三元復(fù)合驅(qū)采油技術(shù)在提高原油采收率的同時,也產(chǎn)生了大量的三元復(fù)合驅(qū)采出水。由于這類采出水具有黏度大、機(jī)械雜質(zhì)沉降慢、乳化程度高及穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn),使得傳統(tǒng)污水處理方法很難有效處理三元復(fù)合驅(qū)油污水。近些年來,Fe₃O₄納米材料憑借其獨(dú)特的磁學(xué)特性以及較強(qiáng)的表面配位活性使其在水處理領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢。本文設(shè)計了一種功能化的Fe₃O₄納米粒子用于處理油田采出污水,通過施加外部磁場實(shí)現(xiàn)污染物的快速分離。相比傳統(tǒng)的處理手段,功能化的Fe₃O₄納米粒子具有處理效率高、分離速度快、易回收的優(yōu)點(diǎn)。通過開發(fā)這種新型的磁納米吸附劑可為油田采出水的處理難題提供新的思路。本文的主要工作內(nèi)容如下:1.采用多元醇法,通過改變原料的混合溶解方式,合成了不同尺寸、不同形貌的Fe₃O₄納米粒子。利用XRD、TEM、DLS、FTIR以及MPMS表征分析合成的Fe₃O₄納米粒子。通過對比其水溶液中的膠體穩(wěn)定... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

采用混合溶解方式制備Fe3O4納米粒子以及采用分開溶解方式制備Fe3O4納米粒子的XRD衍射花樣Fig.2-1XRDdiffractionpatternofFe3O4nanospherespreparedbymixeddissolutionmethodand

功能化納米Fe3O4的制備及其在油田污水處理中的應(yīng)用14圖2-2（a,b）采用混合溶解方式制備Fe3O4納米粒子的TEM圖像，（c,d）采用分開溶解方式制備Fe3O4納米粒子的TEM圖像Fig.2-2(a,b)TEMimagesofFe3O4nanospherespreparedbymixeddissolutionmethod,(c,d)TEMimagesofFe3O4nanospherespreparedbyseparatedissolutionmethod.稱SAED）花樣可看出，圖中呈現(xiàn)的有序電子衍射斑點(diǎn)與單晶結(jié)構(gòu)類似，這進(jìn)一步說明了直接混合溶解方式所制備的Fe3O4納米粒子屬于單晶納米結(jié)構(gòu)。通過分開溶解再混合所制備的Fe3O4納米粒子由圖2-2（c,d）所示，從圖中可看出該方式合成的Fe3O4納米粒子形狀呈球形，且尺寸明顯較大。在高倍數(shù)下觀察可發(fā)現(xiàn)，該Fe3O4納米粒子的形貌并非典型的球狀，其實(shí)際形狀更類似于若干尺寸約為20nm的初級粒子通過聚集而形成的球狀團(tuán)簇體。通過統(tǒng)計得到該Fe3O4納米粒子的平均粒徑約為134.96±30.71nm（圖2-3b），這一結(jié)果與XRD計算的晶粒尺寸差別明顯，但是與初級粒子的尺寸較為接近，推測該Fe3O4納米粒子的結(jié)構(gòu)更接近于初級晶粒組成的超結(jié)構(gòu)。通過進(jìn)一步分析圖2-2（c）插圖中的SAED可發(fā)

3+水解程度不同所導(dǎo)致的。在直接混合溶解方式中，由于NaOH的存在使得Fe3+的水解反應(yīng)較快，形核生長速度也快。而分開溶解的方式會使NaOH先與具有弱酸性的乙二醇反應(yīng)，這會消耗掉部分NaOH的量，導(dǎo)致再混合后Fe3+的水解反應(yīng)變慢，形核后的粒子為減小表面能而采取定向聚集的生長方式形成二次粒子團(tuán)簇體[68]。至此，為方便以后的介紹，我們將直接混合溶解方式合成的Fe3O4納米粒子稱為單晶Fe3O4（monocrystal-Fe3O4），將分開溶解再混合方式合成的Fe3O4納米粒子稱為介晶Fe3O4（mesocrystal-Fe3O4）。圖2-3（a）采用混合溶解方式制備Fe3O4納米粒子的粒徑分布，（b）采用分開溶解方式制備Fe3O4納米粒子的粒徑分布Fig.2-3(a)SizedistributionoftheFe3O4nanospherespreparedbymixeddissolutionmethod,(b)SizedistributionoftheFe3O4nanospherespreparedbyseparatedissolutionmethod.利用傅里葉變換紅外光譜分析儀（FourierTransformInfrared，簡稱FTIR）可有效分析單晶Fe3O4和介晶Fe3O4所存在的官能團(tuán)，推斷其化學(xué)結(jié)構(gòu)。表征結(jié)果如圖2-4所示，其中位于581cm-1的峰對應(yīng)的是Fe-O鍵的峰，證明兩種方式均成功合成了Fe3O4。位于3420cm-1和1631cm-1處所對應(yīng)的是羥基基團(tuán)的伸縮振動峰和彎曲振動峰，值得注意的是，其峰強(qiáng)度相較其他方法合成的Fe3O4要強(qiáng)得多。這是因為乙二醇在合成過程中也參與了Fe3O4納米粒子的形成，因此納米粒子表面會存有反應(yīng)后的醇氧配體。除此之外，位于2923cm-1、2851cm-1的C-H鍵的伸縮振動峰，位于1375cm-1的C-H彎曲振動峰，位于1053cm-1的C-O彎曲振動峰，以及位于883cm-1的C-H面外彎曲振動峰[69]，也證明了乙二醇在參與Fe3O4納米粒子形成后會存有這種反應(yīng)后的醇氧配體。


本文編號：3373916