一种可重复使用的碳基纳米破乳剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可重复使用的碳基纳米破乳剂及其制备方法。该制备方法包括：碳纳米管与混酸溶液发生反应，得到表面含有羟基和羧基的氧化碳纳米管；将有机钛前驱体水解产生的纳米TiO

A reusable carbon based nano demulsifier and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种可重复使用的碳基纳米破乳剂及其制备方法
本专利技术涉及油田化学品，具体涉及一种可重复使用的碳基纳米破乳剂及其制备方法。
技术介绍
石油化工生产中会产生大量的含油废水，这些含油废水如果不经过处理直接排放，会对自然环境产生很大的影响，并最终威胁到人类的健康。因此，对含油废水的处理非常必要。其中，化学破乳由于工艺简单、成本低而成为含油废水处理过程使用最为广泛的方法之一。然而，其缺点在于，目前所使用的大部分破乳剂都无法重复利用，这一方面增加了化学破乳的成本，另一方面，存在于油相或者水相中的破乳剂还可能会对后续的过程产生不利的影响。中国专利申请CN103553181A公开了一种磁性反相破乳剂的制备方法，利用反相破乳剂接枝具有核壳结构的磁性微球，不仅具有良好的破乳性能，而且可以实现有效分离。中国专利申请CN106497599A公开了一种表面电荷与亲疏水性可控的pH敏感型磁性破乳剂的制备方法，可以实现含油废水的有效分离和破乳剂的循环利用。尽管上述破乳剂具有较好的破乳性能，而且可以再生循环利用，但是也存在制备工艺复杂等诸多问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种可重复使用的碳基纳米破乳剂，所述破乳剂制备方法简单、常温条件下破乳速率快、可重复使用且绿色环保。为达到上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种可重复使用的碳基纳米破乳剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)碳纳米管与混酸溶液发生反应，得到表面含有羟基和羧基的氧化碳纳米管。(2)将有机钛前驱体水解产生的纳米TiO2接枝到氧化碳纳米管表面，得到可重复使用的碳基纳米破乳剂。第二方面，本专利技术提供了一种可重复使用的碳基纳米破乳剂，所述破乳剂是通过本专利技术提供的可重复使用的碳基纳米破乳剂的制备方法得到的。本专利技术提供的破乳剂中的碳纳米管氧化后，表面带有羧基和羟基，一方面能够提高碳纳米管与纳米TiO2之间的化学键结合作用，另一方面可以改变其原有的润湿性能，使所得复合破乳剂具有更好的破乳性能。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的破乳剂制备方法简单、绿色环保，该破乳剂在常温条件可对稳定的含油废水进行快速破乳，尤其是对含油量为1％的含油废水，具有良好的破乳效果，水相清澈，且能回收再次使用。附图说明图1是本专利技术可重复使用的碳基纳米破乳剂的制备方法一实施方式的工艺流程图；图2为实施例1所得可重复使用的碳基纳米破乳剂的透射电镜图；图3为氧化碳纳米管和实施例1所得可重复使用的碳基纳米破乳剂的傅里叶变换红外光谱图(FT-IR)；图4为氧化碳纳米管和实施例1所得可重复使用的碳基纳米破乳剂的X射线衍射图谱。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。第一方面，本专利技术提供了一种可重复使用的碳基纳米破乳剂的制备方法，如图1，所述制备方法包括以下步骤：(1)碳纳米管与混酸溶液发生反应，得到表面含有羟基和羧基的氧化碳纳米管；(2)将有机钛前驱体水解产生的纳米TiO2接枝到氧化碳纳米管表面，得到可重复使用的碳基纳米破乳剂。根据本专利技术，步骤(1)所述的碳纳米管与混酸溶液发生反应，得到表面含有羟基和羧基的氧化碳纳米管，包括以下步骤：(a)将硝酸和硫酸混合均匀，得到混酸溶液；(b)将碳纳米管加入到上述混酸溶液中，搅拌后得到悬浮液；(c)将上述悬浮液通过高速离心分离，并用去离子水反复洗涤至呈中性，得到黑色产物；(d)将上述黑色产物通过真空冷冻干燥，得到表面含有羟基和羧基的氧化碳纳米管。本专利技术中，步骤(a)所述硝酸为浓硝酸，质量分数为65％；所述硫酸为浓硫酸，质量分数为96～98％。本专利技术中，步骤(a)所述硝酸和硫酸的重量比为3:1。本专利技术中，步骤(b)所述碳纳米管为多壁碳纳米管，所述碳纳米管的纯度＞90％，比如，碳纳米管的纯度可以为91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；所述碳纳米管的直径为10～30nm，比如，碳纳米管的直径可以为12nm、14nm、16nm、18nm、20nm、22nm、24nm、26nm或28nm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；所述碳纳米管的长度为5～30μm，比如碳纳米管的长度可以为5μm、10μm、15μm、20μm、25μm或30μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术中，步骤(b)所述混酸溶液与碳纳米管的重量比为(100～200):1，比如100:1、120:1、140:1、160:1、180:1或200:1等，进一步优选为(100～150):1。本专利技术中，步骤(b)所述搅拌的温度为70～100℃，比如70℃、80℃、90℃或100℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；所述搅拌的时间为8～24h，比如8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h、22h或24h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为8～12h；所述搅拌的速度为200～500r/min，比如200r/min、250r/min、300r/min、350r/min、400r/min、450r/min或500r/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为200～300r/min。本专利技术中，步骤(c)所述高速离心分离通过离心机实现，且离心机的转速大于4000rpm，比如，离心机的转速可以为4100rpm、5000rpm、6000rpm、7000rpm或8000rpm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术中，步骤(d)所述真空冷冻干燥的温度为—50～—30℃，比如—50℃，—40℃，—30℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；所述真空冷冻干燥的时间为24～48h，比如24h、30h、36h、42h或48h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。根据本专利技术，步骤(2)所述的将有机钛前驱体水解产生的纳米TiO2接枝到氧化碳纳米管表面，得到可重复使用的碳基纳米破乳剂，包括以下步骤：(e)将有机钛前驱体与第一有机醇溶液混合，搅拌，得到混合液I；(f)将氧化碳纳米管加入第二有机醇和去离子水的混合溶液中，超声分散，得到混合液Ⅱ。(g)将上述混合液I滴加到上述混合液Ⅱ中，搅拌后得到混合液Ⅲ。(h)上述混合液Ⅲ经干燥、研磨和退火后得到可重复使用的碳基纳米破乳剂。本专利技术中，步骤(e)所述的有机钛前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可重复使用的碳基纳米破乳剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：/n碳纳米管与混酸溶液发生反应，得到表面含有羟基和羧基的氧化碳纳米管；/n将有机钛前驱体水解产生的纳米TiO

