始劑，堿性化合物為催化劑，先與環(huán)氧丙烷反應(yīng)得到丙氧基化聚醚化合物，再和環(huán)氧丙烷在堿催化劑作用下進(jìn)行反應(yīng)，合成聚醚化合物，并將其在堿催化劑作用下，與環(huán)氧乙烷反應(yīng)生成聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物。再以順丁烯二酸酐作擴(kuò)鏈劑，以對甲苯磺酸為催化劑，進(jìn)行擴(kuò)鏈改性得到水凈化劑。
CN101892041A公開了一種在三次采油中使用的基于疏水締合聚合物復(fù)合驅(qū)工作液的體系，其主要成分和含量為：疏水締合聚合物：0.08-0.16％，表面活性劑：0.05-0.3％，堿：0.8-1.2％，水：98.34-99.07％。產(chǎn)品用聚合物為疏水締合聚合物，已經(jīng)能夠工業(yè)化生產(chǎn)，其使用濃度低于三元復(fù)合驅(qū)常用的部分水解聚丙烯酰胺，生產(chǎn)成本低。產(chǎn)品在較低聚合物和堿的濃度下，即有較高的粘度和超低界面張力；溶液可用普通水或者含聚污水配制，有較好的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。
CN1458220A公開了一種在三次采油中應(yīng)用的低堿無堿復(fù)合驅(qū)配方，其主要成分和含量為：聚合物：0～0.3，表面活性劑：0.05～0.6，堿：0～1.2，鹽：0～1.2，水：97.9～99.95，產(chǎn)品用油田原油凝練的石油餾分油作原料斧式反應(yīng)器磺化生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝和設(shè)備簡單，原料自產(chǎn)易得，生產(chǎn)成本低；表面活性劑使用濃度不高于現(xiàn)有體系，產(chǎn)品降低界面張力效果好，性能穩(wěn)定；無需高濃度堿，用鹽部分或全部替代堿即可達(dá)到超低界面張力，克服了高濃度堿造成的堿垢問題；用普通污水和含聚污水配置溶液，環(huán)保效益好；同一油田不同油藏的原油和污水基本適應(yīng)，具有普遍適用性；鹽的價格比堿低很多，且克服了堿垢造成的卡泵洗井作業(yè)。
但是，上述專利申請公開的技術(shù)方案，沒有能夠?qū)崿F(xiàn)油田注聚采油污水中高度穩(wěn)定聚合物完全去除(去除率達(dá)到95%)的混凝藥劑，其技術(shù)仍然停留在主要用于含聚污水的除油和部分去除的作用上，現(xiàn)有藥劑大部分屬于有機(jī)-無機(jī)復(fù)配藥劑。這些藥劑效果不理想的主要原因是，污水中的高分子聚合物由于與地層水中鈣鎂鐵等金屬離子螯合后形成卷曲的超大分子團(tuán)，并在其外部形成非常厚的水化層，常規(guī)的藥劑無法破壞這樣的水化層而使藥劑失效或加藥量巨大，因此在污水環(huán)境中穩(wěn)定存在而不易去除。新的藥劑開發(fā)需要具有顯著的壓縮污水中高聚物水化層的作用，即催化效果，從而使得藥劑可以更加容易與污水中高聚物通過電吸引結(jié)合并使之脫穩(wěn)，形成絮體而被去除。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供生產(chǎn)工藝簡單，針對性強(qiáng)，能夠催化使污水中高聚物脫穩(wěn)并混凝去除的一種適用于油田注聚采油污水的催化混凝藥劑的制備方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：
