Nanopartikelbaseret opløsning trækker de sidste dråber olie fra brøndvand

Olie og vand har en tendens til at skilles, men de blandes godt nok til at danne stabile olie-i-vand-emulsioner i produceret vand fra oliereservoirer til at blive et problem. Forskere fra Rice University har udviklet en nanopartikelbaseret løsning, der pålideligt fjerner mere end 99 procent af den emulgerede olie, der er tilbage, efter at anden behandling er udført.

Rice lab af kemiingeniør Sibani Lisa Biswal lavede en magnetisk nanopartikelforbindelse, der effektivt adskiller råoliedråber fra produceret vand, der har vist sig vanskeligt at fjerne med nuværende metoder.

Forskningen er detaljeret i et papir i Royal Society of Chemistry journal Miljøvidenskab:Vandforskning og teknologi .

Produceret vand kommer fra produktionsboringer sammen med olie. Det indeholder ofte kemikalier og overfladeaktive stoffer pumpet ind i et reservoir for at skubbe olie til overfladen fra små porer eller revner, enten naturligt eller brudt, dybt under jorden. Under pres og tilstedeværelsen af ​​sæbevandede overfladeaktive stoffer, noget af olien og vandet danner stabile emulsioner, der klæber sammen helt tilbage til overfladen.

Selvom der findes metoder til at adskille det meste af olien fra produktionsstrømmen, ingeniører hos Shell Global Solutions, som sponsorerede projektet, fortalte Biswal og hendes team, at de sidste 5 procent af olien har tendens til at forblive stædigt emulgeret med ringe chance for at blive genoprettet.

"Injicerede kemikalier og naturlige overfladeaktive stoffer i råolie kan ofte kemisk stabilisere olie-vand-grænsefladen, fører til små dråber olie i vand, som er udfordrende at bryde op, "sagde Biswal, en lektor i kemisk og biomolekylær teknik og i materialevidenskab og nanoengineering.

Rislabets erfaring med magnetiske partikler og ekspertise inden for aminer, høflighed af tidligere postdoktoralforsker og hovedforfatter Qing Wang, fik det til at kombinere teknikker. Forskerne tilføjede aminer til magnetiske jern -nanopartikler. Aminer bærer en positiv ladning, der hjælper nanopartiklerne med at finde negativt ladede oliedråber. Når de gør det, nanopartiklerne binder olien. Magneter er derefter i stand til at trække dråber og nanopartikler ud af opløsningen.

"Det er ofte svært at designe nanopartikler, der ikke bare samler sig i de høje saltholdigheder, der typisk findes i reservoirvæsker, men disse er ret stabile i det producerede vand, "Sagde Biswal.

De forbedrede nanopartikler blev testet på emulsioner fremstillet i laboratoriet med modelolie samt råolie.

I begge tilfælde, forskere indsatte nanopartikler i emulsionerne, som de simpelthen rystede i hånden og maskine for at bryde olie-vand-bindingerne og skabe olie-nanopartikelbindinger inden for få minutter. Noget af olien flød til toppen, mens anbringelse af reagensglas på en magnet trak de infunderede nanorør til bunden, efterlader klart vand imellem.

Bedst af alt, Biswal sagde, nanopartiklerne kan vaskes med et opløsningsmiddel og genbruges, mens olien kan genvindes. Forskerne detaljerede seks vellykkede ladningsudladningscyklusser for deres forbindelse og formoder, at den vil forblive effektiv i mange flere.

Hun sagde, at hendes laboratorium designer en gennemstrømningsreaktor til behandling af produceret vand i løs vægt og automatisk genanvendelse af nanopartikler. Det ville være værdifuldt for industrien og for steder som offshore olierigge, hvor behandlet vand kunne føres tilbage til havet.