课题基金 / 基金详情

新型蒙脱石纳米破乳剂的可控制备及其破乳机理研究

批准号:
22078138
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
任嗣利
依托单位:
学科分类:
资源、环境与生态化工
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
任嗣利

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
随着化学复合驱在油田开采中的广泛应用,采出液油水乳化程度提高,破乳难度不断增加,当前亟需开展新型破乳剂的研究与开发。近年来,纳米粒子(NP)破乳剂成为化学破乳剂发展的重要方向。本项目拟开展新型蒙脱石NP破乳剂的可控制备研究,将其用于原油采出液的破乳。以蒙脱石二维纳米材料为原料,通过表面化学修饰在材料表面接枝特定组成和结构的化学分子,调控材料亲疏水性、荷电性和吸附性等表面性质,制备能够在常温下破乳的低成本新型高效NP破乳剂。采用瓶试法研究原油乳液组成、破乳条件及材料表面化学特征等因素对破乳性能的影响作用。利用AFM胶体探针技术和量子力学计算研究材料与沥青质等乳化分子间的作用行为,从分子水平上揭示破乳机制,建立材料表面化学特征与破乳性能之间的相关性。研究成果有望解决NP破乳剂实现工业化应用中的核心科学问题和技术瓶颈,为我国原油乳液的脱水处理提供理论基础和技术支持。
英文摘要
With the wide application of compound chemical flooding in oilfield exploitation, the emulsification of produced liquid is enhanced, increasing the difficulty in demulsification. So, it is still of great significance to develop novel demulsifiers. In recent years, nanoparticle (NP) demulsifiers have attracted much attention and become an important research subject in the development of chemical demulsifiers. In this project, controllable preparation of montmorillonite (MMT) NP demulsifiers based on surface chemical modification is proposed. By grafting specific organic molecules on the MMT surface, the hydrophobicity, zeta potential, and adsorption property of the material will be reasonably controlled to obtain low-cost NP demulsifiers with high-efficiency at normal atmospheric temperature. By using bottle test, the demulsification efficiency of the prepared NP demulsifiers will be studied. Various facts including the emulsion composition, demulsification conditions and surface characteristics of the NP demulsifiers on the demulsification efficiency will be evaluated. by using the AFM colloidal probe technique and quantum mechanics calculation, the interaction behaviors between the NP demulsifiers and emulsified molecules will be investigated to reveal the demulsification mechanism. Correlation between the material structure and performances of the NP demulsifiers will be established. The conduction of the project is expected to solve the core scientific issues and technical bottlenecks in the industrial application of NP demulsifier, and provide theoretical basis and technical support for the dehydration treatment of the crude oil emulsion in China.
随着三采油的广泛应用,原油采出液中含水量增大,乳化程度提高,大大增加了油水分离的难度。纳米粒子(NP)破乳剂成为近年来油田开采领域研究的热点,项目在多年来相关研究工作的基础上,以矿物材料为研究对象,通过对其表面进行改性功能化,制备了系列NP破乳剂,研究了他们对O/W型原油乳状液的破乳性能,主要研究成果如下:.(1)以蒙脱土(MMT)、凹凸棒(AT)、高岭石(KAO)等矿物材料为原料,通过化学表面改性制备了系列NP破乳剂,主要包括:将表面氨基化的MMT以戊二醛为“纽带”接枝壳聚糖(QC),获得了MMT-QC和磁性M-MMT-QC破乳剂;采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)联合硬脂酸(STA)修饰AT或将AT与氧化石墨烯(GO)复配,制备了AT-STA和AT-GO等多种种凹凸棒NP破乳剂;用QC改性KAO,获得了KAO-QC纳米破乳剂。.(2)对所制备的纳米破乳剂组成和结构进行了分析表征,发现具有优良破乳性能的纳米破乳剂一般具有两个必要特征:材料良好的界面活性和材料表面能与油水界面乳化活性分子强烈作用的特征官能团。.(3)所制备的各种NP破乳剂在室温下就可以实现对原油乳状液的快速、高效破乳,破乳效率最高可达99%。揭示了NP破乳剂对原油乳液的破乳机制,初步建立了纳米破乳理论体系:材料良好的界面活性(两亲性)使材料在乳液连续相中均匀分散且快速到达油水界面,并通过材料表面官能团与乳化活性分子结合;外界搅拌、振荡等物理作用给纳米矿物粒子提供足够动能,使其破坏油水界面保护膜,使得分散液滴团聚,从而实现油水分离,这是纳米破乳剂能够在常温下进行快速、高效破乳的根本原因;将纳米矿物材料接枝磁性单元,赋予NP破乳剂磁响应性,破乳后可利用外界磁场对材料回收利用。纳米矿物材料破乳剂破乳理论的建立是对传统化学破乳理论的重要发展,对相关学科发展具有重要意义。
基于植硅石独特矿物组成构建纳米粒子破乳剂及其对原油乳液的破乳行为
  • 批准号:
    52364027
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    33万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    任嗣利
  • 依托单位:
国内基金
海外基金