一種適用于油田注聚采油污水的催化混凝藥劑的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、在室溫條件下，向帶有攪拌器和冷凝器的第一反應(yīng)釜中加入氨基二甲烷，第一反應(yīng)釜以轉(zhuǎn)速為200r/min轉(zhuǎn)動，加入單體總量為1-2%的引發(fā)劑；在攪拌下緩慢加入3-氯-1,2-環(huán)氧丙烷，并控制釜內(nèi)溫度不超過15℃，聚合反應(yīng)充分完成后得到聚合中間體；
步驟二、將聚合中間體從第一反應(yīng)釜分別轉(zhuǎn)移到第二反應(yīng)釜和第三反應(yīng)釜中；在第二反應(yīng)釜中的聚合中間體攪拌并緩慢升高溫度至70℃，轉(zhuǎn)速保持在150r/min，恒溫反應(yīng)8h后在1h內(nèi)溫度快速降低至25℃，并放置24h進(jìn)行熟化待用，得到第一類中間體；在第三反應(yīng)釜中，加入至多占第三反應(yīng)釜單體總量3%的胺類交聯(lián)劑，將第三反應(yīng)釜的轉(zhuǎn)速保持在250r/min，攪拌時間1h，緩慢升高溫度至70℃，然后將轉(zhuǎn)速保持在150-200r/min，恒溫反應(yīng)5-8h，完成交聯(lián)反應(yīng)，得到第二類中間體；
步驟三、將第二反應(yīng)釜中的第一類中間體和第三反應(yīng)釜中的第二類中間體轉(zhuǎn)移至第四反應(yīng)釜中，使兩者充分混合均勻并熟化24h，向第四反應(yīng)釜加入濃度為20%的鹽酸，保持第四反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)溫度控制在50℃，在50-80r/min轉(zhuǎn)速下攪拌1h，實現(xiàn)所制備的高聚物轉(zhuǎn)為氫型結(jié)構(gòu)；然后將合成的產(chǎn)品用萃取液在萃取裝置中萃取提純，轉(zhuǎn)移完畢后于65℃下在干燥裝置中真空干燥24h，制得催化混凝藥劑。
優(yōu)化的技術(shù)措施還包括：
上述的聚合中間體中，3-氯-1,2-環(huán)氧丙烷與氨基二甲烷的摩爾比為1~1.5 : 1。
上述的氨基二甲烷在6℃以下儲存，保證其加入第一反應(yīng)釜時的溫度在10℃以下。
上述的引發(fā)劑為K2S2O8、Na2SO3中的一種或者兩種的混合。
上述的胺類交聯(lián)劑占第三反應(yīng)釜單體總量的3%。
上述的胺類交聯(lián)劑為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一種或幾種的混合。
上述的第二類中間體制備時，將轉(zhuǎn)速保持在150-200r/min，恒溫反應(yīng)7h。
上述的第四反應(yīng)釜中反應(yīng)液充分混合均勻并熟化24h后，加入濃度為20%的鹽酸，保持第四反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)溫度控制在50℃，在50-80r/min轉(zhuǎn)速下攪拌1h。
上述的萃取液為無水乙醇、丙酮中的一種或兩種的混合。
上述的催化混凝藥劑貯存于干燥器中。
本發(fā)明一種適用于油田注聚采油污水的催化混凝藥劑的制備方法，其主要是針對如聚合物、腐殖酸、動植物油、石油類等含量較高的污水水質(zhì)，采用3-氯-1,2-環(huán)氧丙烷和胺類化合物進(jìn)行合成，采用胺類交聯(lián)劑進(jìn)行聚合和交聯(lián)反應(yīng)，最終得到聚胺型催化混凝藥劑。其生產(chǎn)工藝簡單，針對性強(qiáng)，制備得到的氫型高分子聚合物(混凝藥劑)，能夠在污水中水解時產(chǎn)生酸(H+)實現(xiàn)對污水中高聚物的水化層的有效壓縮，并奪取高聚物所絡(luò)合的金屬離子使之脫穩(wěn)，并與本發(fā)明的混凝藥劑在復(fù)雜污水水體中形成的脫穩(wěn)的聚合物衍生物形成較密實的絮體，所形成的絮體易于沉降或氣浮去除，從而實現(xiàn)了污水中聚合物的徹底去除(去除率達(dá)到95%)，大大降低了污水處理成本。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
