利用退浆废水资源化制备凝胶颗粒并用于抗生素污染处理

“双碳”目标下,实现聚乙烯醇(PVA)等水溶性聚合物的污染减量与资源化利用十分关键。研究利用含高浓度PVA的浓缩退浆废水与天然高分子壳聚糖(CS)共混,交联制得了具有分散孔隙的PVA/CS凝胶颗粒,并考察了其对土霉素(OTC)污染物的去除效率。当凝胶前驱体中PVA的浓度为2wt%、CS含量为1g时,在加热至70℃的条件下,凝胶颗粒对OTC的去除率为95.60%。降解动力学模型拟合、HPLCTOF-MS及EPR分析结果均表明,除吸附作用之外,OTC发生了明显的降解。凝胶颗粒受热后会产生一些具有氧化性的活性氧物质,引发OTC形成碳自由基并进一步降解。此外,毒性计算结果表明降解产物的毒性较OTC本身有所上升,但并未产生高毒性物质。

聚合物凝胶颗粒调剖特性评价

基于对聚合物凝胶颗粒封堵窜流通道的机理分析,提出以弹性封堵强度和破碎封堵强度作为吸水膨胀的凝胶颗粒在油藏孔隙中封堵特性的表征参数和评价指标。根据多测点岩心模拟实验得到的封堵系数分布及其动态规律,分析了凝胶颗粒段塞在岩心中的运移特性及其对窜流通道的封堵能力。综合利用上述指标参数和动态特征,可以评价聚合物凝胶颗粒的调剖特性。

抗高温的遇水膨胀型交联聚合物凝胶颗粒选择性堵水剂JAW

在交联剂存在下使丙烯酸钠、丙烯酰胺、季铵盐单体及抗高温单体进行引发共聚合，制得交联聚合物凝胶，机械破碎后在胶体磨中研磨至一定粒度，得到遇水膨胀型交联聚合物凝胶颗粒堵水剂ＪＡＷ。在室内对主要性能所作的评价表明，该堵水剂抗温性良好（≤１３０℃），堵水率高（＞９２％）而堵油率低（＜８％），具有良好的封堵选择性。

纳米无定形C-S-H凝胶颗粒及其结构表征

以无水氯化钙(CaCl2)和水玻璃为原料,通过室温沉淀反应制备了水化硅酸钙(C-S-H)凝胶颗粒。采用SEM、FTIR、XRD、XRF、TEM等对不同C/S和pH值条件下制备的C-S-H凝胶颗粒的形貌和结构进行了表征。结果表明,较低pH值条件下制备的C-S-H凝胶颗粒间呈现不同程度的团聚,-Si-O键之间显示一定的聚合度,其平均粒径在15～25 nm之间,且呈无定形结构;在pH值较高时,该凝胶颗粒呈半结晶结构。

预交联聚合物凝胶颗粒分散体系的流变性能

采用HAAKERS600型流变仪、膜过滤实验及激光粒度仪和光学显微镜，研究了预交联聚合物凝胶颗粒分散体系的流变性能、封堵性能和颗粒的形态、大小。结果表明，预交联聚合物凝胶颗粒分散体系的表观黏度和弹性随溶胀时间的增加而上升；当溶胀时间为10～15d时，体系的表观黏度达到最大值；随剪切速率增加，体系的表观黏度降低，表现出明显的假塑性体系的性质，而且为非依时性体系。预交联聚合物凝胶颗粒的固体特性较明显，能够对1．2um的纤维素膜形成一定的封堵，且随溶胀时间增加，其封堵能力先增加后降低。预交联聚合物凝胶颗粒的粒径随溶胀时间的增加而增大，10d之内溶胀较快，10d之后粒径基本保持不变。溶胀后的预交联聚合物凝胶颗粒大小是溶胀前的几倍至十几倍。

预交联聚合物凝胶颗粒对乳状液稳定性影响

用界面张力仪、表面粘弹性仪和Zeta电位仪测定了胜利孤东原油模拟油与含预交联聚合物凝胶颗粒溶液间的界面特性,并研究了预交联聚合物凝胶颗粒浓度对这些界面特性及乳状液稳定性的影响。结果表明,去离子水中加入预交联聚合物凝胶颗粒后,去离子水及模拟水与原油模拟油间的界面张力和界面剪切粘度及油滴表面的Zeta电位绝对值均增大,原油与预交联聚合物凝胶颗粒溶液间所形成的W/O型和O/W型乳状液稳定性均随聚合物凝胶颗粒浓度增加而增强。

