國(guo)(guo)內(nei)外針對作業(ye)含(han)油廢(fei)(fei)物(wu)(wu)的(de)無(wu)害化(hua)(hua)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)工業(ye)化(hua)(hua)應用(yong)的(de)技術(shu)主要有(you)(you)高溫(wen)熱(re)裂解(jie)(jie)(jie)、熱(re)解(jie)(jie)(jie)吸、化(hua)(hua)學(xue)(xue)破乳(ru)離(li)心、萃取、生(sheng)物(wu)(wu)降解(jie)(jie)(jie)等(deng)(deng)，其中高能(neng)耗處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)的(de)熱(re)解(jie)(jie)(jie)吸技術(shu)較為成熟，具(ju)有(you)(you)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)量大(da)，油相(xiang)脫附徹底等(deng)(deng)優點(dian)，但存在(zai)(zai)設備(bei)(bei)成本高、能(neng)耗高的(de)缺(que)點(dian)；化(hua)(hua)學(xue)(xue)破乳(ru)離(li)心、萃取和生(sheng)物(wu)(wu)降解(jie)(jie)(jie)等(deng)(deng)方法雖然(ran)符合低(di)(di)能(neng)耗、小型(xing)化(hua)(hua)的(de)現(xian)場處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)要求(qiu)，但存在(zai)(zai)油水兩(liang)相(xiang)不(bu)易破乳(ru)分離(li)、現(xian)場處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)工藝復(fu)雜(za)(za)、處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)效率受限等(deng)(deng)弊端。目前國(guo)(guo)內(nei)外相(xiang)關含(han)油廢(fei)(fei)棄(qi)物(wu)(wu)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)技術(shu)的(de)研究(jiu)重點(dian)集中在(zai)(zai)如何低(di)(di)能(neng)耗、高效率地(di)實現(xian)含(han)油廢(fei)(fei)棄(qi)物(wu)(wu)的(de)無(wu)害化(hua)(hua)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)。針對以上問題研究(jiu)了一(yi)種(zhong)低(di)(di)表面(mian)張力(li)、超低(di)(di)界面(mian)張力(li)的(de)納米乳(ru)液，將其用(yong)于頁巖氣作業(ye)現(xian)場含(han)油廢(fei)(fei)物(wu)(wu)脫附除油時(shi)，可在(zai)(zai)常溫(wen)下(xia)進行，現(xian)場使用(yong)時(shi)工藝簡單易行，有(you)(you)望解(jie)(jie)(jie)決目前化(hua)(hua)學(xue)(xue)萃取法和高溫(wen)熱(re)解(jie)(jie)(jie)析法處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)含(han)油鉆屑(xie)工藝復(fu)雜(za)(za)，處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)裝備(bei)(bei)龐大(da)，難(nan)以隨鉆處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)的(de)難(nan)題。

1、納米乳液(ye)的(de)類型(xing)介紹與(yu)制備

1.1納米乳液簡(jian)述

納(na)米(mi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)是一種透(tou)明(ming)、均(jun)勻、具(ju)有(you)熱(re)穩(wen)(wen)定性(xing)的(de)(de)(de)體系。典型的(de)(de)(de)納(na)米(mi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)粒(li)徑(jing)一般在(zai)1～100 nm范圍。與(yu)普通乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)（macroemulsion，1～10μm)相(xiang)比，納(na)米(mi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)具(ju)有(you)一定的(de)(de)(de)動力(li)學穩(wen)(wen)定性(xing)，能夠在(zai)數月甚至數年內不發生(sheng)明(ming)顯的(de)(de)(de)絮(xu)凝和聚結。納(na)米(mi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)具(ju)有(you)較低(di)的(de)(de)(de)油/水(shui)(shui)界面(mian)(mian)張力(li)，水(shui)(shui)相(xiang)和烴(jing)相(xiang)間界面(mian)(mian)張力(li)可(ke)低(di)至0.001 mN/m。這使(shi)(shi)其(qi)具(ju)有(you)良好的(de)(de)(de)潤濕、鋪展、沉積和滲透(tou)性(xing)，小(xiao)的(de)(de)(de)液(ye)(ye)(ye)滴和大的(de)(de)(de)比表面(mian)(mian)積使(shi)(shi)得納(na)米(mi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)具(ju)有(you)很強的(de)(de)(de)傳(chuan)送和運輸(shu)能力(li)，可(ke)在(zai)較低(di)的(de)(de)(de)能量下使(shi)(shi)油水(shui)(shui)分離，達到(dao)脫附(fu)除油的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。