如圖1所示的工藝流程圖，
圖標(biāo)號說明：第一反應(yīng)釜V101、第二反應(yīng)釜V102、第三反應(yīng)釜V103、第四反應(yīng)釜V104、萃取裝置1、干燥裝置2。
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
一種適用于油田注聚采油污水的催化混凝藥劑的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、在室溫條件下，向帶有攪拌器和冷凝器的第一反應(yīng)釜V101中加入氨基二甲烷，第一反應(yīng)釜V101以轉(zhuǎn)速為200r/min轉(zhuǎn)動，加入單體總量為1-2%的引發(fā)劑；在攪拌下緩慢加入3-氯-1,2-環(huán)氧丙烷，并控制釜內(nèi)溫度不超過15℃，聚合反應(yīng)充分完成后得到聚合中間體。
其中，3-氯-1,2-環(huán)氧丙烷與氨基二甲烷的摩爾比為1~1.5 : 1。當(dāng)兩者的摩爾比為1：1時；所得聚合物的分子量最大；而當(dāng)兩者的摩爾比為1.5：1時，所得聚合物的陽離子度最高。
上述的引發(fā)劑為K2S2O8、Na2SO3中的一種或者兩種的混合。
引發(fā)劑中的S2O82-或者-SO3-與季銨鹽發(fā)生電荷中和而使聚合物和染料分子相互結(jié)合, 隨著正負(fù)電荷減少該結(jié)合體水溶性變差, 最終從水中析出, 析出的結(jié)合體相互之間聚集形成沉淀。
另外，為了保證加入第一反應(yīng)釜V101的氨基二甲烷的溫度在10℃以下，所加入的氨基二甲烷需在6℃以下進(jìn)行儲存。
步驟二、將聚合中間體從第一反應(yīng)釜V101分別轉(zhuǎn)移到第二反應(yīng)釜V102和第三反應(yīng)釜V103中；在第二反應(yīng)釜V102中的聚合中間體攪拌并緩慢升高溫度至70℃，轉(zhuǎn)速保持在150r/min，恒溫反應(yīng)8h后在1h內(nèi)溫度快速降低至25℃，并放置24h進(jìn)行熟化待用，得到第一類中間體；在第三反應(yīng)釜V103中，加入至多占第三反應(yīng)釜V103單體總量3%的胺類交聯(lián)劑，將第三反應(yīng)釜V103的轉(zhuǎn)速保持在250r/min，攪拌時間1h，緩慢升高溫度至70℃，然后將轉(zhuǎn)速保持在150-200r/min，恒溫反應(yīng)5-8h，完成交聯(lián)反應(yīng)，得到第二類中間體。
上述的胺類交聯(lián)劑為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一種或幾種的混合。
其中，以乙二胺作為胺類交聯(lián)劑最為常用，乙二胺的加入量會影響聚合物的枝網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，乙二胺還能提高第二類中間體的分子量和陽離子度，使催化混凝藥劑的吸附架橋和電中和作用增強(qiáng)。
胺類交聯(lián)劑為乙二胺，乙二胺占第三反應(yīng)釜V103單體總量(3-氯-1,2-環(huán)氧丙烷+氨基二甲烷)的3%為佳，原因如下：
