[发明专利]一种基于制浆黑液制备两亲性木质素纳米材料的方法、两亲性木质素纳米材料、油泥清洗剂

说明书

本发明提供了一种基于制浆黑液制备两亲性木质素纳米材料的方法、两亲性木质素纳米材料、油泥清洗剂，属于石油工业化学驱油技术领域。本发明通过前期对碱木质素进行物理处理，如球磨和高压射流均质处理，调节碱木质素的分子量与尺寸，获得均一粒径的碱木质素纳米颗粒，在此基础上，通过化学处理，如烷基化接枝改性，制备得到兼具亲水和亲油性能的两亲性木质素纳米颗粒。由于纳米尺寸效应，两亲性木质素纳米材料的比表面积显著增大，表面性能有效提升，可降低油水界面张力，将原油乳化并从岩石颗粒表面剥落，从而达到油‑固分离的目的。此外，两亲性木质素纳米材料与表面活性剂和盐复配，改善了岩石颗粒表面的润湿性，使其表面由亲油变为亲水，更利于原油的分离。

技术领域

本发明涉及石油工业化学驱油技术领域，尤其涉及一种基于制浆黑液制备两亲性木质素纳米材料的方法、两亲性木质素纳米材料、油泥清洗剂。

背景技术

石油作为一种重要的资源，在国民经济发展中具有支柱性地位。近三年来，我国原油产量已连创新高至1.94亿吨/年，对于保障国家能源安全、促进工业经济持续发展起到了至关重要的作用。但是，石油资源开发与使用过程中造成的环境污染也是不可忽视的问题，如石油开采和加工过程产生的近400 万吨含油污泥中存在着数百种有毒有害化合物，部分多环芳烃组分和重金属离子具有致突变、致癌和致畸效应，如果不能对含油污泥进行妥善处理，将会对自然环境和人类带来难以弥补的伤害。

目前，油泥处理技术主要包括热解吸收、热水洗、超临界水热氧化技术、调质-离心分离、溶剂萃取、电化学技术、生物处理等。其中热水洗主要是采用热碱水溶液或含有适量浓度的表面活性剂的热水溶液对污油泥进行多次洗涤，再通过气浮或旋流等工艺设施实现油、水、泥三相分离，适用于多种污油泥的处理，脱油效果比较理想，能够实现污泥减量化和连续处理，操作方便且成本低廉。当含油污泥与表面活性剂热水溶液混合后，表面活性剂的高表面活化能可显著降低油水层的界面张力，减少原油的粘滞阻力，使原油易于剥落和流动；此外，表面活性剂具有很强的乳化原油和改变泥沙表面润湿性的能力，在低表面张力作用下，油滴容易变形，加快了在孔隙中的移动速度、降低了经孔隙分离的能量，进而显著提升热水洗的油泥洗脱效果。

纳米材料具有比表面积大、表面反应活性高、吸附能力强等的优异性质，在石油工业领域具有广泛应用。如Li等人在对加拿大油砂浮选萃取过程中添加一定量亲水性的Fe₃O₄纳米颗粒，改善矿物表面的浸润性、降低沥青-水界面张力，沥青回收率提高了12％。Li等人以生物质高分子纳米纤维素为研究对象，改性得到两亲性纳米纤维素能够锲型吸附在岩石表面剥离油膜，改变表面润湿性能，乳化原油，形成O/W性乳状液，改善流体的流动能力。表明纳米材料在油泥分离具有良好的应用前景。

木质素是自然界最丰富的天然芳香化合物，年产量约为1500亿吨。仅在制浆造纸生产过程中，每年约有5000万吨大量的木质素副产物如木质素磺酸盐和碱木质素被回收燃烧或应用于增值产品。其中，碱木质素较好的保留了天然木质素的化学结构，能溶于有机溶剂或强碱性水溶液中，苯基丙烷结构单元疏水骨架表现出憎水性，而包括酚羟基在内的一些弱电离基团又表现出一定的亲水性，表现出一定的两亲性能，具有作为表面活性剂的应用潜质。

现有技术在利用造纸制浆黑液中的木质素时，一般是在造纸制浆黑液中直接投入改性剂，将制浆黑液中的木质素改性，最终以含有改性木质素的混合溶液的形式进行使用。但是由于造纸制浆黑液中除了木质素外，还含有其他物质，这些物质的存在，会直接影响改性木质素性能的发挥，使其应用于去油污时效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种从制浆黑液中制备两亲性木质素纳米材料的方法、两亲性木质素纳米材料、油泥清洗剂。本发明将碱木质素直接从制浆黑液中提纯出来进行改性，增加了制浆黑液的利用率；后续继续对碱木质素进行改性处理，得到的两亲性木质素纳米材料与其他物质复合得到的油泥清洗剂，除油率高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：