一種利用活性污泥改性納米粒子乳液的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用活性污泥改性納米粒子乳液的制備方法，屬于納米粒子乳液制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過豬油和焦化廢水混合，在富含硝化細(xì)菌的活性污泥作用下對(duì)無機(jī)納米粒子進(jìn)行憎水改性，并用表面活性劑對(duì)其表面改性，經(jīng)丙烯酸酯包覆后制得納米粒子乳液。本發(fā)明通過焦化廢水和動(dòng)物油脂，在活性污泥中硝化細(xì)菌的作用下，對(duì)納米二氧化硅改性，增加其表面憎水性的硝基和酯基基團(tuán)數(shù)量，和丙烯酸酯復(fù)配后具有良好的耐水性，既解決了常見納米粒子乳液涂膜強(qiáng)度低、耐水性差的問題，又彌補(bǔ)了無機(jī)填料易發(fā)生團(tuán)聚，粒徑分散不均勻?qū)е峦磕ひ酌撀涞娜毕荨?br>【專利說明】
一種利用活性污泥改性納米粒子乳液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種利用活性污泥改性納米粒子乳液的制備方法，屬于納米粒子乳液制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]納米材料因其具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，而成為近些年來材料科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，被譽(yù)為世紀(jì)最有前途的材料，利用納米材料的特性制備性能優(yōu)異的復(fù)合材料，近年來也已成為世界各國(guó)的研究重點(diǎn)，我國(guó)無機(jī)納米粒子/乳液復(fù)合材料的研究雖起步較晚，但近幾年發(fā)展相當(dāng)迅速，乳液大都是線型結(jié)構(gòu)聚合物，高分子鏈間雖可通過氫鍵形成弱的物理交聯(lián)，但缺乏強(qiáng)的化學(xué)交聯(lián)，而且親水基團(tuán)和乳化劑的引入造成涂膜強(qiáng)度低、耐水性差等先天不足。乳化劑易迀移、易起泡。納米粒子乳液作為增稠劑的應(yīng)用開發(fā)是一個(gè)全新的課題，它是在常規(guī)乳液制備過程中加入納米粒子，利用納米粒子的優(yōu)良特性使乳液增加一些特殊的性能，作為油田堵水具有很高的應(yīng)用價(jià)值。在膠粘劑、涂料、皮革、紙張、纖維、紡織等領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。但納米粒子乳液缺乏強(qiáng)的化學(xué)交聯(lián)，而且親水基團(tuán)和乳化劑的引入造成涂膜強(qiáng)度低、耐水性差等，乳化劑易迀移、易起泡。利用無機(jī)填料等樹脂體系對(duì)其包覆改性，易發(fā)生團(tuán)聚，粒徑分散不均勻，改性效果差，涂膜易脫落。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:針對(duì)目前常見納米粒子乳液由于親水基團(tuán)和乳化劑的引入造成涂膜強(qiáng)度低、耐水性差，利用無機(jī)填料等樹脂體系對(duì)其包覆改性，易發(fā)生團(tuán)聚，粒徑分散不均勻，改性效果差，涂膜易脫落的弊端，提供了一種通過豬油和焦化廢水混合，在富含硝化細(xì)菌的活性污泥作用下對(duì)無機(jī)納米粒子進(jìn)行憎水改性，并用表面活性劑對(duì)其表面改性，經(jīng)丙烯酸酯包覆后制得納米粒子乳液的方法。