當(dāng)乙二胺為3%時陽離子度最大, 當(dāng)乙二胺高于3%時, 陽離子度呈下降趨勢。隨乙二胺用量的增加或反應(yīng)時間超過3h后，粘度逐漸增大。當(dāng)乙二胺的量超過4%時，產(chǎn)品水溶性變差。而陽離子度在乙二胺用量小于3%時呈上升趨勢,在乙二胺為3%時最大,當(dāng)乙二胺高于3%時,陽離子度呈下降趨勢。陽離子度越大，說明季銨基含量越高。
以二乙烯三胺或者三乙烯四胺作為胺類交聯(lián)劑時，也有類似特性。三乙烯四胺的分子結(jié)構(gòu)中含有的胺基最多，乙二胺分子中含有的胺基最少，乙二胺為交聯(lián)劑的的陽離子度隨交聯(lián)劑加入量的增加一直呈增加的趨勢，二乙烯三胺和三乙烯四胺為交聯(lián)劑的陽離子度都隨交聯(lián)劑加入量的增加呈先增加后減少的趨勢。三乙烯四胺的分子結(jié)構(gòu)中含有較多的胺基,空間阻礙較大,所以在加量超過1.5%時陽離子度即呈減少趨勢；而二乙烯三胺分子結(jié)構(gòu)中含有胺基較三乙烯四胺少,其在交聯(lián)劑用量超過2.5%時陽離子度才呈減少趨勢；對于乙二胺為交聯(lián)劑,由于乙二胺在三種交聯(lián)劑中胺基含量最少,空間阻礙較小，因此在相同加量時,所合成的陽離子度最高,而且當(dāng)交聯(lián)劑加入量≤3%時，其陽離子度隨乙二胺交聯(lián)劑加入量的增加一直呈增加的趨勢。
乙二胺的用量增加，能夠提高了聚合反應(yīng)速率，聚合程度增強(qiáng)，但過多的乙二胺會加快聚合反應(yīng)，導(dǎo)致聚合過程凝膠化，過早進(jìn)入鏈終止階段。
在第二類中間體制備時，恒溫反應(yīng)時間控制在7h為佳，這樣反應(yīng)體系的粘度能夠保持在700-800mpa.s。
另外，溫度是影響反應(yīng)轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)物分子量的重要因素。對第一類中間體的自由基聚合來說， 溫度越高，分子量越小。
在第一類中間體自由基聚合反應(yīng)時， 引發(fā)劑的用量對產(chǎn)品的分子量有很大影響。單體濃度一定時，引發(fā)劑用量增加，其分子量由于自由基數(shù)目增加而減小。
第二類中間體的反應(yīng)溫度≤70℃范圍內(nèi)，粘度和陽離子度均隨溫度的升高而增大，且在70℃時達(dá)到最大值；當(dāng)溫度＞70℃時，粘度和陽離子度隨溫度的升高呈下降趨勢。
步驟三、將第二反應(yīng)釜V102中的第一類中間體和第三反應(yīng)釜V103中的第二類中間體轉(zhuǎn)移至第四反應(yīng)釜V104中，使兩者充分混合均勻并熟化24h，向第四反應(yīng)釜V104加入濃度為20%的鹽酸，保持第四反應(yīng)釜V104內(nèi)反應(yīng)溫度控制在50℃，在50-80r/min轉(zhuǎn)速下攪拌1h，實現(xiàn)所制備的高聚物轉(zhuǎn)為氫型結(jié)構(gòu)；然后將合成的產(chǎn)品用萃取液在萃取裝置1中萃取提純，轉(zhuǎn)移完畢后于65℃下在干燥裝置2中真空干燥24h，制得催化混凝藥劑。由于所制得的催化混凝藥劑具有強(qiáng)吸水性，因此，需要將催化混凝藥劑貯存于干燥器中。
將第二反應(yīng)釜V102中的第一類中間體和第三反應(yīng)釜V103中的第二類中間體轉(zhuǎn)移至第四反應(yīng)釜V104時，用萃取液清洗第二反應(yīng)釜V102和第三反應(yīng)釜V103的釜壁，清洗后的液體轉(zhuǎn)移至第四反應(yīng)釜V104中。這樣能夠避免第二反應(yīng)釜V102的第一類中間體和第三反應(yīng)釜V103的第二類中間體粘附于釜壁上，在造成藥劑的浪費。
