一种油田废水专用微波敏化剂的制备方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103172138 A (43)申请公布日 2013.06.26 CN 103172138 A *CN103172138A* (21)申请号 201310090531.X (22)申请日 2013.03.20 C02F 1/40(2006.01) C02F 1/30(2006.01) (71)申请人 安洁士石油技术 （上海） 有限公司 地址 201203 上海市浦东新区张江高科技园 区博霞路 22 号 409 室 (72)发明人 李松棠 赫兰霞 张方元 秦磊 单煜巽 王欢 (74)专利代理机构 上海世贸专利代理有限责任 公司 31128 代理人 严新德 (54) 发明

2、名称 一种油田废水专用微波敏化剂的制备方法 (57) 摘要 本发明一种油田废水专用微波敏化剂的制备 方法， 包括一个改性硅藻土的步骤 ； 一个制备引 发剂溶液的步骤， 将上述制备的硅藻土粉末加入 到引发剂溶液中， 然后在恒温水浴锅中匀速搅拌， 再在超声波中超声， 取出静置、 倒掉上清液， 干燥、 研磨备用 ； 一个制备硝酸铁溶液的步骤， 将上述 干燥研磨备用的样品加入硝酸铁溶液中， 然后在 恒温水浴锅中匀速搅拌， 再在超声波中超声， 取出 静置、 倒掉上清液， 干燥， 研磨备用 ； 将上述制备 的样品放入马弗炉中焙烧， 待冷却后过筛， 所得棕 红色颗粒状为本发明的敏化剂。本发明在制备过 程中利

3、用超声波的空化效应进行处理， 不仅有效 提高敏化剂的废水处理效率， 而且大大提高敏化 剂的重复利用率。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103172138 A CN 103172138 A *CN103172138A* 1/1 页 2 1. 一种油田废水专用微波敏化剂的制备方法， 其特征在于 ： 包括如下步骤 ： （1） 一个改性硅藻土的步骤， 在所述的改性硅藻土的步骤中， 称取一定量的硅藻土放入 蒸馏水中， 配制成质量百分比为

4、45-55% 的浆液， 然后置于室温下熟化 5-6 小时， 再烘干备 用 ； （2） 一个制备引发剂溶液的步骤， 在所述的制备引发剂溶液的步骤中， 称取一定量的引 发剂放入蒸馏水中， 配制成 0.08-0.25mol/l 的溶液， 按照每升引发剂溶液加入 50g 硅藻土 的比例， 将步骤 （1） 干燥后的硅藻土投入引发剂溶液中， 然后在 20-30的恒温水浴锅中匀 速搅拌6-8h， 再在频率为20-40KHz， 功率为45-55W的超声波清洗机中超声8-15min， 取出静 置、 倒掉上清液， 在 95-105温度下干燥， 研磨备用 ； （3） 一个制备硝酸铁溶液的步骤， 在所述的制备硝酸铁溶

5、液的步骤中， 称取一定量的硝 酸铁放入蒸馏水中， 配制成 0.2-0.45mol/l 的溶液， 量取和步骤 （2） 引发剂溶液相同体积的 硝酸铁溶液， 将步骤 （2） 制备的样品粉末全部加入， 然后在 20-30的恒温水浴锅中匀速搅 拌 6-8h， 再在频率为 20-40KHz， 功率为 45-55W 的超声波清洗机中超声 8-15min， 取出静置、 倒掉上清液， 在 95-105温度下干燥， 研磨备用 ； （4） 将步骤 （3） 制备的样品放入马弗炉中， 在 300-400温度条件下焙烧 3-5h， 待冷却 后取出研磨过 80-120 目筛， 所得棕红色颗粒状为本发明的敏化剂。 2.如权利

6、要求1所述的油田废水专用微波敏化剂的制备方法， 其特征在于 ： 步骤 （2） 中 所述的引发剂为硝酸铈。 3. 如权利要求 2 所述的油田废水专用微波敏化剂的制备方法， 其特征在于 ： 所述的硝 酸铈为工业级， 纯度 99.9， TREO 45。 4.如权利要求1所述的油田废水专用微波敏化剂的制备方法， 其特征在于 ： 步骤 （2） 和 （3） 中所述的超声波频率为 20-40KHz， 功率为 45-55W， 超声时间为 8-15min。 5.如权利要求1所述的油田废水专用微波敏化剂的制备方法， 其特征在于 ： 步骤 （2） 和 （3） 中所述的引发剂和硝酸铁溶液的浓度分别为 0.08-0.2

