PEP型嵌段聚醚清水剂合成规律及其界面性质研究

发布时间：2017-12-07 03:00

  本文关键词：PEP型嵌段聚醚清水剂合成规律及其界面性质研究

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【摘要】：在原油开采过程中,产生了大量含油污水,其油水乳状液稳定性高,给污水处理工作带来了许多困难。传统的阳离子型清水剂虽然絮凝效果好,起效迅速,但在处理过程中产生大量的粘性油泥,容易堵塞污水处理设备以及管道。通过前期的研究发现,非离子型嵌段聚醚在处理这类污水时既能够达到较好的水处理效果,同时不会有大量絮体的产生,是解决海上采油平台污水处理问题的一种有效手段。本文采用不同起始剂合成了一系列嵌段聚醚清水剂,总结了它们的聚合反应规律,为以后的工业放大生产提供了基础依据。另外,测试了不同清水剂的界面性质与清水性能,建立了非离子清水剂结构-界面性质-清水性能间的关系。论文使用了 N,N-二甲基乙醇胺、山梨醇、壬基酚、一缩二乙二醇等多种起始剂,以环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)为单体,合成了一系列聚环氧丙烷-聚环氧乙烷-聚环氧丙烷(PEP)嵌段结构的聚醚清水剂。考察了合成路线、起始剂类型和油头大小等因素对聚合反应各个阶段反应速率和产物羟值的影响规律。结果表明:不同的起始剂类型主要对聚合第一阶段反应速率和产物羟值影响较大,二元醇为起始剂时其第一阶段的反应速率最大,k达到0.069 min-1,所得产物羟值最低,为18.40mgKOH/g。固定起始剂为一缩二乙二醇时,随着合成油头中起始剂与环氧烷烃投料比(MO:MEO)由1:9增加至1:39(即油头逐渐增大),第三阶段反应速率由0.033 min-1下降至0.020 min-1,产物羟值由30.93 mgKOH/g降至17.79mgKOH/g,在M0:MEO达到1:39后,随着反应的继续进行,受反应体系传质速率影响,其反应速率与羟值的下降变慢,总体趋于稳定。通过实验测定了清水剂的界面张力(IFT)、界面扩张模量以及其在沥青质上的吸附层质量,考察了不同起始剂、油头大小、EO/PO质量比对清水剂上述界面性质的影响。结果表明:起始剂类型对产物临界胶束浓度影响较小,对界面张力、界面膜强度以及吸附性能有一定程度的影响。起始剂分子活性越大,产物界面活性就越大,其中二元醇为起始剂时产物的界面张力最低,为300mg/L时IFT为0.69 mN/m,界面扩张模量为7.70 mN/m,在沥青质表面最大吸附层质量为11.45 ng/mm2。不同的油头大小和EO/PO质量比对产物的界面性质影响较大。起始剂为一缩二乙二醇时,随着油头的增长,清水剂的界面张力与界面扩张模量会先下降,在M0:MEO=1:39时达到最低,浓度为300mg/L时IFT为0.69mN/m,界面扩张模量为7.70 mN/m,在沥青质上最大吸附层质量为11.45 ng/mm2,之后随着油头大小的继续增长,清水剂的界面张力与界面扩张模量开始缓慢上升。随着嵌段聚醚EO/PO质量比的增加,产物界面活性呈上升趋势,MEO:MPO由1:1上升至1:2,IFT由1.62 mN/m降至0.69 mN/m,界面扩张模量由16.79 mN/m降至7.7mN/m,在沥青至上吸附层质量由10.59ng/mm2增加到11.46ng/mm2。论文评价了各清水剂对SZ36-1平台含油污水的除油率,探讨了嵌段聚醚型清水剂的分子结构、界面性质、清水性能三者间的关系。结果表明:产物界面扩张模量越小且吸附量越大时,除油率越高。采用二元醇(乙二醇、一缩二乙二醇)为起始剂,先与EO反应再与PO反应所得到的清水剂除油率普遍较高,300 mg/L加量下它们的除油率在68.3%-88.4%范围内,油头中M0:MEO=1:39,产物中MEO:MPO=1:2时达到最高值88.4%。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X741;TQ317

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