油和水倾向于分离，但它们混合得足够好，以便在来自油藏的产出水中形成稳定的水包油乳液成为问题。莱斯大学的科学家们已经开发出一种基于纳米颗粒的溶液，可以可靠地去除99%以上的其他加工后剩余的乳化油。
化学工程师Sibani Lisa Biswal的Rice实验室制造了一种磁性纳米颗粒化合物，可以有效地将原油液滴与生产水分离，而现有方法已经证明这些原油难以去除。
该研究详见英国皇家化学学会期刊“ 环境科学：水研究与技术”。
产出水来自生产井和石油。它通常包括泵入油藏的化学品和表面活性剂，以将油从地下深处的天然或裂缝的微小孔隙或裂缝推向地面。在压力和肥皂表面活性剂的存在下，一些油和水形成稳定的乳液，一直粘在一起回到表面。
尽管存在将大部分石油与生产流程分开的方法，但赞助该项目的壳牌全球解决方案的工程师告诉Biswal及其团队，最后5%的石油往往会顽固地乳化，几乎没有机会被回收。
“原油中的注入化学品和天然表面活性剂通常可以化学稳定油 – 水界面，导致水中的小油滴，这对于破碎具有挑战性，”化学和生物分子工程和材料科学副教授Biswal说。和纳米工程。
莱斯实验室在磁性粒子和胺类专业知识方面的经验，由前博士后研究员和主要作者王庆提供，使其结合了技术。研究人员将胺添加到磁性铁纳米颗粒中。胺带有正电荷，有助于纳米粒子发现带负电荷的油滴。一旦他们这样做，纳米粒子就会结合油。然后磁体能够将液滴和纳米颗粒从溶液中拉出。
“通常很难设计的纳米颗粒不仅仅是在储层流体中常见的高盐度中聚集，而是在产出水中非常稳定，”Biswal说。
在模拟油和原油的实验室中制备的乳液上测试增强的纳米颗粒。
在这两种情况下，研究人员都将纳米粒子插入乳液中，他们只需手动和机器摇动，即可在几分钟内打破油水键并形成油 – 纳米粒子键。一些油漂浮到顶部，而将试管放在磁铁上将注入的纳米管拉到底部，在它们之间留下清水。
最重要的是，Biswal说，纳米粒子可以用溶剂洗涤并重复使用，同时可以回收油。研究人员详细介绍了他们的化合物六次成功的充放电循环，并怀疑它将继续有效。
她说，她的实验室正在设计一个流通式反应器，以批量处理生产的水并自动回收纳米颗粒。这对于工业和海上石油钻井平台这样的地方非常有价值，在那里处理过的水可以返回海洋。