親水性可逆叔胺輔助溶劑萃取油砂瀝青.pdf

1、油砂是一種儲量豐富的非常規(guī)石油資源。傳統(tǒng)應(yīng)用于油砂分離的熱堿水洗法在其工業(yè)化過程中存在能耗、水耗高等環(huán)境問題。溶劑萃取法以其低水耗、可回收等優(yōu)勢而被認為是最有可能取代水洗法的一種重要開采技術(shù)。然而，溶劑殘留和助劑（離子液體等）回收等問題是限制該方法進一步應(yīng)用的主要因素。因此篩選高效、易回收的助劑和實現(xiàn)清潔分離成為油砂分離工業(yè)領(lǐng)域一個重要研究方向。
　　可逆溶劑是一種能夠根據(jù)實際應(yīng)用需要，使其理化性質(zhì)發(fā)生特定改變的溶劑，因其綠色和智

2、能性而備受關(guān)注。本文通過對油砂基本理化性質(zhì)的分析，同時結(jié)合可逆溶劑在離子態(tài)與分子態(tài)之間的變化特性，提出采用叔胺類親水性可逆溶劑（以下稱為“親水性可逆叔胺”）作為助劑，并將其應(yīng)用于溶劑萃取油砂瀝青工藝中，并依次從親水性可逆叔胺鹽的合成、實驗室油砂萃取及工藝優(yōu)化、叔胺鹽輔助萃取微觀作用機理和萃取體系中乳液性能四個方面展開研究。
　　通過優(yōu)化叔胺鹽的合成條件發(fā)現(xiàn)，叔胺的pKa值和合成溫度是影響叔胺鹽合成反應(yīng)速率和反應(yīng)進程的主要因素。通過

3、溶劑萃取工藝條件研究發(fā)現(xiàn)，采用甲苯為萃取劑時，在油砂礦:叔胺鹽溶液:溶劑=1:3:4（g/mL/mL）、萃取溫度35℃條件下，瀝青回收率達97.9％，比單獨采用甲苯溶劑萃取時提高5%。當采用復(fù)合溶劑（乙酸乙酯/正庚烷）進行萃取時，乙酸乙酯體積比30%，油砂礦:叔胺鹽溶液:溶劑=1:1:4（g/mL/mL），萃取溫度為25℃時，瀝青回收率達87.6%，比單獨采用復(fù)合溶劑萃取時提高6%。此外，加入叔胺鹽溶液能夠有效減少瀝青中的細砂夾帶量和殘

4、砂中的溶劑殘留。
　　為了獲悉叔胺鹽促進瀝青回收的作用機理，本文通過分離瀝青四組分、固體表面元素分析、潤濕性測試、Zeta電位測試、QCM-D測試等表面化學(xué)分析測試發(fā)現(xiàn)叔胺鹽對瀝青及礦物顆粒表面具有良好的改性作用。叔胺鹽陽離子（如[Et3NH]+）吸附在瀝青表面形成離子對，從而有效減弱瀝青組分（如瀝青質(zhì)等）與礦物表面的相互作用，改變礦物表面性質(zhì)（更親水），使瀝青從礦物表面的脫離變得更加容易、徹底。
　　通過對叔胺輔助萃取過程