上述的萃取液為無水乙醇、丙酮中的一種或兩種的混合。
本發(fā)明選擇表面張力較小的單體、交聯(lián)劑，來改善藥劑的親水疏油性，通過改變藥劑的合成參數(shù)來提高藥劑的陽離子度、分子量，控制支鏈數(shù)量以防止其影響沉降性能，并提高電荷的均勻分布情況，以免電荷不均沉降性能差。通過加入引發(fā)劑，引發(fā)第一類中間體的氮的季銨化反應(yīng)，加速開環(huán)反應(yīng)；控制合成條件，加速第二類中間體的合成。該方法是適用于油田含聚污水的混凝藥劑的合成方法，所合成的催化混凝藥劑適合用于聚合物、油、腐殖酸等溶解性有機(jī)物質(zhì)較高的污水處理。
有機(jī)陽離子聚合物在處理廢水時,不僅需要較大的陽離子度,還需要較高的分子量.為了提高聚3-氯-1,2-環(huán)氧丙烷胺聚合物的分子量,使其有較長的鏈,在3-氯-1,2-環(huán)氧丙烷胺的聚合過程中加入胺類交聯(lián)劑利用交聯(lián)聚合法得到的聚合產(chǎn)物不僅具有較高的陽離子度,其特性粘度也很高。
有機(jī)陽離子聚合物不僅可通過電荷中和作用而使懸浮膠體粒子脫穩(wěn)絮凝，而且還可與帶負(fù)電荷的溶解物進(jìn)行反應(yīng)，生成不溶性的鹽類, 通過絮凝沉淀作用使其去除。
具有較高的相對分子質(zhì)量和較好的剛性分子鏈,即絮凝劑在所處理的水體中具有較大的流體力學(xué)尺寸或特性粘數(shù)具有較高的陽離子化度,保證其對荷負(fù)電的懸浮物、溶解性膠質(zhì)、有機(jī)污染物和O/W油滴良好的電性中和、靜電吸附能力含有適量的疏水大單體,增強(qiáng)其絮凝除濁、除油和除有機(jī)污染物的效果。具有較高的陽離子化度和相對較低的陰離子化度,陰離子基團(tuán)具有較好的抗鹽性或較大的位阻效應(yīng),增強(qiáng)絮凝劑對不同水體的適應(yīng)性和污泥脫水效果。
聚銨藥劑的絮凝機(jī)理是電中和吸附架橋兩種作用機(jī)理的結(jié)合，該聚胺藥劑屬于季銨鹽型陽離子聚合物。吸附電中和作用是指膠體表面對異號離子、異號膠粒或鏈狀分子帶異號電荷的部位的強(qiáng)烈吸附作用。由于這種吸附作用中和了膠體的部分電荷，減少了相互間的靜電斥力,因而容易與其它顆粒接近而互相吸附。此時靜電引力常是這些作用的主要方面,當(dāng)膠粒吸附了過多的反離子時,膠粒會發(fā)生再穩(wěn)現(xiàn)象。吸附電中和作用要求聚合物提供與待處理污水中帶電顆粒電性相反的電荷，因而分子鏈上的電荷密度、均勻度等都直接影響絮凝效果。
吸附架橋主要是指鏈狀高分子聚合物在靜電引力，范德華力和氫鍵力等作用下，通過活性部位與膠?；蚣?xì)微懸浮物等發(fā)生吸附橋連的過程。高分子絮凝劑具有線性結(jié)構(gòu)，它們具有能與膠體表面某些部位起作用的化學(xué)基團(tuán)，當(dāng)高聚物與膠粒接觸時，基團(tuán)能與膠粒表面產(chǎn)生特殊的反應(yīng)而互相吸附,而高聚物分子的其余部分則伸展在溶液中可以與另一表面有空位的膠粒吸附，這樣聚合物就起了架橋連接的作用。從而使體系中的微粒脫穩(wěn)、絮凝而有助于沉降和過濾脫水。
下面通過一具體藥劑制備實施例進(jìn)一步加以說明：
