[发明专利]一种可回收的氧化石墨烯基季铵化壳聚糖破乳剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可回收的氧化石墨烯基季铵化壳聚糖破乳剂及其制备方法，所述破乳剂由氧化石墨烯、季铵化壳聚糖和四氧化三铁纳米颗粒制备得到。本发明利用氧化石墨烯和季铵化壳聚糖的协同作用，强化了其油水分离效果，具有优异的破乳效果，能高效、快速地处理油包水或水包油型乳化含油废水，处理乳化含油废水的类型全面；本发明破乳剂具有良好的油水分离效果和絮凝性，在较低的使用浓度也具有较好的分离性能，可节约了药剂使用成本；并且本发明破乳剂对外加磁场响应灵敏，易于回收利用，可重复使用多次，是一种绿色环保的破乳剂。

技术领域

本发明涉及一种可回收的氧化石墨烯基季铵化壳聚糖破乳剂及其制备方法，属于有机复合功能材料技术领域。

背景技术

含油废水主要来自石油开采、原油泄漏、船舶压舱水以及化工、钢铁、食品、纺织、机械加工等行业。含油废水的排放，严重污染水体资源，使我国经济社会发展与水资源短缺及浪费之间的矛盾显得更加突出，其中乳化含油废水排放量大、成分复杂，COD值高，严重危害水体环境和人体健康。乳化含油废水包括油包水型和水包油型两种类型，乳化油粒径一般从几十个纳米到几微米，采用重力法或离心分离的办法很难去除，且能耗高。基于此，随着我国工业水平和环保要求的提高，加大对乳化含油废水的治理和利用极为重要和迫切。

油水乳液稳定存在的主要原因是表面活性剂或其它极性物质在油水界面形成较为牢固的保护膜，使液滴之间无法聚集分层，因此破坏油水乳液稳定性的关键在于破坏油水界面保护膜。加入破乳剂进行破乳处理实现油、水分离是乳化含油废水处理的常用方法，但是现有的破乳剂普遍存在处理效率不高，处理剂型单一，不能回收污染环境等问题。为了解决破乳剂的回收使用问题，功能磁性颗粒相继出现，功能磁性颗粒是将一些功能材料负载在磁性颗粒表面产生的，这些磁性颗粒保留了被负载的功能性化合物优点，例如破乳、絮凝、界面吸附等，同时还具有较强的饱和磁场强度易于分离回收。例如申请号为20130534158.2公开的一种磁性反相破乳剂、申请号为105778985公开的一种新型磁性破乳剂及其制备、申请号为201410494294.8公开的一种针对油包水体系乳液的磁性可控回收的高效破乳剂以及申请号为CN201610628375公开的一种磁性氧化石墨烯破乳剂，这些破乳剂虽然都解决了破乳剂回收使用的问题，但在制备方法和工艺上都有改进，其仍然存在着处理乳化油废水类型单一，破乳效率较低，破乳剂结构单一，絮凝效果不佳的问题，依然有待改进。

发明内容

有鉴于此，针对上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种可回收的氧化石墨烯基季铵化壳聚糖破乳剂及其制备方法，以解决现有技术中存在的破乳剂处理剂型单一、处理效率低、絮凝效果差等问题。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案首先提供了一种可回收的氧化石墨烯基季铵化壳聚糖破乳剂，它是由氧化石墨烯、季铵化壳聚糖和四氧化三铁纳米颗粒制备得到。

进一步的，上述氧化石墨烯的氧化程度为35-85％，以保证其油水分离效果；季铵化壳聚糖的季铵化程度为60-95％，以保证其絮凝效果；四氧化三铁纳米颗粒的粒径为25-350nm，以保证分散均匀，制得的破乳剂具有均匀的磁场强度。

然后，本发明提供了上述可回收的氧化石墨烯基季铵化壳聚糖破乳剂的制备方法，它包括下述步骤：

(1)向溶剂热反应釜中加入反应物氧化石墨烯和季铵化壳聚糖，然后加入添加剂1-乙基-3-(3-(二甲氨基)丙基)碳化二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺，搅拌均匀后，升温至100～105℃、反应5.5～6.5h后，将悬浮液离心，取其悬浮物得到氧化石墨烯基季铵化壳聚糖复合物；

(2)向溶剂热反应釜中加入四氧化三铁纳米颗粒和硅烷偶联剂3-氨基丙基三乙氧基硅烷，均匀搅拌，升温至100～105℃、反应4.0h后，加入步骤(1)中制备的氧化石墨烯基季铵化壳聚糖复合物，随后加入添加剂1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺，搅拌均匀得到悬浊液；