一种氧化石墨烯/纳米SiO制造技术

本发明专利技术公开了一种氧化石墨烯/纳米SiO

【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂及其制备方法和应用
本专利技术属于石油添加剂
，具体涉及一种氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂及其制备方法和应用。
技术介绍
由于原油中富含胶质和沥青质，因此原油开采过程会形成大量的油包水或者水包油乳液，这些原油乳液稳定性高，不仅给原油开采过程带来一系列的困难，而且给后续的加工和精炼过程也带来许多不利的影响。因此，通过破乳实现原油和水的分离十分重要。常见的破乳方法有加热、膜过滤、高速离心、重力分离、化学及电化学破乳等。其中，化学破乳由于具有活性高、见效快等优点，在原油破乳中的应用很广泛，具有很好的发展前景。例如，Wang等人采用原位合成法将纳米SiO2分散到聚醚破乳剂TA1031中，形成纳米SiO2改性的破乳剂。当纳米SiO2与TA1031的比例为1:10时，破乳效率可以提高约20％，沉降时间也明显缩短。Nikkhah等人在超声条件下用纳米TiO2颗粒改性商业破乳剂，破乳效率可以大于90％，而且沉降时间也减少。liu等人还报道了一种铁磁性的氧化石墨烯(M-GO)破乳剂，可以重复使用6～7次，破乳效率可达到99.98％。Wang等人制备了一系列还原的氧化石墨烯(rGO)，最佳条件下可从水包油原油乳液中回收99.97％的油，沉降时间仅为30min。中国专利申请CN105384927A公开了一种水包油型乳液破乳剂及其制备方法，主要由乙酸、二乙烯三胺、聚环氧氯丙烯、二甲胺等制备了一种阳离子型聚醚破乳剂。尽管上述破乳剂破乳效率较高，但只能适用于W/O乳液或O/W乳液，存在适用乳液类型单一，聚合物降解产生有毒有害物质威胁环境的问题。此外，上述破乳剂也存在制备工艺较复杂的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术不足，本专利技术第一方面的目的在于，提出一种氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂的制备方法，该制备方法简单、绿色无污染且成本低廉，解决了现有破乳剂制备工艺较复杂的问题；本专利技术第二方面的目的在于，提出一种采用上述制备方法制得的氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂，该复合破乳剂具有破乳速率快、无毒环保，能在酸性和中性条件下使用，且适用于W/O和O/W乳液，能解决现有破乳剂适用乳液类型单一，聚合物破乳剂降解产生有毒有害物质，污染环境的问题；本专利技术第三方面的目的在于，提供一种该氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂的应用。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氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：S1、制备表面具有羟基和羧基的氧化石墨烯；S2、通过正硅酸四乙酯水解生成的纳米SiO2原位接枝到所述氧化石墨烯表面，得到氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂。第二方面，本专利技术提供了一种采用上述制备方法制得的氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂。第三方面，本专利技术提供了一种采用上述制备方法制得的氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂在W/O乳液和O/W乳液中的应用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：1、本专利技术提供的氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂的制备方法，先制备表面具有羟基和羧基的氧化石墨烯，氧化石墨烯具有大的π共轭体系能与天然表面活性剂发生相互作用，但是其基面疏水，通过在氧化石墨烯边缘和缺陷处引入羟基和羧基等亲水性含氧官能团，改善其疏水性能；同时，通过将纳米SiO2接枝到氧化石墨烯表面，进一步改善其迁移和穿透能力，使其具有高界面活性以便能够快速迁移到油水界面，并与天然表面活性剂形成的界面膜发生作用而诱发破乳；本专利技术提供的氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂的制备方法通过制备具有亲水性含氧官能团的氧化石墨烯，并在该氧化石墨烯上引入纳米SiO2，使制得的破乳剂具有破乳速率快，破乳效果良好，且既能用于W/O乳液，又能用于O/W乳液；2、本专利技术提供的氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂的制备方法，工艺简单、反应条件温和、绿色无污染且成本低廉；3、本专利技术提供的氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂为固体粉末，易于储存运输，能够适用于多种类型乳液(W/O型原油乳液和O/W型原油乳液)，能适用于酸性和中性条件，具有高效、绿色环保等特点。附图说明图1为本专利技术制备氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂的工艺流程图；图2为实施例1制得的氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂的傅里叶变换红外光谱图(FT-IR)；图3为实施例1制得的氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂的XRD图；图4为试验例1中各浓度样品的破乳效果图(从左到右各样品的浓度依次为0、50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L、250mg/L和300mg/L)；图5为试验例3中各浓度样品的破乳效果图(从左到右各样品的浓度依次为0、100mg/L、200mg/L、300mg/L、400mg/L和500mg/L)；图6为试验例4中各样品的破乳效果图(从左到右依次为空白、氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂、氧化石墨烯和纳米SiO2)。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。图1为本专利技术制备氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂的工艺流程图，如图1所示，本专利技术的实施例提供了一种氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：(1)制备表面具有羟基和羧基的氧化石墨烯；(2)通过正硅酸四乙酯水解生成的纳米SiO2原位接枝到所述氧化石墨烯表面，得到氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂。本专利技术通过先制备表面具有羟基和羧基的氧化石墨烯，氧化石墨烯具有大的π共轭体系能与天然表面活性剂发生相互作用，但是其基面疏水，通过在氧化石墨烯边缘和缺陷处引入羟基和羧基等亲水性含氧官能团，改善其疏水性能；同时，通过将纳米SiO2接枝到氧化石墨烯表面，进一步改善其迁移和穿透能力，使其具有高界面活性以便能够快速迁移到油水界面，并与天然表面活性剂形成的界面膜发生作用而诱发破乳；本专利技术通过制备具有亲水性含氧官能团的氧化石墨烯，并在该氧化石墨烯上引入纳米SiO2，使制得的破乳剂具有破乳速率快，破乳效果良好，且既能用于W/O乳液，又能用于O/W乳液，解决了目前的破乳剂适用乳液类型单一的问题。在本专利技术的实施例中，步骤(1)中，具体采用如下方法制备表面具有羟基和羧基的氧化石墨烯：(a)将NaNO3、鳞片石墨和浓硫酸混合均匀，得到混合液Ⅰ；(b)向混合液Ⅰ中加入KMnO4，在常温下连续搅拌20～25h后加入水，得到混合液II；(c)将混合液II升温至100℃，反应1h后降温至70℃，随后加入H2O2，混合均匀后自然冷却至常温，继续反应1h，反应完毕后经洗涤和离心，得到溶胶状的氧化石墨烯。在本专利技术的实施例中，步骤(a)中，以重量份计量，混合液Ⅰ中各原料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化石墨烯/纳米SiO

