一种含纤维素纳米晶的油砂清洗剂及其使用方法技术

本发明专利技术提供了一种含纤维素纳米晶的油砂清洗剂及其使用方法，所述油砂清洗剂包括纤维素纳米晶

【技术实现步骤摘要】
一种含纤维素纳米晶的油砂清洗剂及其使用方法


[0001]本专利技术属于油砂清洗
，涉及一种含纤维素纳米晶的油砂清洗剂及其使用方法
。

技术介绍

[0002]在溢油事故中，海岸线附近的石油会污染砂滩，带来长期污染
。
针对受污染含油泥砂，溶剂萃取法需要消耗大量的有机溶剂，而超声或加热清洗需要较多的能源消耗
。
传统的清洗剂存在需要的添加量较高
、
除油效率较低
、
洗涤液后处理难度高
、
有潜在环境危害等问题，并且在一定程度上仍需要辅助加热
。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种含纤维素纳米晶的油砂清洗剂及其使用方法，本专利技术制备得到的油砂清洗剂在日常环境温度下即可进行清洗操作，在淡水和海水环境中都拥有良好的除油效果，可以实现对含油泥砂的高效清洗，具有广泛的应用前景
。
[0004]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种含纤维素纳米晶的油砂清洗剂，所述油砂清洗剂包括纤维素纳米晶
、
非离子表面活性剂
、
海盐和去离子水
。
[0006]纳米纤维素作为一种携带丰富化学基团的生物基可降解材料，具有来源广泛
、
比表面积大
、
亲水性好和环境友好等优势，纳米纤维素主要包括纤维素纳米纤维和纤维素纳米晶两类
。<br/>其中，纤维素纳米晶作为一类已初步实现工业化制备的生物材料，其处理成本较低，已具备了规模化应用条件
。
本专利技术通过携带负电荷的纤维素纳米晶与少量的非离子表面活性剂进行复配，得到了一种高效
、
环保
、
低能耗且易于后处理的油砂清洗剂
。
[0007]本专利技术制备得到的油砂清洗剂在日常环境温度（5‑
30℃
）下即可进行含油泥砂的清洗操作，在淡水和海水环境中都拥有良好的除油效果，可以实现对含油泥砂的高效清洗，具有广泛的应用前景
。
[0008]本专利技术在油砂清洗剂中加入海盐以模拟海水环境，海盐中带正电的离子，如
Na
+
和
Ca
2+
等，会降低油砂清洗剂的
zeta
电位的绝对值，进而促进油相颗粒聚集体的形成，使得油砂清洗剂的除油效率高达
80%
以上，可以直接对海岸线附近出现的溢油事故中产生的含海水的含油泥砂进行就地原位清洗，而无需前处理，应用场景广泛，使用条件宽松
。
[0009]本专利技术提供的油砂清洗剂具备良好的响应性分离能力，通过向洗涤液中加入絮凝剂，可以较为快速的实现高水平的响应性分离，上层清液可以继续用于配制新的油砂清洗剂，实现资源的循环利用
。
[0010]作为本专利技术一种优选的技术方案，以所述油砂清洗剂的质量分数为
100wt%
计，包括如下质量分数的各组分：
[0011]纤维素纳米晶
0.05
‑
1wt%
；
[0012]非离子表面活性剂0‑
0.03wt%
且不为0；
[0013]海盐0‑
4wt%
且不为0；
[0014]其余为去离子水
。
[0015]其中，纤维素纳米晶的质量分数可以是
0.05wt%、0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%、0.4wt%、0.5wt%、0.6wt%、0.7wt%、0.8wt%、0.9wt%
或
1.0wt%
；非离子表面活性剂的质量分数可以是
0.01wt%、0.012wt%、0.014wt%、0.016wt%、0.018wt%、0.02wt%、0.022wt%、0.024wt%、0.026wt%、0.028wt%
或
0.03wt%
；海盐的质量分数可以是
0.1wt%、0.5wt%、1wt%、1.5wt%、2wt%、2.5wt%、3wt%、3.5wt%
或
4wt%
，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
。
[0016]本专利技术特别限定了油砂清洗剂中纤维素纳米晶的质量分数为