缓膨耐盐性纳米复合凝胶颗粒的合成及性能研究

通过AM/AMPS在水溶液中共聚,并向凝胶体系中引入锂皂石纳米颗粒,制备了缓膨耐盐的纳米复合凝胶颗粒(NCPG)。考察了单体质量比、纳米颗粒质量分数、交联剂和引发剂的质量分数对凝胶颗粒吸水性能的影响,优化出最佳配方为:m(AM)∶m(AMPS)=18∶2,锂皂石质量分数为0.75%,交联剂质量分数为0.05%,引发剂质量分数为0.05%。性能研究实验结果表明,NCPG具有p H敏感性、缓膨性以及耐温耐盐性。在碱性水中NCPG具有较高的膨胀倍数;常温下NCPG膨胀倍数较低,而在80℃下膨胀倍数会大幅增加,且在80℃下矿化度为81 521.2 mg/L的地层水中稳定吸水膨胀18.1倍,并保持稳定30 d以上,可满足油藏温度80℃以上的高盐油藏深部调剖需求。

IPN凝胶颗粒对裂缝岩芯的封堵行为实验研究

采用单岩芯流动试验考察了IPN、606、612三种预交联凝胶颗粒在裂缝性岩芯中的封堵系数分布情况,同时研究了三种凝胶颗粒在裂缝岩芯中4、10、30、180d后的封堵率、封堵保留率、颗粒突破压力梯度。试验结果表明凝胶颗粒在裂缝岩芯中的封堵系数分布及其动态规律能很好的用来评价颗粒在裂缝岩芯中的运移规律与调剖特性。发现IPN凝胶颗粒表现了良好的封堵效果,当注入1PV水时,裂缝长岩芯段封堵系数很稳定,明显高于606和612两种凝胶颗粒。180d后在裂缝岩芯中的封堵效率能达到90.3%,堵水率保留率达到99%,适合作为“窜流型油藏”的深部调剖剂。

聚丙烯酰胺凝胶颗粒在献血者血液HBsAg筛查中的应用

目的探讨聚丙烯酰胺凝胶颗粒应用于献血者血液HBsAg的筛查效果。方法应用聚丙烯酰胺凝胶颗粒,对经定值参考血清及酶联免疫法2次复检确定的HBsAg"阴性"的123份血清标本浓缩后复测,观察聚丙烯酰胺凝胶颗粒对ELISA法灵敏度的提高和在123份复测血清标本中检出的阳性数。结果聚丙烯酰胺凝胶颗粒使ELISA法检测血清HBsAg的灵敏度由0.50ng/ml升至0.04ng/ml;123份复测血清标本检出4例HBsAg阳性。结论聚丙烯酰胺凝胶颗粒可间接地将ELISA法的灵敏度提高到一个较高水平,具有使用方法简便、快速的特点。

水溶性聚轮烷交联剂的制备及其在水凝胶颗粒型调驱剂中的潜在应用

提出一种将类似机械"滑轮"的化学结构引入到水凝胶中充当交联点的方案,以期赋予水凝胶颗粒更优异的形变能力。首先通过三步反应设计构筑出一种具有"滑轮"效应的水溶性聚轮烷交联剂,进而与丙烯酰胺交联共聚制备了凝胶颗粒。通过红外光谱、核磁共振、X射线衍射表征了交联剂的结构,对比研究了由聚轮烷交联剂制备的凝胶颗粒和由传统N,N'-亚甲基双丙烯酰胺交联剂制备的凝胶颗粒的形变能力。结果表明,已引入双键的α-环糊精与改性聚乙二醇形成了包合结构,成功制备了聚轮烷交联剂。聚轮烷交联剂制备的凝胶颗粒具有更优异的形变能力,溶胀10 h后,以聚轮烷交联剂合成的凝胶颗粒受力为286.4 N时仍未发生破碎,且外力撤去后凝胶能够恢复至原始状态,而以传统交联剂制备的凝胶颗粒受到174.2 N的力时即发生破碎。

凝胶颗粒调剖平面径向流数值模拟研究

凝胶颗粒调剖技术是近几年出现的一种用于改善高含水期油田开发效果的技术。研究目的在于建立凝胶颗粒调剖的平面径向流数值模拟模型,模拟凝胶颗粒在近井地带的调剖规律。以颗粒渗滤理论为基础,充分考虑凝胶颗粒调剖的膨胀特性、变形运移特性,建立了凝胶颗粒运移的数学模型。将一维径向渗流模型与凝胶颗粒运移模型、储层参数动态变化模型进行耦合,建立了凝胶颗粒调剖的平面径向流固耦合数值模拟模型,采用迭代耦合方式对该模型进行了求解。利用所建模型对凝胶颗粒调剖的基本规律以及调剖剂的注入速度、浓度对封堵效果的影响进行了研究。