7、5mol/l 和 0.2-0.45mol/l。 6. 如权利要求 1 所述的油田废水专用微波敏化剂的制备方法， 其特征在于 ： 步骤 （1） ， 中硅藻土颗粒粒径 300 目， 质量纯度 85%-95%。 7.如权利要求1所述的油田废水专用微波敏化剂的制备方法， 其特征在于 ： 步骤 （2） 和 （3） 中所述的引发剂和硝酸铁的摩尔比为 1:3。 权 利 要 求 书 CN 103172138 A 2 1/4 页 3 一种油田废水专用微波敏化剂的制备方法 技术领域 ： 0001 本发明涉及化学领域， 尤其涉及高效广谱的微波敏化剂， 特别是一种油田废水专 用微波敏化剂的制备方法。 背景技术 ： 0

8、002 油田废水的产生量在日益增多， 而且随着开采技术的不断更新， 废水的处理难度 越来越大， 主要表现为 ： 高 COD、 高色度、 高粘度、 低生化性的特点。面对成分复杂的油田废 水， 现有的废水处理工艺已无法满足国家综合污水排放标准， 为此， 寻求高效可行的废水深 度处理工艺成为当今的热点课题。 0003 微波诱导催化工艺能够高效的处理油田废水， 使其出水达到国家综合污水排放标 准。但是此项工艺的核心及难点是微波敏化剂。目前所使用的微波敏化剂主要有两类 ： 一 类是芬顿试剂等均相敏化剂， 其存在处理工艺复杂、 药剂成本高、 不可回收利用、 二次污染、 腐蚀设备等弊端 ； 二类是众多研究学

9、者们合成的非均相敏化剂， 由于受合成原料、 合成方法 的限制， 众多非均相敏化剂不具有广普性， 且重复利用率低。 就油田废水领域， 对于高效、 广 普性的微波敏化剂鲜有报道。基于以上种种原因， 致使微波诱导催化技术仍停留在实验室 研究阶段， 还没有工业化推广的成功案例。 发明内容 ： 0004 本发明提供了一种油田废水专用微波敏化剂的制备方法， 所述的这种油田废水专 用微波敏化剂既能解决现有技术中的均相微波敏化剂处理工艺复杂、 药剂成本高、 不可回 收利用、 二次污染和腐蚀设备等技术问题， 又能解决非均相微波敏化剂的低效、 选择性差、 无法在油田现场进行工业化推广等技术问题。 0005 本发明

10、的这种油田废水专用微波敏化剂的制备方法， 包括如下步骤 ： 0006 （1） 一个改性硅藻土的步骤， 在所述的改性硅藻土的步骤中， 称取一定量的硅藻土 放入蒸馏水中， 配制成质量百分比为45-55%的浆液， 然后置于室温下熟化5-6小时， 再烘干 备用， 其中硅藻土颗粒粒径 300 目， 质量纯度 85%-95% ； 0007 （2） 一个制备引发剂溶液的步骤， 在所述的制备引发剂溶液的步骤中， 称取一定量 的引发剂放入蒸馏水中， 配制成 0.08-0.25mol/l 的溶液 , 按照每升引发剂溶液加入 50g 硅 藻土的比例， 将步骤 （1） 干燥后的硅藻土投入引发剂溶液中， 然后在 20-

11、30的恒温水浴锅 中匀速搅拌6-8h， 再在频率为20-40KHz， 功率为45-55W的超声波清洗机中超声8-15min， 取 出静置、 倒掉上清液， 在 95-105温度下干燥， 研磨备用 ； 0008 （3） 一个制备硝酸铁溶液的步骤， 在所述的制备硝酸铁溶液的步骤中， 称取一定量 的硝酸铁放入蒸馏水中， 配制成 0.2-0.45mol/l 的溶液， 量取和步骤 （2） 引发剂溶液相同体 积的硝酸铁溶液， 将步骤 （2） 制备的样品粉末全部加入， 然后在 20-30的恒温水浴锅中匀 速搅拌6-8h， 再在频率为20-40KHz， 功率为45-55W的超声波清洗机中超声8-15min， 取