0.05
‑
1wt%
，纤维素纳米晶的质量分数会直接影响油砂清洗剂的除油效率，当纤维素纳米晶的质量分数低于
0.05wt%
时，会导致油砂清洗剂的除油效率过低，无法达到理想的除油效果；随着纤维素纳米晶添加量的增加，除油效率显著提高，这是由于维素纳米晶可以在一定程度上降低油相和水相间的界面张力，有利于油相从含油泥砂向水相的转移，同时还能实现对油相的包覆；此外，带负电的纤维素纳米晶可以与带负电的泥砂相互排斥，以避免纤维素纳米晶吸附在泥砂表面，便于油相与泥砂脱离
。
当纤维素纳米晶的质量分数高于
1wt%
时，在含盐量较高的模拟海水环境下会发生明显的聚集现象，无法保持良好的纳米形态，导致油砂清洗剂的除油效率降低，不利于海岸线溢油清理的实际应用
。
[0017]本专利技术特别限定了油砂清洗剂中非离子表面活性剂的质量分数为0‑
0.03wt%
且不为0，非离子表面活性剂的质量分数会直接影响油砂清洗剂的除油效率，添加少量的非离子表面活性剂有利于除油效率的提高，这是由于表面活性剂可以有效降低油相和水相间的界面张力，有利于油相从含油泥砂向水相的转移
。
但当非离子表面活性剂的质量分数高于
0.03wt%
时，使得清洗后产生的洗涤液难以实现响应性分离，这是由于洗涤液的响应性分离后处理依赖于带电荷的纤维素纳米晶在絮凝剂作用下的沉降，少量的非离子表面活性剂可依靠范德华力吸附在纤维素纳米晶表面，随同其稳定包覆的油滴一同沉降；而过量的非离子表面活性剂会大量单独存在于溶液体系中，其形成的乳液难以实现絮凝沉降，最终导致上清液的浊度下降不理想
。
[0018]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述纤维素纳米晶包括羧基化纤维素纳米晶和
/
或磷酸化纤维素纳米晶
。
[0019]需要说明的是，本专利技术提供的羧基化纤维素纳米晶和磷酸化纤维素纳米晶为纤维素纳米晶化学改性处理后的产物，其改性处理过程已为现有技术所公开
。
[0020]如
CN115353568A、CN109021122A、CN102675475A、CN114230680A
和
CN103160016A
等专利文件中均公开了羧基化纤维素纳米晶的制备方法，采用以上列举的专利文件或其他未列举的现有技术中提供的制备方法制备得到的羧基化纤维素纳米晶均可用于本专利技术
。
[0021]又如
CN本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种含纤维素纳米晶的油砂清洗剂，其特征在于，所述油砂清洗剂包括纤维素纳米晶
、
非离子表面活性剂
、
海盐和去离子水
。2.
根据权利要求1所述的油砂清洗剂，其特征在于，以所述油砂清洗剂的质量分数为
100wt%
计，包括如下质量分数的各组分：纤维素纳米晶
0.05
‑
1wt%
；非离子表面活性剂0‑
0.03wt%
且不为0；海盐0‑
4wt%
且不为0；其余为去离子水
。3.
根据权利要求1或2所述的油砂清洗剂，其特征在于，所述纤维素纳米晶包括羧基化纤维素纳米晶和
/
或磷酸化纤维素纳米晶
。4.
根据权利要求1或2所述的油砂清洗剂，其特征在于，所述非离子表面活性剂包括吐温
20、
吐温
60、
吐温
80、
烷基糖苷
、
失水山梨醇脂肪酸酯或脂肪醇聚氧乙烯醚中的任意一种或至少两种的组合
。5.
根据权利要求1或2所述的油砂清洗剂，其特征在于，所述海盐包括氯化钠
、
硫酸镁和氯化钾
。6.
一种权利要求1至5任一项所述的油砂清洗剂的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括：将含油泥砂与油砂清洗剂混合，对含油泥砂进行清洗，清洗后滤出泥砂得到含石油的洗涤液；洗涤液与絮凝剂混合，静置沉降后离心，形成底部含油沉淀和上层清液

【专利技术属性】
技术研发人员：苏荣欣，乔爱华，黄仁亮，崔美，刘朝辉，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：