一种利用活性污泥改性纳米粒子乳液的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用活性污泥改性纳米粒子乳液的制备方法，属于纳米粒子乳液制备技术领域。本发明通过猪油和焦化废水混合，在富含硝化细菌的活性污泥作用下对无机纳米粒子进行憎水改性，并用表面活性剂对其表面改性，经丙烯酸酯包覆后制得纳米粒子乳液。本发明通过焦化废水和动物油脂，在活性污泥中硝化细菌的作用下，对纳米二氧化硅改性，增加其表面憎水性的硝基和酯基基团数量，和丙烯酸酯复配后具有良好的耐水性，既解决了常见纳米粒子乳液涂膜强度低、耐水性差的问题，又弥补了无机填料易发生团聚，粒径分散不均匀导致涂膜易脱落的缺陷。
【专利说明】
一种利用活性污泥改性纳米粒子乳液的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种利用活性污泥改性纳米粒子乳液的制备方法，属于纳米粒子乳液制备技术领域。
【背景技术】
[0002]纳米材料因其具有许多独特的性质，而成为近些年来材料科学领域研究的热点之一，被誉为世纪最有前途的材料，利用纳米材料的特性制备性能优异的复合材料，近年来也已成为世界各国的研究重点，我国无机纳米粒子/乳液复合材料的研究虽起步较晚，但近几年发展相当迅速，乳液大都是线型结构聚合物，高分子链间虽可通过氢键形成弱的物理交联，但缺乏强的化学交联，而且亲水基团和乳化剂的引入造成涂膜强度低、耐水性差等先天不足。乳化剂易迀移、易起泡。纳米粒子乳液作为增稠剂的应用开发是一个全新的课题，它是在常规乳液制备过程中加入纳米粒子，利用纳米粒子的优良特性使乳液增加一些特殊的性能，作为油田堵水具有很高的应用价值。在胶粘剂、涂料、皮革、纸张、纤维、纺织等领域已得到广泛应用。但纳米粒子乳液缺乏强的化学交联，而且亲水基团和乳化剂的引入造成涂膜强度低、耐水性差等，乳化剂易迀移、易起泡。利用无机填料等树脂体系对其包覆改性，易发生团聚，粒径分散不均匀，改性效果差，涂膜易脱落。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题:针对目前常见纳米粒子乳液由于亲水基团和乳化剂的引入造成涂膜强度低、耐水性差，利用无机填料等树脂体系对其包覆改性，易发生团聚，粒径分散不均匀，改性效果差，涂膜易脱落的弊端，提供了一种通过猪油和焦化废水混合，在富含硝化细菌的活性污泥作用下对无机纳米粒子进行憎水改性，并用表面活性剂对其表面改性，经丙烯酸酯包覆后制得纳米粒子乳液的方法。本发明通过焦化废水和动物油脂，在活性污泥中硝化细菌的作用下，对纳米二氧化硅改性，增加其表面憎水性的硝基和酯基基团数量，和丙烯酸酯复配后具有良好的耐水性，既解决了常见纳米粒子乳液涂膜强度低、耐水性差的问题，又弥补了无机填料易发生团聚，粒径分散不均匀导致涂膜易脱落的缺陷。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是:
(1)称取300?400g猪板油，切成厚度为3?5mm厚的薄片放入铁锅中，再加入5?8g氯化钠，加热升温至90?100°C，保温熬制直至猪板油渣呈金黄色，捞出猪板油渣，得到猪油；
(2)按体积比1:10，将上述熬制的猪油和焦化厂中排出的焦化废水混合，得混合液，称取40?50g纳米二氧化硅粉末装入规格为50KD的透析袋中，密封袋口并将其放入底部带有曝气装置的陶瓷罐中；
(3)向陶瓷罐中加入5?7L上述得到的混合液浸没透析袋，再分别称取200?300g氨氮废水处理池中的活性污泥和5?1g十二烷基苯磺酸钠加入陶瓷罐中，启动曝气装置向罐中通入氧气，每隔20?30min曝气I?2h，曝气后将陶瓷罐放入24?26 °C恒温箱中保温处理5?7天，取出透析袋并将袋中粉末用去离子水冲洗3?5次后干燥，得憎水改性后的纳米二氧化娃;