一(yi)般來(lai)說，納(na)(na)(na)(na)米(mi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)分為(wei)3種(zhong)類型(xing)，即油(you)(you)(you)包(bao)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)型(xing)納(na)(na)(na)(na)米(mi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)（簡稱W/O）、水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)包(bao)油(you)(you)(you)型(xing)納(na)(na)(na)(na)米(mi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)（簡稱O/W）和雙連(lian)續(xu)型(xing)納(na)(na)(na)(na)米(mi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)。Winsor根(gen)據油(you)(you)(you)相(xiang)(xiang)(xiang)或水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)相(xiang)(xiang)(xiang)是(shi)否連(lian)續(xu)對納(na)(na)(na)(na)米(mi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)進行分類，如圖(tu)1所示，即WinsorⅠ型(xing)是(shi)油(you)(you)(you)包(bao)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)型(xing)納(na)(na)(na)(na)米(mi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)，表面(mian)(mian)(mian)活(huo)性劑(ji)存(cun)在(zai)于水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)；WinsorⅡ型(xing)是(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)包(bao)油(you)(you)(you)型(xing)納(na)(na)(na)(na)米(mi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)，表面(mian)(mian)(mian)活(huo)性劑(ji)存(cun)在(zai)于油(you)(you)(you)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)；WinsorⅢ型(xing)是(shi)通(tong)過表面(mian)(mian)(mian)活(huo)性劑(ji)吸附界面(mian)(mian)(mian)膜(mo)作用形成的雙連(lian)續(xu)相(xiang)(xiang)(xiang)體系，油(you)(you)(you)相(xiang)(xiang)(xiang)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)對平衡，同(tong)時WinsorⅢ型(xing)納(na)(na)(na)(na)米(mi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)在(zai)高濃度表面(mian)(mian)(mian)活(huo)性劑(ji)作用下不能完全溶(rong)解油(you)(you)(you)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)，因此(ci)產生(sheng)了WinsorⅣ型(xing)單相(xiang)(xiang)(xiang)納(na)(na)(na)(na)米(mi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)，該體系中(zhong)油(you)(you)(you)相(xiang)(xiang)(xiang)和水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)相(xiang)(xiang)(xiang)總量大致相(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)；其中(zhong)WinsorⅣ型(xing)和WinsorⅢ型(xing)均是(shi)超低界面(mian)(mian)(mian)張(zhang)力的納(na)(na)(na)(na)米(mi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)。

1.2納米乳液的(de)制備

室內研(yan)究中選用表面(mian)活(huo)性(xing)劑和(he)助(zhu)表面(mian)活(huo)性(xing)劑組(zu)合(he)（S+A）為Tween 80、十八烷基(ji)二(er)甲基(ji)溴化銨和(he)正(zheng)丁醇(chun)，油相(xiang)為正(zheng)辛(xin)烷，乳(ru)(ru)(ru)化溫度(du)設為75℃時(shi)，制備WinsorⅣ型單相(xiang)納(na)米乳(ru)(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)(ye)；其(qi)中，S+A與油相(xiang)正(zheng)辛(xin)烷按9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、4∶6、3∶7、2∶8和(he)1∶9依次混(hun)合(he)，然后(hou)(hou)逐滴加入(ru)(ru)蒸餾水(shui)，觀(guan)察(cha)加入(ru)(ru)蒸餾水(shui)后(hou)(hou)乳(ru)(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)(ye)的(de)澄清渾濁(zhuo)現象(xiang)來確定H2O/（S+A）/正(zheng)辛(xin)烷體系單相(xiang)微(wei)乳(ru)(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)(ye)的(de)微(wei)觀(guan)結(jie)構(gou)類型，得到的(de)相(xiang)圖如圖2所示(shi)。選取(qu)三相(xiang)圖中A點的(de)微(wei)乳(ru)(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)(ye)用蒸餾水(shui)定容稀釋并(bing)以60 Hz頻率超聲波震蕩(dang)5 min后(hou)(hou)，制得納(na)米乳(ru)(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)(ye)NR-A。

2、納米乳液的性能評價

2.1納米乳液的粒徑分布

利用英國馬爾文(wen)2000激光粒(li)(li)度儀(yi)采用濕法進行微(wei)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)粒(li)(li)徑測量。圖3為微(wei)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)在(zai)不同稀(xi)釋倍(bei)(bei)數下得到(dao)納米(mi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)的(de)粒(li)(li)徑分(fen)布。從圖3可知，微(wei)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)稀(xi)釋50倍(bei)(bei)時得到(dao)的(de)納米(mi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)粒(li)(li)徑D50為10～50 nm；微(wei)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)稀(xi)釋500倍(bei)(bei)時納米(mi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)粒(li)(li)徑D50為5～20 nm；微(wei)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)粒(li)(li)徑隨稀(xi)釋倍(bei)(bei)數的(de)增加而減(jian)小，符合乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)的(de)粒(li)(li)徑分(fen)布規律。納米(mi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)NR-A由微(wei)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)稀(xi)釋500倍(bei)(bei)后(hou)制得，其粒(li)(li)徑分(fen)布結果(guo)見圖4，從圖4可知，納米(mi)乳(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)NR-A的(de)粒(li)(li)徑分(fen)布較窄，90%膠(jiao)團粒(li)(li)徑在(zai)11 nm以下。

