表面活性劑和離子液體在油砂分離中的應用及機理研究

1、表面活性劑和離子液體表面活性劑和離子液體在油砂油砂分離中的分離中的應用應用及機理及機理研究研究Applicationmechanismstudyofsurfactantionicliquidinbitumenextractionprocessfromoilss學科專業(yè)：化學工程研究生：袁逸璞指導教師：李鑫鋼教授天津大學化工學院二零一五年五月萬方數據摘要油砂屬非金屬礦產，同石油、煤炭一樣是一種礦藏資源，是提煉石油類產品和修建柏油路面優(yōu)良材

2、料。在當前能源危機的時代背景下，儲量豐富的油砂被認為是一種非常有潛力的石油替代能源，其加工技術的開發(fā)和改進受到了國內外研究學者的廣泛關注?，F階段已經工業(yè)化應用的熱堿水洗技術存在耗水量大、尾礦難處理、環(huán)境危害性大等問題，而傳統的有機溶劑萃取法中，溶劑的損耗和殘留等問題也亟待解決?；谏鲜鍪聦?，本文通過溶劑和助劑的比較篩選，發(fā)現陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）水溶液輔助石腦油萃取油砂瀝青是一個合理的選擇。隨后，通過工藝條件優(yōu)化發(fā)現，在室溫條件下

3、，存放時間小于4小時的0.05%的CPAM水溶液，當石腦油：CPAM溶液：油砂為3:2:1時，可以將瀝青回收率由72.29%提升至78.29%。通過對瀝青的紅外光譜和殘砂的掃描電鏡結果分析發(fā)現，甲苯體系中，陽離子聚丙烯酰胺的加入可以實現油砂的清潔分離，石腦油體系中，清潔分離的主要原因是石腦油無法萃取的瀝青質將細小的砂粒和黏土聚集成團或粘附在更大的砂粒表面?？紤]到助劑是引發(fā)萃取效果差異的主要原因，本文進行了不同助劑體系下的瀝青剝離實驗。實

4、驗結果表明，瀝青在純水和典型的鹽溶液體系（1mMKCl）中具有較快的剝離速率，在1mMIL中反而較慢。結合他人完成的原子力顯微鏡實驗和和頻光譜實驗，本文嘗試構建了一個助劑分子，特別是離子液體分子和陽離子聚丙烯酰胺分子，在瀝青和石英表面的結構模型，并對助劑輔助油砂瀝青分離的效果進行了解釋和說明。最后，通過原子力顯微鏡的力學實驗發(fā)現在陽離子聚丙烯酰胺水溶液中，瀝青和砂粒之間的相互作用力在4nN左右，小于其在純水和典型的鹽溶液體系中的相互作用