本發(fā)明通過焦化廢水和動(dòng)物油脂，在活性污泥中硝化細(xì)菌的作用下，對(duì)納米二氧化硅改性，增加其表面憎水性的硝基和酯基基團(tuán)數(shù)量，和丙烯酸酯復(fù)配后具有良好的耐水性，既解決了常見納米粒子乳液涂膜強(qiáng)度低、耐水性差的問題，又彌補(bǔ)了無機(jī)填料易發(fā)生團(tuán)聚，粒徑分散不均勻?qū)е峦磕ひ酌撀涞娜毕荨?br>[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是:
(1)稱取300?400g豬板油，切成厚度為3?5mm厚的薄片放入鐵鍋中，再加入5?8g氯化鈉，加熱升溫至90?100°C，保溫熬制直至豬板油渣呈金黃色，撈出豬板油渣，得到豬油；
(2)按體積比1:10，將上述熬制的豬油和焦化廠中排出的焦化廢水混合，得混合液，稱取40?50g納米二氧化硅粉末裝入規(guī)格為50KD的透析袋中，密封袋口并將其放入底部帶有曝氣裝置的陶瓷罐中；
(3)向陶瓷罐中加入5?7L上述得到的混合液浸沒透析袋，再分別稱取200?300g氨氮廢水處理池中的活性污泥和5?1g十二烷基苯磺酸鈉加入陶瓷罐中，啟動(dòng)曝氣裝置向罐中通入氧氣，每隔20?30min曝氣I?2h，曝氣后將陶瓷罐放入24?26 °C恒溫箱中保溫處理5?7天，取出透析袋并將袋中粉末用去離子水沖洗3?5次后干燥，得憎水改性后的納米二氧化娃;
(4)稱量800?900mL去離子水、3?5g十六烷基三甲基溴化銨和0.5?0.8g丙烯酸倒入高剪切乳化機(jī)中，以1500?2000r/min轉(zhuǎn)速剪切混合20?40min，得乳化液，稱取10?15g上述憎水改性后的納米二氧化硅加入乳化液中，用超聲分散儀以200?300W功率分散I?2h，得預(yù)乳液；
(5)稱取I?2g過硫酸鉀加入20?30mL甲基丙烯酸甲酯中，用玻璃棒攪拌均勻得油相，將上述預(yù)乳液轉(zhuǎn)入帶有攪拌器、滴液漏斗和通氣管的四口燒瓶中，啟動(dòng)攪拌器并通過滴液漏斗逐滴滴入油相，控制滴加時(shí)間為15?20min;
(6)待油相滴加結(jié)束后，將四口燒瓶移入60?70°C水浴鍋中，再以5mL/min速率向四口燒瓶中通入氮?dú)?，控制通入時(shí)間40?50min，保溫?cái)嚢??3h后轉(zhuǎn)入均質(zhì)乳化機(jī)中，以7.0?8.01^的功率和2000?300(^/1^11轉(zhuǎn)速均質(zhì)處理40?601^11后出料，即得活性污泥改性納米粒子乳液。
[0005]本發(fā)明的應(yīng)用方法:將本發(fā)明制得的活性污泥改性納米粒子乳液作為封堵劑對(duì)油田孔隙進(jìn)行堵水，將其注入油田孔隙中，注入量為40?50g/cm3，固化2?3天即可。該乳液漆膜耐洗刷性、耐水性和強(qiáng)度高，浸泡于水中30?35天漆膜無脫落現(xiàn)象發(fā)生，遮蓋率達(dá)90%以上。
[0006]本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是:
(1)本發(fā)明制備步驟簡(jiǎn)單，制備過程中粒徑分散均勻，改性效果好，使用后涂膜強(qiáng)度高，耐水性好；
(2)充分利用活性污泥對(duì)納米粒子進(jìn)行改性，針對(duì)性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了資源的可循環(huán)利用。