(4)称量800?900mL去离子水、3?5g十六烷基三甲基溴化铵和0.5?0.8g丙烯酸倒入高剪切乳化机中，以1500?2000r/min转速剪切混合20?40min，得乳化液，称取10?15g上述憎水改性后的纳米二氧化硅加入乳化液中，用超声分散仪以200?300W功率分散I?2h，得预乳液；
(5)称取I?2g过硫酸钾加入20?30mL甲基丙烯酸甲酯中，用玻璃棒搅拌均匀得油相，将上述预乳液转入带有搅拌器、滴液漏斗和通气管的四口烧瓶中，启动搅拌器并通过滴液漏斗逐滴滴入油相，控制滴加时间为15?20min;
(6)待油相滴加结束后，将四口烧瓶移入60?70°C水浴锅中，再以5mL/min速率向四口烧瓶中通入氮气，控制通入时间40?50min，保温搅拌2?3h后转入均质乳化机中，以7.0?8.01^的功率和2000?300(^/1^11转速均质处理40?601^11后出料，即得活性污泥改性纳米粒子乳液。
[0005]本发明的应用方法:将本发明制得的活性污泥改性纳米粒子乳液作为封堵剂对油田孔隙进行堵水，将其注入油田孔隙中，注入量为40?50g/cm3，固化2?3天即可。该乳液漆膜耐洗刷性、耐水性和强度高，浸泡于水中30?35天漆膜无脱落现象发生，遮盖率达90%以上。
[0006]本发明与其他方法相比，有益技术效果是:
(1)本发明制备步骤简单，制备过程中粒径分散均匀，改性效果好，使用后涂膜强度高，耐水性好；
(2)充分利用活性污泥对纳米粒子进行改性，针对性强，实现了资源的可循环利用。
【具体实施方式】
[0007]首先称取300?400g猪板油，切成厚度为3?5mm厚的薄片放入铁锅中，再加入5?Sg氯化钠，加热升温至90?100°C，保温熬制直至猪板油渣呈金黄色，捞出猪板油渣，得到猪油；按体积比1:10，将上述熬制的猪油和焦化厂中排出的焦化废水混合，得混合液，称取40?50g纳米二氧化硅粉末装入规格为50KD的透析袋中，密封袋口并将其放入底部带有曝气装置的陶瓷罐中；再向陶瓷罐中加入5?7L上述得到的混合液浸没透析袋，再分别称取200?300g氨氮废水处理池中的活性污泥和5?1g十二烷基苯磺酸钠加入陶瓷罐中，启动曝气装置向罐中通入氧气，每隔20?30min曝气I?2h，曝气后将陶瓷罐放入24?26°C恒温箱中保温处理5?7天，取出透析袋并将袋中粉末用去离子水冲洗3?5次后干燥，得憎水改性后的纳米二氧化硅；然后称量800?900mL去离子水、3?5g十六烷基三甲基溴化铵和0.5?0.8g丙烯酸倒入高剪切乳化机中，以1500?2000r/min转速剪切混合20?40min，得乳化液，称取10?15g上述憎水改性后的纳米二氧化硅加入乳化液中，用超声分散仪以200?300W功率分散I?2h，得预乳液;再称取I?2g过硫酸钾加入20?30mL甲基丙烯酸甲酯中，用玻璃棒搅拌均匀得油相，将上述预乳液转入带有搅拌器、滴液漏斗和通气管的四口烧瓶中，启动搅拌器并通过滴液漏斗逐滴滴入油相，控制滴加时间为15?20min;最后待油相滴加结束后，将四口烧瓶移入60?70°C水浴锅中，再以5mL/min速率向四口烧瓶中通入氮气，控制通入时间40?50min，保温搅拌2?3h后转入均质乳化机中，以7.0?8.0kW的功率和2000?3000r/min转速均质处理40?60min后出料，即得活性污泥改性纳米粒子乳液。
[0008]实例I