一種適用于油田注聚采油污水的催化混凝藥劑的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、在室溫條件下，向帶有攪拌器和冷凝器的第一反應(yīng)釜V101中加入氨基二甲烷，氨基二甲烷儲罐溫度在6℃以下，反應(yīng)釜轉(zhuǎn)速為200r/min，加入引發(fā)劑K2S2O8占單體總量的0.8%，Na2SO3占單體總量的1%，在攪拌下緩慢加入3-氯-1,2-環(huán)氧丙烷，使釜內(nèi)溫度不超過15℃(最低溫度不低于10℃)，3-氯-1,2-環(huán)氧丙烷與氨基二甲烷的摩爾比為1.5 : 1，聚合反應(yīng)充分完成后得到聚合中間體；
步驟二、將聚合中間體從第一反應(yīng)釜V101分別轉(zhuǎn)移到第二反應(yīng)釜V102和第三反應(yīng)釜V103中：在第二反應(yīng)釜V102中的聚合中間體攪拌并緩慢升高溫度至70℃，轉(zhuǎn)速保持在150r/min，恒溫反應(yīng)8h后待用，得到第一中間體；在第三反應(yīng)釜V103中，加入乙二胺作為胺類交聯(lián)劑，乙二胺的加入量為第三反應(yīng)釜V103單體總量(3-氯-1,2-環(huán)氧丙烷+氨基二甲烷)的3%，第三反應(yīng)釜V103轉(zhuǎn)速保持在250r/min，攪拌時間約1h，緩慢升高溫度至70℃，轉(zhuǎn)速降到150r/min，恒溫反應(yīng)7h，完成交聯(lián)反應(yīng)，得到第二中間體；
步驟三、將第二反應(yīng)釜V102中的第一中間體和第三反應(yīng)釜V103中的第二中間體轉(zhuǎn)移至第四反應(yīng)釜V104中；轉(zhuǎn)移完畢后，向第四反應(yīng)釜V104內(nèi)加入濃度為20%的鹽酸，保持第四反應(yīng)釜V104內(nèi)反應(yīng)溫度在50℃，保持50-80r/min攪拌1h，實現(xiàn)所制備的高聚物轉(zhuǎn)為氫型結(jié)構(gòu)，并用萃取液(無水乙醇-丙酮溶液)清洗第二反應(yīng)釜V102和第三反應(yīng)釜V103的釜壁，清洗后的液體轉(zhuǎn)移至第四反應(yīng)釜V104中，然后將合成的產(chǎn)品用萃取液(無水乙醇-丙酮)在萃取裝置1中萃取提純，轉(zhuǎn)移完畢后于65℃下真空干燥24h，制得催化混凝藥劑，最后將催化混凝藥劑貯存于干燥器中。
本制備方法用氨基二甲烷與3-氯-1,2-環(huán)氧丙烷的開環(huán)反應(yīng)，再進(jìn)行聚合反應(yīng),即氮原子的季銨化反應(yīng),得線型聚合物。氨基二甲烷和3-氯-1,2-環(huán)氧丙烷在合成過程中都是雙官能團(tuán)反應(yīng)，在3-氯-1,2-環(huán)氧丙烷、氨基二甲烷聚合的過程中,加入乙二胺作交聯(lián)劑,使共聚產(chǎn)物由原來的直鏈變?yōu)楦L的鏈并且出現(xiàn)了支鏈,提高其相對分子質(zhì)量，即為接枝聚合物的合成。
通過該方法制得的催化混凝藥劑，具有很好的沉降和吸附性能，反應(yīng)速率快，藥劑存放時間長，藥劑研發(fā)已經(jīng)在小試和中試實驗中得到應(yīng)用，對于某油田含聚污水，水中的COD的產(chǎn)生80%來自于聚合物的貢獻(xiàn)，該藥劑加入1mg/L，PAM的去除率可達(dá)到99.1%；如果不計成本的添加無機(jī)藥劑，為達(dá)到與有機(jī)藥劑同樣的去除效果，需要達(dá)到3000mg/L左右。如將無機(jī)藥劑與有機(jī)藥劑復(fù)配，在節(jié)省藥劑成本的角度，也可達(dá)到同樣的去除效果。
本發(fā)明的最佳實施例已闡明，由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員做出的各種變化或改型都不會脫離本發(fā)明的范圍。