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S1、制备表面具有羟基和羧基的氧化石墨烯；
S2、通过正硅酸四乙酯水解生成的纳米SiO2原位接枝到所述氧化石墨烯表面，得到氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂。


2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯具体采用如下方法制备：
将NaNO3、鳞片石墨和浓硫酸混合均匀，得到混合液Ⅰ；
向所述混合液Ⅰ中加入KMnO4，在常温下连续搅拌20～25h后加入水，得到混合液II；
将所述混合液II升温至100℃，反应1h后降温至70℃，随后加入H2O2，混合均匀后自然冷却至常温，继续反应1h，反应完毕后经洗涤和离心，得到溶胶状的氧化石墨烯。


3.根据权利要求2所述的氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂的制备方法，其特征在于，以重量份计量，所述混合Ⅰ中各原料的加入量分别为：NaNO320～30份、鳞片石墨10～30份和浓硫酸150～200份；所述KMnO4的加入量为100～150份；所述H2O2的加入量为100～150份。


4.根据权利要求2所述的氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂的制备方法，其特征在于，加入KMnO4时控制所述混合液Ⅰ的温度为5～20℃。


5.根据权利要求1所述的氧化石墨烯/纳米SiO2复合破乳剂的制备方法，其特征在于，所述氧化石...

【专利技术属性】
技术研发人员：米远祝，叶泛，申利伟，罗霄，罗跃，颜学敏，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42