首先称取300g猪板油，切成厚度为3mm厚的薄片放入铁锅中，再加入5g氯化钠，加热升温至90°C，保温熬制直至猪板油渣呈金黄色，捞出猪板油渣，得到猪油;按体积比1:10，将上述熬制的猪油和焦化厂中排出的焦化废水混合，得混合液，称取40g纳米二氧化硅粉末装入规格为50KD的透析袋中，密封袋口并将其放入底部带有曝气装置的陶瓷罐中；再向陶瓷罐中加入5L上述得到的混合液浸没透析袋，再分别称取200g氨氮废水处理池中的活性污泥和5g十二烷基苯磺酸钠加入陶瓷罐中，启动曝气装置向罐中通入氧气，每隔20min曝气lh，曝气后将陶瓷罐放入24°C恒温箱中保温处理5天，取出透析袋并将袋中粉末用去离子水冲洗3次后干燥，得憎水改性后的纳米二氧化硅;然后称量800mL去离子水、3g十六烷基三甲基溴化铵和0.5g丙烯酸倒入高剪切乳化机中，以1500r/min转速剪切混合20min，得乳化液，称取1g上述憎水改性后的纳米二氧化硅加入乳化液中，用超声分散仪以200W功率分散lh，得预乳液;再称取Ig过硫酸钾加入20mL甲基丙烯酸甲酯中，用玻璃棒搅拌均匀得油相，将上述预乳液转入带有搅拌器、滴液漏斗和通气管的四口烧瓶中，启动搅拌器并通过滴液漏斗逐滴滴入油相，控制滴加时间为15min;最后待油相滴加结束后，将四口烧瓶移入60°C水浴锅中，再以5mL/min速率向四口烧瓶中通入氮气，控制通入时间40min，保温搅拌2h后转入均质乳化机中，以7.0kW的功率和2000r/min转速均质处理40min后出料，即得活性污泥改性纳米粒子乳液。
[0009]将本发明制得的活性污泥改性纳米粒子乳液作为封堵剂对油田孔隙进行堵水，将其注入油田孔隙中，注入量为40g/cm3，固化2天即可。该乳液漆膜耐洗刷性、耐水性和强度高，浸泡于水中30天漆膜无脱落现象发生，遮盖率达93%。
[0010]实例2
首先称取350g猪板油，切成厚度为4mm厚的薄片放入铁锅中，再加入6g氯化钠，加热升温至95°C，保温熬制直至猪板油渣呈金黄色，捞出猪板油渣，得到猪油;按体积比1:10，将上述熬制的猪油和焦化厂中排出的焦化废水混合，得混合液，称取45g纳米二氧化硅粉末装入规格为50KD的透析袋中，密封袋口并将其放入底部带有曝气装置的陶瓷罐中；再向陶瓷罐中加入6L上述得到的混合液浸没透析袋，再分别称取250g氨氮废水处理池中的活性污泥和8g十二烷基苯磺酸钠加入陶瓷罐中，启动曝气装置向罐中通入氧气，每隔25min曝气2h，曝气后将陶瓷罐放入25°C恒温箱中保温处理6天，取出透析袋并将袋中粉末用去离子水冲洗4次后干燥，得憎水改性后的纳米二氧化硅;然后称量850mL去离子水、4g十六烷基三甲基溴化铵和0.6g丙烯酸倒入高剪切乳化机中，以1750r/min转速剪切混合30min，得乳化液，称取13g上述憎水改性后的纳米二氧化硅加入乳化液中，用超声分散仪以250W功率分散2h，得预乳液;再称取2g过硫酸钾加入25mL甲基丙烯酸甲酯中，用玻璃棒搅拌均匀得油相，将上述预乳液转入带有搅拌器、滴液漏斗和通气管的四口烧瓶中，启动搅拌器并通过滴液漏斗逐滴滴入油相，控制滴加时间为18min;最后待油相滴加结束后，将四口烧瓶移入65°C水浴锅中，再以5mL/min速率向四口烧瓶中通入氮气，控制通入时间45min，保温搅拌3h后转入均质乳化机中，以7.5kW的功率和2500r/min转速均质处理50min后出料，即得活性污泥改性纳米粒子乳液。
[0011 ]将本发明制得的活性污泥改性纳米粒子乳液作为封堵剂对油田孔隙进行堵水，将其注入油田孔隙中，注入量为45g/cm3，固化3天即可。该乳液漆膜耐洗刷性、耐水性和强度高，浸泡于水中33天漆膜无脱落现象发生，遮盖率达95%。
[0012]实例3