【具體實(shí)施方式】
[0007]首先稱取300?400g豬板油，切成厚度為3?5mm厚的薄片放入鐵鍋中，再加入5?Sg氯化鈉，加熱升溫至90?100°C，保溫熬制直至豬板油渣呈金黃色，撈出豬板油渣，得到豬油；按體積比1:10，將上述熬制的豬油和焦化廠中排出的焦化廢水混合，得混合液，稱取40?50g納米二氧化硅粉末裝入規(guī)格為50KD的透析袋中，密封袋口并將其放入底部帶有曝氣裝置的陶瓷罐中；再向陶瓷罐中加入5?7L上述得到的混合液浸沒透析袋，再分別稱取200?300g氨氮廢水處理池中的活性污泥和5?1g十二烷基苯磺酸鈉加入陶瓷罐中，啟動(dòng)曝氣裝置向罐中通入氧氣，每隔20?30min曝氣I?2h，曝氣后將陶瓷罐放入24?26°C恒溫箱中保溫處理5?7天，取出透析袋并將袋中粉末用去離子水沖洗3?5次后干燥，得憎水改性后的納米二氧化硅；然后稱量800?900mL去離子水、3?5g十六烷基三甲基溴化銨和0.5?0.8g丙烯酸倒入高剪切乳化機(jī)中，以1500?2000r/min轉(zhuǎn)速剪切混合20?40min，得乳化液，稱取10?15g上述憎水改性后的納米二氧化硅加入乳化液中，用超聲分散儀以200?300W功率分散I?2h，得預(yù)乳液;再稱取I?2g過硫酸鉀加入20?30mL甲基丙烯酸甲酯中，用玻璃棒攪拌均勻得油相，將上述預(yù)乳液轉(zhuǎn)入帶有攪拌器、滴液漏斗和通氣管的四口燒瓶中，啟動(dòng)攪拌器并通過滴液漏斗逐滴滴入油相，控制滴加時(shí)間為15?20min;最后待油相滴加結(jié)束后，將四口燒瓶移入60?70°C水浴鍋中，再以5mL/min速率向四口燒瓶中通入氮?dú)猓刂仆ㄈ霑r(shí)間40?50min，保溫?cái)嚢??3h后轉(zhuǎn)入均質(zhì)乳化機(jī)中，以7.0?8.0kW的功率和2000?3000r/min轉(zhuǎn)速均質(zhì)處理40?60min后出料，即得活性污泥改性納米粒子乳液。
[0008]實(shí)例I
首先稱取300g豬板油，切成厚度為3mm厚的薄片放入鐵鍋中，再加入5g氯化鈉，加熱升溫至90°C，保溫熬制直至豬板油渣呈金黃色，撈出豬板油渣，得到豬油;按體積比1:10，將上述熬制的豬油和焦化廠中排出的焦化廢水混合，得混合液，稱取40g納米二氧化硅粉末裝入規(guī)格為50KD的透析袋中，密封袋口并將其放入底部帶有曝氣裝置的陶瓷罐中；再向陶瓷罐中加入5L上述得到的混合液浸沒透析袋，再分別稱取200g氨氮廢水處理池中的活性污泥和5g十二烷基苯磺酸鈉加入陶瓷罐中，啟動(dòng)曝氣裝置向罐中通入氧氣，每隔20min曝氣lh，曝氣后將陶瓷罐放入24°C恒溫箱中保溫處理5天，取出透析袋并將袋中粉末用去離子水沖洗3次后干燥，得憎水改性后的納米二氧化硅;然后稱量800mL去離子水、3g十六烷基三甲基溴化銨和0.5g丙烯酸倒入高剪切乳化機(jī)中，以1500r/min轉(zhuǎn)速剪切混合20min，得乳化液，稱取1g上述憎水改性后的納米二氧化硅加入乳化液中，用超聲分散儀以200W功率分散lh，得預(yù)乳液;再稱取Ig過硫酸鉀加入20mL甲基丙烯酸甲酯中，用玻璃棒攪拌均勻得油相，將上述預(yù)乳液轉(zhuǎn)入帶有攪拌器、滴液漏斗和通氣管的四口燒瓶中，啟動(dòng)攪拌器并通過滴液漏斗逐滴滴入油相，控制滴加時(shí)間為15min;最后待油相滴加結(jié)束后，將四口燒瓶移入60°C水浴鍋中，再以5mL/min速率向四口燒瓶中通入氮?dú)?，控制通入時(shí)間40min，保溫?cái)嚢?h后轉(zhuǎn)入均質(zhì)乳化機(jī)中，以7.0kW的功率和2000r/min轉(zhuǎn)速均質(zhì)處理40min后出料，即得活性污泥改性納米粒子乳液。