12、出静 置、 倒掉上清液， 在 95-105温度下干燥， 研磨备用 ； 说 明 书 CN 103172138 A 3 2/4 页 4 0009 （4） 将步骤 3 制备的样品放入马弗炉中， 300-400条件下焙烧 3-5h， 待冷却后取 出研磨过 80-120 目筛， 所得棕红色颗粒状为本发明的敏化剂。 0010 进一步的， 步骤 （2） 中所述的引发剂为 0.08-0.25mol/l 硝酸铈溶液， 其中硝酸铈 为工业级， 纯度 99.9， TREO 45。 0011 进一步的， 步骤 （2） 和 （3） 中所述的超声波频率为 20-40KHz， 功率为 45-55W， 超声 时间为 8-15

13、min。 0012 进一步的， 步骤 （2）和 （3）中所述的引发剂和硝酸铁溶液的浓度分别为 0.08-0.25mol/l 和 0.2-0.45mol/l。 0013 进一步的， 步骤 （2） 和 （3） 中所述的引发剂和硝酸铁的摩尔比为 1:3。 0014 本发明的反应原理是 : 在恒温条件及匀速搅拌下， 分别将硅藻土浸渍在引发剂和 硝酸铁溶液中， 使其与硅藻土发生接枝反应， 之后在超声波的空化作用下进一步反应， 最后 高温焙烧， 使活性成分发生化学变化， 完成敏化剂的合成反应。 0015 本发明和已有技术相比较， 其效果是积极和明显的。本发明通过利用价廉易得的 环境友好型材料硅藻土为载体，

14、 以铁氧化物和引发剂为活性成分合成的一种高效、 广 普的油田废水专用微波敏化剂。 通过大量的实验室研究及油田现场的中试实验验证了此种 敏化剂对油田高难废水均有很好的深度处理效果， 特别是压裂返排液效果最显著。 0016 本发明在制备过程中利用超声波的空化效应进行处理， 不仅有效提高敏化剂的废 水处理效率， 而且大大提高敏化剂的重复利用率。本发明的这种油田废水专用的微波敏化 剂的制备方法， 反应条件温和、 所需设备简单、 所得敏化剂具有高效广普性。而且本发明采 用绿色环保性材料为原料， 重复利用率高， 无二次污染， 操作工艺简单。通过本发明制备的 敏化剂活性成分分散度高、 溶出率低、 失效后可回

15、收再利用， 配合微波使用能够高效的处理 油田废水。 附图说明 ： 0017 图 1 是本发明的一种油田废水专用微波敏化剂的电镜扫描图。从图中可以看出 ： 以硅藻土为载体合成的敏化剂， 活性成分在其表面得到了很好的铺展， 分散度均匀， 明显增 加了敏化剂的活性点位， 使敏化剂对油田废水的处理效率得到提高。 具体实施方式 ： 0018 实施例 1 本发明提供一种高效的油田废水专用微波敏化剂的制备方法， 具体步骤 如下 ： 0019 称取一定量的硅藻土放入蒸馏水中， 配制成 50%wt 的浆液， 然后置于室温下熟 化 5 小时， 再烘干备用。 0020 配制 0.1mol/l 的引发剂溶液 1000

16、ml， 按照每升引发剂溶液加入 50g 硅藻土的 比例， 将硅藻土粉末加入引发剂溶液中， 在 25的恒温水浴锅中匀速搅拌 6h， 再在频率为 30KHz、 功率为 50W 的超声波清洗机中超声 10min， 取出静置倒掉上清液， 100干燥， 研磨备 用。 0021 配制 0.3mol/l 的硝酸铁溶液 1000ml， 将步骤 （2） 制备的样品粉末全部加入， 在 25的恒温水浴锅中匀速搅拌 6h， 再在频率为 30KHz、 功率为 50W 的超声波清洗机中超声 说 明 书 CN 103172138 A 4 3/4 页 5 10min， 取出静置倒掉上清液， 100干燥， 研磨。 0022 将

