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·1936· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷

常规的油田采油污水处理方法有絮凝、重力沉 型真空干燥箱、SHA-C 恒温水浴振荡器，金坛市环
降、气浮、膜分离等方法 [1-2] ，随着大部分老油田进 宇科学仪器厂；SQUID-MPMS3 振动样品磁强计，
入开发后期，使用聚合物、表面活性剂等化学药剂 Quantum Design 公司；Nano ZS90 纳米粒径电位分
已成为三次采油的普遍措施。这些化学药剂一方面 析仪，英国马尔文仪器公司；TNSOR 27 傅里叶红
可大幅度提高原油采收率，但同时也导致采出液中 外光谱仪，德国 Bruker 仪器公司；EU-2600 紫外可
含有大量聚合物、表面活性剂、固体悬浮物、乳化 见光分光光度计，上海昂拉仪器有限公司；DMEP
[3]
油等污染物 ，这些污染物具有增强原油乳化能力、 偏光显微镜，德国徕卡公司；JEM 2100F 透射电子
提高油水界面膜稳定性的作用，因而使含油污水的 显微镜，日本电子株式会社。
净化处理变得十分困难 [4-5] 。尽管以气浮、膜分离为 1.2 磁性纳米粒子的制备与改性
主的物理方法被证实能够有效处理简单含油污水， 1.2.1 Fe 3 O 4 @SiO 2 磁性纳米粒子的制备
但在处理复杂含油污水时存在净化效果差、处理时 首先参考文献[17]采用共同沉淀法制备 Fe 3 O 4
[6]
间长等问题 。而常规化学破乳剂和阳离子絮凝剂 磁性纳米粒子。随后将 1.2 g Fe 3 O 4 磁性纳米粒子加
对尺寸很小的乳化油粒子净化效果不佳，存在净化 入 150 mL 乙醇质量分数为 80%水溶液中，冷水浴超
效率低、沉降时间长、污泥量大、污泥含水率高等 声分散 5 min 混合均匀。将充分分散的悬浮液加入
问题，已难以适应对化学驱产生的复杂含油污水进 250 mL 五颈烧瓶中，并在 30 ℃，恒速搅拌条件下通
行深度净化处理的要求 [7-8] 。 氮气 0.5 h。期间持续用 pH 计监测 pH 并用 2 mol/L
近年来，磁性材料由于可加快絮凝物的沉降速 HCl 溶液调节悬浮液 pH 至中性。随后缓慢滴加 3 mL
度、提高净化效率在水处理领域获得了广泛关注， 质量分数为 7%TEOS 溶液。持续搅拌 10 min 后调
如磁性粒子与传统的絮凝剂、破乳剂复配使用可提 节 pH=8~9，继续搅拌 12 h 后结束反应。产物用去
升传统含油污水的净化效率 [9-14] ，但也存在着对复 离子水清洗 3 次后，在 50 ℃下真空干燥 12 h 得到
杂含油污水适应性差、用量大、成本高等问题，难 表面包覆 SiO 2 层的 Fe 3 O 4 @SiO 2 磁性纳米粒子。
以推广应用。由于氨基化合物的离解过程与溶液的 1.2.2 A-MNPs 的制备
pH 密切相关，可以实现在不同酸碱性条件下对带负 将 1.0 g Fe 3 O 4 @SiO 2 磁性纳米粒子和 40 mL 无
电荷污染物的吸附和解吸附 [15-16] ，这为制备可重复 水乙醇混合均匀后转入 100 mL 三口烧瓶中，随后加
使用的磁性水处理剂提供了可能性。 入 2 mL 的 KH-550 水溶液。在 40 ℃、氮气保护条
本文由此思路制备了一种表面氨基功能化的磁 件下持续搅拌 48 h 后结束反应。产物用无水乙醇清
性纳米粒子（A-MNPs），通过调整酸碱性实现纳米 洗 3 次，最后分散在水中备用。部分用于表征的产
粒子的净化和再生功能的可控转换，并在外加磁场 品在 50 ℃下真空干燥 12 h 得到 A-MNPs 粉末。
的作用下携带污染物迅速向磁极迁移，通过油滴聚 1.3 模拟含油污水的配制
并达到破乳的目的。同时还考察了纳米粒子对不同 称取定量 3 柴油并加去离子水，超声分散
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组成模拟含油污水的净化效果，探讨其对污水净化 30 min 后得到含油质量浓度为 10 g/L 的模拟含油污
效果的影响规律。以期制备出一种除油效率高、可 水母液，该含油污水室温下静置 48 h 未出现明显分
重复使用的新型水处理剂，从而有效降低污水处理 层。加入定量的其他组分如高岭土、HPAM、CaCl 2 、
成本，并实现油田含油污水的快速、深度净化。 NaCl 等充分溶解或分散后得到含油质量浓度为
10 g/L 的复杂模拟含油污水。
1 实验部分
将模拟含油污水母液进行梯度稀释，得到 0.2、
1.1 试剂与仪器 0.1、0.05、0.02、0.01 和 0.005 g/L 的标准模拟含油
六水氯化铁（ FeCl 3 ·6H 2 O ）、四水氯化亚铁 污水，用于绘制标准曲线。
（FeCl 2 ·4H 2 O）、浓盐酸、NaOH、CaCl 2 、NaCl、无 1.4 除油率的测定
水乙醇、正硅酸四乙酯（TEOS），AR，国药集团化 依据石油行业标准 SY/T5329-2012 [18] ，在紫外-
学试剂厂；聚丙烯酸（PAA），质量分数为 50%水溶 可见分光光度计上选择 λ=430 nm 测量不同浓度含
液，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；3-氨丙基 油污水标准溶液的透光度。根据测得的透光度(y)和
三乙氧基硅烷（KH-550)，工业品，南京联硅化工有 对应的油含量(x)绘制标准曲线，其中在 0~0.2 g/L 质
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限公司；3 市售柴油；部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）， 量浓度范围内线性相关度 R =0.9954，其拟合线性方
工业品，大庆炼化厂；2000 目高岭土，工业级。 程：y=0.0033x+0.298。
KXS-4 集热式恒温加热磁力搅拌器、pH-100B 向装有 10 mL 模拟含油污水的试剂瓶中加入定
酸度计、上海生析 FS-150N 超声处理器、DZF-6000 量 A-MNPs，置于 30 ℃恒温水浴震荡器中震荡 10 min。