SPI凝胶颗粒制备及其Pickering高内相乳液特性研究

制备了大豆分离蛋白(Soy protein isolate,SPI)凝胶颗粒,并使用该颗粒制备了稳定的Pickering高内相乳液。通过粒径和ζ-电位测定、冷冻扫描电镜和光学显微镜观察以及外观分析,以流变特性为指标,对SPI凝胶颗粒和Pickering高内相乳液特性进行研究。结果表明,SPI凝胶颗粒的粒径和ζ-电位随pH值的变化而变化,当SPI凝胶颗粒pH值为4.0~5.0时,临近SPI等电点,ζ-电位的绝对值最小,此时凝胶颗粒相互聚集,不能成功制备稳定的高内相乳液。在pH值为9.0时,大豆分离蛋白凝胶颗粒紧密结合在一起,呈凝胶网络状结构。在碱性条件下,蛋白质质量分数为1.00%、内相体积分数为78%~82%时,可以制备稳定的Pickering高内相乳液。通过增加内相体积分数,使大豆分离蛋白凝胶颗粒稳定的Pickering乳液体系分布更加均匀,不易发生聚集,形成更加致密稳定的多孔结构,且具有更强的弹性凝胶乳液特性。

深部调驱用凝胶颗粒与孔喉适应性评价

为进一步提高凝胶颗粒深部调驱效果,针对长期水驱开发油藏非均质性强、剩余油分布多的特点,开展深部调驱用凝胶颗粒与孔喉的适应性评价。通过核磁共振实验定量确定长期水驱开发过程中的孔喉半径演化过程。基于定量微孔滤膜实验,建立匹配因子(δ)与运移-封堵之间的关系。采用物理模拟动态实验,验证凝胶颗粒的深部运移、剖面改善和提高采收率性能。研究结果表明:凝胶颗粒粒径与孔喉的匹配关系对深部调驱的作用深度影响较大。当1.0<δ≤3.0时,凝胶颗粒最有利于实现深部调驱。凝胶颗粒以滞留、架桥等形式对高渗透层产生有效封堵,对非均质岩心的剖面改善率可达97.2%。三层非均质岩心对比实验结果表明,在最佳匹配因子条件下,凝胶颗粒具有良好的深部运移和封堵性能,提高采收率可达29.3%。

预交联凝胶颗粒的力学性能对微观运移封堵的影响

预交联凝胶颗粒在多孔介质中的运移堵塞特征是影响其深部调剖性能的关键。目前,凝胶颗粒的力学性能如何影响其微观运移封堵特征尚缺乏深层次的认识。本文针对收集到的3种预交联凝胶颗粒,首次采用基于图像采集技术的弹性分析方法对凝胶颗粒弹性变形能力进行研究,并采用可视化填砂微观模型实验,重点分析了凝胶颗粒的力学性能对微观运移封堵的影响。结果表明,1#颗粒抗压强度大,韧性较强,不容易破碎,具有一定弹性变形能力,其对孔喉封堵能力强,但注入性较差;3#颗粒抗压强度适中,脆性较强,弹性变形能力弱,注入性好,但封堵能力较差;6#颗粒抗压强度较小,且弹性因子小,具有较好的封堵能力和注入性。预交联凝胶颗粒的弹性和抗压强度影响其在多孔介质中的注入性和封堵强度。该研究成果为预交联凝胶颗粒深部调剖性能评价及优选提供了理论指导和技术支撑。

凝胶颗粒再交联调剖技术

凝胶颗粒再交联调剖技术,就是在调剖施工时注凝胶型颗粒调剖剂的同时注入交联聚合物,使二者在地层有机结合,提高凝胶型颗粒调剖剂调剖效果。在室内实验的基础上,找出与凝胶型颗粒调剖剂匹配的交联聚合物,以达到最佳效果。2009年,利用该技术在文明寨油田现场实施6口井,累计增油1483t,增油效果明显。