17、步骤 3 制备的样品放入马弗炉中， 350条件下焙烧 4h， 待冷却后取出研磨过 100 目筛。 0023 实施例 2 本发明提供一种高效的油田废水专用微波敏化剂的制备方法， 具体步骤 如下 ： 0024 称取一定量的硅藻土放入蒸馏水中， 配制成 45%wt 的浆液， 然后置于室温下熟 化 6 小时， 再烘干备用。 0025 配制 0.1mol/l 的引发剂溶液 1000ml， 按照每升引发剂溶液加入 50g 硅藻土的 比例， 将硅藻土粉末加入引发剂溶液中， 在 20的恒温水浴锅中匀速搅拌 8h， 再在频率为 30KHz、 功率为 50W 的超声波清洗机中超声 8min， 取出静置倒掉上清液，

18、 95干燥， 研磨备 用。 0026 配制 0.3mol/l 的硝酸铁溶液 1000ml， 将步骤 2 制备的样品粉末全部加入， 在 20的恒温水浴锅中匀速搅拌 8h， 再在频率为 30KHz、 功率为 50W 的超声波清洗机中超声 15min， 静取出置倒掉上清液， 100干燥， 研磨。 0027 将步骤 3 制备的样品放入马弗炉中， 300条件下焙烧 5h， 待冷却后取出研磨过 80 目筛。 0028 实施例 3 本发明提供一种高效的油田废水专用微波敏化剂的制备方法， 具体步骤 如下 ： 0029 称取一定量的硅藻土放入蒸馏水中， 配制成55%wt的浆液， 然后置于室温下6小 时， 再烘干

19、备用。 0030 配制 0.1mol/l 的引发剂溶液 1000ml， 按照每升引发剂溶液加入 50g 硅藻土的 比例， 将硅藻土粉末加入引发剂溶液中， 在 30的恒温水浴锅中匀速搅拌 6h， 再在频率为 30KHz、 功率为 50W 的超声波清洗机中超声 8min， 取出静置倒掉上清液， 105干燥， 研磨备 用。 0031 配制 0.3mol/l 的硝酸铁溶液 1000ml， 将步骤 2 制备的样品粉末全部加入， 在 30的恒温水浴锅中匀速搅拌 6h， 再在频率为 30KHz、 功率为 50W 的超声波清洗机中超声 8min， 静取出置倒掉上清液， 95干燥， 研磨。 0032 将步骤 3

20、 制备的样品放入马弗炉中， 300条件下焙烧 3h， 待冷却后取出研磨过 100 目筛。 0033 实施例 4 本发明提供一种高效的油田废水专用微波敏化剂的制备方法， 具体步骤 如下 ： 0034 称取一定量的硅藻土放入蒸馏水中， 配制成 50%wt 的浆液， 然后置于室温下熟 化 5.5 小时， 再烘干备用。 0035 配制 0.1mol/l 的引发剂溶液 1000ml， 按照每升引发剂溶液加入 50g 硅藻土的 比例， 将硅藻土粉末加入引发剂溶液中， 在 25的恒温水浴锅中匀速搅拌 8h， 再在频率为 30KHz、 功率为 50W 的超声波清洗机中超声 10min， 取出静置倒掉上清液，

21、100干燥， 研磨备 用。 0036 配制 0.3mol/l 的硝酸铁溶液 1000ml， 将步骤 2 制备的样品粉末全部加入， 在 25的恒温水浴锅中匀速搅拌 7h， 再在频率为 30KHz、 功率为 50W 的超声波清洗机中超声 说 明 书 CN 103172138 A 5 4/4 页 6 10min， 取出静置倒掉上清液， 105干燥， 研磨。 0037 将步骤 3 制备的样品放入马弗炉中， 400条件下焙烧 4h， 待冷却后取出研磨过 120 目筛。 0038 实施例 513 0039 实施例513提供了一种高效的油田废水专用微波敏化剂使用条件和废水COD去 除情况， 具体详见下表 1, 其中实验所采用的敏化剂均为实施例 1 制备的微波敏化剂。 0040 取油田废水样品， 按 GB/T 11914 89 水质化学需氧量的测定重铬酸盐法 测定 COD 指标。配合微波诱导催化装置确定敏化剂最佳使用条件， 处理出水测定 COD 指标， 计算 COD 去除率。 0041 敏化剂使用条件及 COD 去除率如表 1 所示。 0042 表 1 敏化剂使用条件及废水 COD 去除率表 0043 说 明 书 CN 103172138 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103172138 A 7