2.2納米乳液的表面張力

利用吊環(huan)法測(ce)定納(na)米乳液(ye)NR-A在不同濃(nong)度(du)下(xia)(xia)的表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)，測(ce)試結(jie)果如(ru)圖5所示。由圖5可知，納(na)米乳液(ye)的濃(nong)度(du)越(yue)高(gao)，表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)越(yue)低，這(zhe)是因為(wei)隨(sui)濃(nong)度(du)增(zeng)加(jia)，納(na)米乳液(ye)中的表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活(huo)性劑(ji)、助表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活(huo)性劑(ji)和(he)油相協同作(zuo)用下(xia)(xia)鋪展在溶液(ye)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)的密(mi)度(du)加(jia)大，溶液(ye)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)能隨(sui)之大幅下(xia)(xia)降(jiang)；當NR-A的濃(nong)度(du)為(wei)0.2%時(shi)，表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)降(jiang)為(wei)33 mN/m，之后隨(sui)著納(na)米乳液(ye)濃(nong)度(du)的增(zeng)加(jia)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)不再(zai)變化，說明溶液(ye)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)吸(xi)附的表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)活(huo)性物質已達到飽和(he)，溶液(ye)內穩定的微膠團結(jie)構(gou)開(kai)始形成。

圖5不(bu)同(tong)濃度納米乳液NR-A的(de)表面(mian)張力

2.3納米乳液的界面張力

納(na)米(mi)乳液的(de)(de)油水(shui)相(xiang)(xiang)界面張力(li)采用吊(diao)環(huan)法進(jin)行測試(shi)，即先在表面皿下(xia)層注入(ru)納(na)米(mi)乳液的(de)(de)水(shui)相(xiang)(xiang)，使吊(diao)環(huan)完(wan)全浸沒于納(na)米(mi)乳液中，然(ran)后(hou)在上層緩慢注入(ru)油相(xiang)(xiang)，最后(hou)下(xia)降臺面進(jin)入(ru)油相(xiang)(xiang)，記(ji)錄鉑(bo)金環(huan)由水(shui)相(xiang)(xiang)進(jin)入(ru)油相(xiang)(xiang)瞬間的(de)(de)界面張力(li)，即為納(na)米(mi)乳液的(de)(de)油水(shui)界面張力(li)。實驗測量不(bu)同濃度下(xia)納(na)米(mi)乳液NR-A油相(xiang)(xiang)和(he)水(shui)相(xiang)(xiang)之間的(de)(de)界面張力(li)，測試(shi)結果見圖6。

圖(tu)6納米乳液(ye)NR-A濃(nong)度與界面張力的關(guan)系圖(tu)

由圖6可(ke)以看(kan)出，納(na)米(mi)(mi)乳(ru)液(ye)NR-A的(de)(de)油(you)(you)(you)水界面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)在0.2%的(de)(de)濃度下達到最(zui)低值，僅(jin)4.34 mN/m，遠(yuan)小于納(na)米(mi)(mi)乳(ru)液(ye)的(de)(de)表面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)（33 mN/m），超(chao)低的(de)(de)油(you)(you)(you)水界面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)更有利(li)于納(na)米(mi)(mi)乳(ru)液(ye)把油(you)(you)(you)相從(cong)含油(you)(you)(you)廢物表面(mian)剝離出來。研究中在NR-A中加(jia)入2%氯(lv)化鉀之后表面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)不變而界面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)進(jin)一(yi)步下降(jiang)到1.35 mN/m，較之前下降(jiang)了75%，這(zhe)是因為(wei)氯(lv)化鉀壓縮了納(na)米(mi)(mi)乳(ru)液(ye)分子(zi)間的(de)(de)雙電層，增大分子(zi)間的(de)(de)排斥力(li)，從(cong)而進(jin)一(yi)步降(jiang)低了界面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)。

2.4納米乳液的接觸角和Zeta電位

研究測試(shi)納米乳液NR-A在致密砂巖(yan)(yan)巖(yan)(yan)心表面的接觸角(jiao)和Zeta電位，評(ping)價其在致密砂巖(yan)(yan)巖(yan)(yan)心表面的潤(run)濕情(qing)況和穩定性，為含油廢(fei)物的脫附(fu)剝離提供判(pan)斷(duan)依據，測試(shi)結果如表1所示。

由(you)表(biao)1可以看出，當蒸(zheng)餾(liu)水滴(di)與巖(yan)心表(biao)面接(jie)(jie)觸(chu)后迅速(su)展開，接(jie)(jie)觸(chu)角呈(cheng)40.84°，致密氣藏巖(yan)心表(biao)面為親水性(xing)，隨(sui)著NR-A濃度的(de)增(zeng)大(da)，接(jie)(jie)觸(chu)角也增(zeng)大(da)，這是(shi)由(you)于(yu)納米(mi)乳(ru)液(ye)隨(sui)表(biao)面活(huo)性(xing)劑和油(you)相(xiang)含量的(de)增(zeng)大(da)，其改(gai)變界面特(te)性(xing)的(de)能力(li)加強，親油(you)性(xing)增(zeng)加，更利(li)于(yu)油(you)相(xiang)的(de)脫附(fu)除(chu)油(you)處理(li)。納米(mi)乳(ru)液(ye)NR-A的(de)Zeta電(dian)位較(jiao)大(da)，達(da)-52.8 mV，有利(li)于(yu)微膠團在靜(jing)電(dian)斥力(li)作(zuo)用下維持動力(li)學(xue)穩定性(xing)。