[发明专利]一种富氨基磁性纳米粒子破乳剂的制备及其在处理废弃乳化液中的应用方法

说明书

本发明涉及一种富氨基磁性纳米粒子破乳剂的制备及其在处理废弃乳化液中的应用方法。本发明所述磁性纳米粒子破乳剂通过将聚乙烯亚胺枝状分子固定到磁核表面，为乳化液处理提供了大量有效作用位点。处理废弃乳化液的具体步骤为：将磁性纳米粒子破乳剂悬液加入到废弃乳化液中，充分混匀，利用磁场进行油水分离。本发明利用一种简单的方法合成了新型磁性纳米粒子破乳剂，实现了对不同组成、性质的乳化液的高效、快速破乳，操作条件简单，适用范围广，易于工业化应用。这种处理方案尤其适用于机械加工过程中产生的废弃乳化液。

技术领域

本发明涉及乳化废水处理技术领域，尤其是涉及一种富氨基磁性纳米粒子破乳剂的制备及其在处理废弃乳化液中的应用方法。

背景技术

随着机械加工与制造技术和社会经济的迅速发展，机械加工乳化液的使用量以及乳化液废水的产量渐增。机械加工乳化液废水成分复杂，含有基础矿物油、表面活性剂、极压剂、缓蚀剂、杀菌剂、泡沫抑制剂和重金属等毒性物质，对人体和动植物及生态环境都有严重影响，已被列为国家危险废物(HW09)。这类乳化液废水的化学需氧量(COD)高，多种复杂表面活性剂的存在使这类乳化液具有极强的热力学稳定性，大大增加了油水分离难度。据统计，每立方乳化液废水因处理规模不同，其处理成本在600-1400元/吨之间，是工业废水处理行业中处理成本最高的行业之一。

这类乳化液废水液滴粒径均在微纳米级别，液滴带负电荷，乳化液表面张力低。高浓度表面活性剂形成的保护层及液滴间的静电斥力，使乳化液具有极强的稳定性。目前，此类废弃乳化液的处理多采用投加化学破乳剂或者絮凝剂等传统方法，但是药剂投加量大，分离速率慢，产生大量污泥絮体；破乳剂或絮凝剂存在于水中排放到环境中，将会带来严重的二次污染。开发高效、易分离的新型破乳剂成为亟待解决的问题。

目前，已有研究者将磁性材料用于含油废水的处理，例如，CN106830248A的用于油田污水的磁性纳米水处理剂的制备方法、CN105778984A的一种基于磁性破乳剂的原油脱水方法、CN107381749A的一种磁性絮凝剂及其制备方法和应用等。但是这些技术涉及的磁性材料需要经过复杂的修饰和改性、制备方法耗时，并且这些方法大多只能处理低油含量、低表面活性剂浓度(几十至几百毫克每升)或无表面活性剂、液滴粒径大(几十微米)的乳化液，其应用主要集中于原油乳化液的破乳；对于含有大量溶解性表面活性剂、高浓度油、液滴处于纳米级别、非常稳定的机械加工废弃乳化液的处理效果未知。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种富氨基磁性纳米粒子破乳剂的制备及其在处理废弃乳化液中的应用方法。本发明设计制备了一种表面修饰有大量氨基官能团的磁性纳米粒子破乳剂，且磁性纳米粒子破乳剂表面氨基呈树枝状排列，为液滴的接触聚集提供了大量有效作用位点，最后在磁性力的作用下实现快速油水分离。

本发明的技术方案如下：

一种富氨基磁性纳米粒子破乳剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将FeCl₃和FeSO₄在聚乙烯亚胺即HPEI和氨水的共同作用下，共沉淀得到聚乙烯亚胺修饰的Fe₃O₄磁性纳米粒子；

(2)利用戊二醛对聚乙烯亚胺修饰的磁性纳米粒子进行交联和固定化，得到性质稳定的磁性纳米粒子破乳剂M-HPEI。

其中，步骤(1)具体的操作步骤为：将FeCl₃和FeSO₄在通N₂条件下溶解在250mL超纯水中得到铁盐溶液，取聚乙烯亚胺溶解在50mL超纯水中得到聚乙烯亚胺溶液，将聚乙烯亚胺溶液逐滴滴加到铁盐溶液中，混合均匀，在水浴温度为50-80℃条件下，逐滴滴加浓氨水溶液，得到聚乙烯亚胺修饰的Fe₃O₄磁性纳米粒子。