二次交联凝胶颗粒堵水体系的研制

针对裂缝性油藏堵水成功率低、堵剂漏失严重且容易误堵的问题,研制了一种凝胶颗粒类堵剂,该堵剂通过凝胶颗粒在地层下的二次交联进行堵水。以丙烯酰胺(AM)和不稳定易分解酯类单体J-1为主要原料,通过本体聚合的方法合成凝胶颗粒,由于J-1中含有双键结构使其聚合成具有三维网状结构的凝胶颗粒;凝胶颗粒和二次交联剂J-2在地层下再次交联形成高强度凝胶体。凝胶颗粒成胶时间随J-1加量不同其分解时间不同,使得颗粒成胶时间可控。堵剂成胶时间为1~4 d,凝胶颗粒质量分数为1%~3%,初始黏度接近注入水黏度,在油相中基本不成胶,在水相中能够形成高黏度凝胶体,在高矿化度下能够形成黏度220000 mPa·s以上的高强度凝胶;在70℃条件下,90 d内黏度变化较小,性能保持良好,具有良好的抗盐性和热稳定性。填砂管实验结果表明,堵水体系突破压力在31.25 MPa/m以上,封堵率在92%以上,具有很好的封堵性能。

硫酸酯化葡甘聚糖凝胶颗粒的血液相容性研究

以魔芋葡甘聚糖为原料,先制成魔芋葡甘聚糖交联凝胶颗粒,再以氯磺酸甲酰胺进行硫酸酯化改性,得到硫酸酯化葡甘聚糖凝胶颗粒产物.对其进行了初步的血液相容性研究,结果表明:溶血率为0.734±0.093,吸附后,白细胞、红细胞、网织红细胞等无显著性变化(P>0.05),血小板数目有显著性变化(0.01<P<0.05),但是血小板体积和部分凝血活酶时间均无显著性变化(P>0.05),结果显示该产物能部分地吸附血小板,但是对凝血功能无影响.

pH响应性预制凝胶颗粒的制备与溶胀性质

为实现CO_2驱油工艺中的深部波及控制,基于不稳定交联策略,设计了一种具有pH响应性质的预制凝胶颗粒。在同时引入酸性敏感型缩醛和稳定型双重交联剂的条件下,以丙烯酰胺为单体,通过溶液自由基聚合反应进行了制备。考察了缩醛含量、温度和介质pH值对其溶胀性质的影响,将制备的预制凝胶颗粒连续置于盐水和pH值≤3.0的酸性缓冲溶液中后,表现出两级溶胀特性,而按常规方法制备的凝胶颗粒在同样条件下仅为单级溶胀模式。当稳定交联剂用量一定时,在两种介质中的平衡溶胀度均随缩醛用量的增加而降低。制备的凝胶颗粒在中性介质中的平衡溶胀度受温度影响较小,在酸性介质中溶胀速率和平衡溶胀度均随温度升高而增大。因此,这种具有pH响应性两级溶胀行为的预制凝胶颗粒对于实现CO_2驱油工艺中的深部波及控制将具有潜在的应用前景。

微乳液凝胶颗粒制备及其应用研究进展

亲脂性活性分子如维生素、脂肪酸和香精油等对氧、热、光等敏感,在食品加工或人体生理运输过程中易被氧化和降解,限制了其在食品工业中的应用。在可用于递送亲脂性分子的技术中,乳状微凝胶颗粒是一类相对较新的软固体颗粒递送体系,其因离散程度的大小和“智能”释放特性而引起越来越多的关注。利用微乳液凝胶颗粒包载亲脂活性分子能够显著提高其理化稳定性,并将亲脂活性分子在靶向位置有效释放以提高其生物利用度。本文通过总结国内外文献,综述了微乳液凝胶颗粒的研究进展,重点讨论了微乳液凝胶颗粒的制备、控制释放特性和主要应用。最后对目前食品脂溶性分子的微乳液凝胶颗粒传递体系的问题和发展进行分析和展望,旨在为微乳液凝胶颗粒的应用提供参考。

活体成年小鼠舌黏膜下植入蛋白凝胶颗粒的方法学研究

目的:建立活体动物舌黏膜植入外源性蛋白凝胶颗粒的方法。方法:出生后90.5d的C57BL小鼠经戊巴比妥钠麻醉后,于舌黏膜下植入小牛血清(bovineserum albumin,BSA)的凝胶颗粒。实验后48h,取小鼠舌组织固定、脱水、包埋、切片后进行HE染色、Brdu染色及PCNA染色。结果:实验后48h,小鼠舌黏膜无明显炎性病变,染色结果显示凝胶颗粒的植入对上皮内BrdU和PCNA的表达无影响。结论:本研究成功地建立了舌黏膜下植入蛋白凝胶颗粒的方法,为将来药物和蛋白质诱导活体动物器官局部增殖、分化和凋亡奠定基础。