【技术特征摘要】
1.一种可重复使用的碳基纳米破乳剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
碳纳米管与混酸溶液发生反应，得到表面含有羟基和羧基的氧化碳纳米管；
将有机钛前驱体水解产生的纳米TiO2接枝到所述氧化碳纳米管表面，得到可重复使用的碳基纳米破乳剂。


2.根据权利要求1所述可重复使用的碳基纳米破乳剂的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管与混酸溶液发生反应，得到表面含有羟基和羧基的氧化碳纳米管的具体步骤包括：
将浓硝酸和浓硫酸按3:1的重量比混合均匀，得到混酸溶液；
将碳纳米管加入到所述混酸溶液中，在70～100℃的温度下搅拌8～24h后得到悬浮液，且所述混酸溶液与所述碳纳米管的重量比为(100～200):1；
将所述悬浮液通过高速离心分离，并用去离子水反复洗涤至呈中性，得到黑色产物；
将所述黑色产物通过真空冷冻干燥，得到表面含有羟基和羧基的氧化碳纳米管。


3.根据权利要求1所述可重复使用的碳基纳米破乳剂的制备方法，其特征在于，所述将有机钛前驱体水解产生的纳米TiO2接枝到所述氧化碳纳米管表面，得到可重复使用的碳基纳米破乳剂的具体步骤包括：
将有机钛前驱体与第一有机醇溶液混合，搅拌0.5～2h，得到混合液I，且所述有机钛前驱体和所述第一有机醇的重量比为1:5～1:10；
将所述氧化碳纳米管加入第二有机醇和去离子水的混合溶液中，超声分散5～30min，得到混合液Ⅱ，且所述氧化碳纳米管与所述第二有机醇和去离子水的混合溶液的重量比为1:(100～200)；
将所述混合液I滴加到所述混合液Ⅱ中，在25～35℃的温度下搅拌6...

【专利技术属性】
技术研发人员：米远祝，江夏，匡家哲，郭萍，叶泛，黄志明，罗跃，谢芳琴，袁怀奎，张泽俊，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42