[0009]將本發(fā)明制得的活性污泥改性納米粒子乳液作為封堵劑對(duì)油田孔隙進(jìn)行堵水，將其注入油田孔隙中，注入量為40g/cm3，固化2天即可。該乳液漆膜耐洗刷性、耐水性和強(qiáng)度高，浸泡于水中30天漆膜無脫落現(xiàn)象發(fā)生，遮蓋率達(dá)93%。
[0010]實(shí)例2
首先稱取350g豬板油，切成厚度為4mm厚的薄片放入鐵鍋中，再加入6g氯化鈉，加熱升溫至95°C，保溫熬制直至豬板油渣呈金黃色，撈出豬板油渣，得到豬油;按體積比1:10，將上述熬制的豬油和焦化廠中排出的焦化廢水混合，得混合液，稱取45g納米二氧化硅粉末裝入規(guī)格為50KD的透析袋中，密封袋口并將其放入底部帶有曝氣裝置的陶瓷罐中；再向陶瓷罐中加入6L上述得到的混合液浸沒透析袋，再分別稱取250g氨氮廢水處理池中的活性污泥和8g十二烷基苯磺酸鈉加入陶瓷罐中，啟動(dòng)曝氣裝置向罐中通入氧氣，每隔25min曝氣2h，曝氣后將陶瓷罐放入25°C恒溫箱中保溫處理6天，取出透析袋并將袋中粉末用去離子水沖洗4次后干燥，得憎水改性后的納米二氧化硅;然后稱量850mL去離子水、4g十六烷基三甲基溴化銨和0.6g丙烯酸倒入高剪切乳化機(jī)中，以1750r/min轉(zhuǎn)速剪切混合30min，得乳化液，稱取13g上述憎水改性后的納米二氧化硅加入乳化液中，用超聲分散儀以250W功率分散2h，得預(yù)乳液;再稱取2g過硫酸鉀加入25mL甲基丙烯酸甲酯中，用玻璃棒攪拌均勻得油相，將上述預(yù)乳液轉(zhuǎn)入帶有攪拌器、滴液漏斗和通氣管的四口燒瓶中，啟動(dòng)攪拌器并通過滴液漏斗逐滴滴入油相，控制滴加時(shí)間為18min;最后待油相滴加結(jié)束后，將四口燒瓶移入65°C水浴鍋中，再以5mL/min速率向四口燒瓶中通入氮?dú)?，控制通入時(shí)間45min，保溫?cái)嚢?h后轉(zhuǎn)入均質(zhì)乳化機(jī)中，以7.5kW的功率和2500r/min轉(zhuǎn)速均質(zhì)處理50min后出料，即得活性污泥改性納米粒子乳液。
[0011 ]將本發(fā)明制得的活性污泥改性納米粒子乳液作為封堵劑對(duì)油田孔隙進(jìn)行堵水，將其注入油田孔隙中，注入量為45g/cm3，固化3天即可。該乳液漆膜耐洗刷性、耐水性和強(qiáng)度高，浸泡于水中33天漆膜無脫落現(xiàn)象發(fā)生，遮蓋率達(dá)95%。
[0012]實(shí)例3
首先稱取400g豬板油，切成厚度為5mm厚的薄片放入鐵鍋中，再加入8g氯化鈉，加熱升溫至100°C，保溫熬制直至豬板油渣呈金黃色，撈出豬板油渣，得到豬油；按體積比1:10，將上述熬制的豬油和焦化廠中排出的焦化廢水混合，得混合液，稱取50g納米二氧化硅粉末裝入規(guī)格為50KD的透析袋中，密封袋口并將其放入底部帶有曝氣裝置的陶瓷罐中；再向陶瓷罐中加入7L上述得到的混合液浸沒透析袋，再分別稱取300g氨氮廢水處理池中的活性污泥和1g十二烷基苯磺酸鈉加入陶瓷罐中，啟動(dòng)曝氣裝置向罐中通入氧氣，每隔30min曝氣2h，曝氣后將陶瓷罐放入26 °C恒溫箱中保溫處理7天，取出透析袋并將袋中粉末用去離子水沖洗5次后干燥，得憎水改性后的納米二氧化硅;然后稱量900mL去離子水、5g十六烷基三甲基溴化銨和0.8g丙烯酸倒入高剪切乳化機(jī)中，以2000r/min轉(zhuǎn)速剪切混合40min，得乳化液，稱取15g上述憎水改性后的納米二氧化硅加入乳化液中，用超聲分散儀以300W功率分散2h，得預(yù)乳液;再稱取2g過硫酸鉀加入30mL甲基丙烯酸甲酯中，用玻璃棒攪拌均勻得油相，將上述預(yù)乳液轉(zhuǎn)入帶有攪拌器、滴液漏斗和通氣管的四口燒瓶中，啟動(dòng)攪拌器并通過滴液漏斗逐滴滴入油相，控制滴加時(shí)間為20min;最后待油相滴加結(jié)束后，將四口燒瓶移入70 °C水浴鍋中，再以5mL/min速率向四口燒瓶中通入氮?dú)猓刂仆ㄈ霑r(shí)間50min，保溫?cái)嚢?h后轉(zhuǎn)入均質(zhì)乳化機(jī)中，以8.01^的功率和300(^/11^11轉(zhuǎn)速均質(zhì)處理601^11后出料，即得活性污泥改性納米粒子乳液。
[0013]將本發(fā)明制得的活性污泥改性納米粒子乳液作為封堵劑對(duì)油田孔隙進(jìn)行堵水，將其注入油田孔隙中，注入量為50g/cm3，固化3天即可。該乳液漆膜耐洗刷性、耐水性和強(qiáng)度高，浸泡于水中35天漆膜無脫落現(xiàn)象發(fā)生，遮蓋率達(dá)98%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用活性污泥改性納米粒子乳液的制備方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)稱取300?400g豬板油，切成厚度為3?5mm厚的薄片放入鐵鍋中，再加入5?8g氯化鈉，加熱升溫至90?100°C，保溫熬制直至豬板油渣呈金黃色，撈出豬板油渣，得到豬油； (2)按體積比1:10，將上述熬制的豬油和焦化廠中排出的焦化廢水混合，得混合液，稱取40?50g納米二氧化硅粉末裝入規(guī)格為50KD的透析袋中，密封袋口并將其放入底部帶有曝氣裝置的陶瓷罐中； (3)向陶瓷罐中加入5?7L上述得到的混合液浸沒透析袋，再分別稱取200?300g氨氮廢水處理池中的活性污泥和5?1g十二烷基苯磺酸鈉加入陶瓷罐中，啟動(dòng)曝氣裝置向罐中通入氧氣，每隔20?30min曝氣I?2h，曝氣后將陶瓷罐放入24?26 °C恒溫箱中保溫處理5?.7天，取出透析袋并將袋中粉末用去離子水沖洗3?5次后干燥，得憎水改性后的納米二氧化娃； (4)稱量800?900mL去離子水、3?5g十六烷基三甲基溴化銨和0.5?0.8g丙烯酸倒入高剪切乳化機(jī)中，以1500?2000r/min轉(zhuǎn)速剪切混合20?40min，得乳化液，稱取10?15g上述憎水改性后的納米二氧化硅加入乳化液中，用超聲分散儀以200?300W功率分散I?2h，得預(yù)乳液； (5)稱取I?2g過硫酸鉀加入20?30mL甲基丙烯酸甲酯中，用玻璃棒攪拌均勻得油相，將上述預(yù)乳液轉(zhuǎn)入帶有攪拌器、滴液漏斗和通氣管的四口燒瓶中，啟動(dòng)攪拌器并通過滴液漏斗逐滴滴入油相，控制滴加時(shí)間為15?20min; (6 )待油相滴加結(jié)束后，將四口燒瓶移入60?7O °C水浴鍋中，再以5mL/miη速率向四口燒瓶中通入氮?dú)?，控制通入時(shí)間40?50min，保溫?cái)嚢??3h后轉(zhuǎn)入均質(zhì)乳化機(jī)中，以7.0?.8.01^的功率和2000?300(^/1^11轉(zhuǎn)速均質(zhì)處理40?601^11后出料，即得活性污泥改性納米粒子乳液。
【文檔編號(hào)】C08F2/44GK105924570SQ201610462167
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】袁春華, 盛海豐, 林茂平
【申請(qǐng)人】袁春華