首先称取400g猪板油，切成厚度为5mm厚的薄片放入铁锅中，再加入8g氯化钠，加热升温至100°C，保温熬制直至猪板油渣呈金黄色，捞出猪板油渣，得到猪油；按体积比1:10，将上述熬制的猪油和焦化厂中排出的焦化废水混合，得混合液，称取50g纳米二氧化硅粉末装入规格为50KD的透析袋中，密封袋口并将其放入底部带有曝气装置的陶瓷罐中；再向陶瓷罐中加入7L上述得到的混合液浸没透析袋，再分别称取300g氨氮废水处理池中的活性污泥和1g十二烷基苯磺酸钠加入陶瓷罐中，启动曝气装置向罐中通入氧气，每隔30min曝气2h，曝气后将陶瓷罐放入26 °C恒温箱中保温处理7天，取出透析袋并将袋中粉末用去离子水冲洗5次后干燥，得憎水改性后的纳米二氧化硅;然后称量900mL去离子水、5g十六烷基三甲基溴化铵和0.8g丙烯酸倒入高剪切乳化机中，以2000r/min转速剪切混合40min，得乳化液，称取15g上述憎水改性后的纳米二氧化硅加入乳化液中，用超声分散仪以300W功率分散2h，得预乳液;再称取2g过硫酸钾加入30mL甲基丙烯酸甲酯中，用玻璃棒搅拌均匀得油相，将上述预乳液转入带有搅拌器、滴液漏斗和通气管的四口烧瓶中，启动搅拌器并通过滴液漏斗逐滴滴入油相，控制滴加时间为20min;最后待油相滴加结束后，将四口烧瓶移入70 °C水浴锅中，再以5mL/min速率向四口烧瓶中通入氮气，控制通入时间50min，保温搅拌3h后转入均质乳化机中，以8.01^的功率和300(^/11^11转速均质处理601^11后出料，即得活性污泥改性纳米粒子乳液。
[0013]将本发明制得的活性污泥改性纳米粒子乳液作为封堵剂对油田孔隙进行堵水，将其注入油田孔隙中，注入量为50g/cm3，固化3天即可。该乳液漆膜耐洗刷性、耐水性和强度高，浸泡于水中35天漆膜无脱落现象发生，遮盖率达98%。
【主权项】
1.一种利用活性污泥改性纳米粒子乳液的制备方法，其特征在于具体制备步骤为: (1)称取300?400g猪板油，切成厚度为3?5mm厚的薄片放入铁锅中，再加入5?8g氯化钠，加热升温至90?100°C，保温熬制直至猪板油渣呈金黄色，捞出猪板油渣，得到猪油； (2)按体积比1:10，将上述熬制的猪油和焦化厂中排出的焦化废水混合，得混合液，称取40?50g纳米二氧化硅粉末装入规格为50KD的透析袋中，密封袋口并将其放入底部带有曝气装置的陶瓷罐中； (3)向陶瓷罐中加入5?7L上述得到的混合液浸没透析袋，再分别称取200?300g氨氮废水处理池中的活性污泥和5?1g十二烷基苯磺酸钠加入陶瓷罐中，启动曝气装置向罐中通入氧气，每隔20?30min曝气I?2h，曝气后将陶瓷罐放入24?26 °C恒温箱中保温处理5?.7天，取出透析袋并将袋中粉末用去离子水冲洗3?5次后干燥，得憎水改性后的纳米二氧化娃； (4)称量800?900mL去离子水、3?5g十六烷基三甲基溴化铵和0.5?0.8g丙烯酸倒入高剪切乳化机中，以1500?2000r/min转速剪切混合20?40min，得乳化液，称取10?15g上述憎水改性后的纳米二氧化硅加入乳化液中，用超声分散仪以200?300W功率分散I?2h，得预乳液； (5)称取I?2g过硫酸钾加入20?30mL甲基丙烯酸甲酯中，用玻璃棒搅拌均匀得油相，将上述预乳液转入带有搅拌器、滴液漏斗和通气管的四口烧瓶中，启动搅拌器并通过滴液漏斗逐滴滴入油相，控制滴加时间为15?20min; (6 )待油相滴加结束后，将四口烧瓶移入60?7O °C水浴锅中，再以5mL/miη速率向四口烧瓶中通入氮气，控制通入时间40?50min，保温搅拌2?3h后转入均质乳化机中，以7.0?.8.01^的功率和2000?300(^/1^11转速均质处理40?601^11后出料，即得活性污泥改性纳米粒子乳液。
【文档编号】C08F2/44GK105924570SQ201610462167
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】袁春华, 盛海丰, 林茂平
【申请人】袁春华