納米乳液NR-A脫附除油機(jī)理基于良好的油相增溶能力和快速傳質(zhì)作用，同時(shí)納米乳液本身具有較低的表面張力和極低的界面張力，使脫附時(shí)油水相間吸附自由能降低，從而減少油相從固相表面脫附所需的能量，達(dá)到快速剝離的脫附效果。

納米乳液的脫附除油機(jī)理

納米乳液是由油-水-表面活性劑-助表面活性劑組成的，具有熱力學(xué)穩(wěn)定性和各向同性的多組分分散體系。納米乳液中分散相質(zhì)點(diǎn)的半徑在10～100 nm之間，納米乳液粒徑小，表界面張力低，使其吉布斯自由能最低，納米乳液與常規(guī)表面活性劑除油機(jī)理相比（見圖1），脫油效果更徹底。

圖1納米乳液和常規(guī)表面活性劑除油機(jī)理對比

納米乳液在進(jìn)行脫附除油處理時(shí)，納米乳液處理劑分子在含油廢物多微孔結(jié)構(gòu)中具有更快傳質(zhì)擴(kuò)散效率，各組分分子間作用力的能耗低，可使油、水及巖土固相多相界面吸附自由能降到最低，從而實(shí)現(xiàn)油相的快速深度脫附，油相分離徹底，分離后的油相和乳液分離體系不相溶。針對油基鉆井廢物中大顆粒固相物、超細(xì)顆粒物與基油、水等形成復(fù)雜的混合體系，同時(shí)固相物本身也具有復(fù)雜的表面構(gòu)成，納米乳液脫附除油過程一般包括以下步驟：①納米乳液從乳液主體傳遞到固體顆粒的表面，減小鉆屑顆粒表面的接觸角以及毛細(xì)管力；②納米乳液擴(kuò)散滲入固體內(nèi)部和內(nèi)部微孔隙內(nèi)，潤濕鉆屑顆粒表面直達(dá)孔隙內(nèi)部；③油相溶解進(jìn)入納米乳液；④通過固體微孔隙通道中的溶液擴(kuò)散至固體表面并進(jìn)一步進(jìn)入納米乳液。

納米乳液首次脫附除油效果

實(shí)驗(yàn)將納米乳液和含油廢物按劑固比1∶2、1∶1、2∶1分別混合后，用磁力攪拌器在1 000 r/min下攪拌20 min，實(shí)驗(yàn)溫度為25℃，測量含油廢物經(jīng)納米乳液脫附處理前后的含油量，計(jì)算脫附除油率，測得的脫附除油率見圖2。

圖2不同濃度的納米乳液NR-A脫附除油率

從圖2的脫附除油率來看，當(dāng)納米乳液濃度在0.5%時(shí)，除油效果最佳，脫附除油率達(dá)到95.7%；當(dāng)納米乳液濃度達(dá)到5%時(shí)，脫附除油下降一半，說明濃度過高的納米乳液反而降低了它的脫附除油效果；在低濃度下（0～1%），納米乳液和含油廢物按劑固比為2∶1處理含油廢物時(shí)，脫附效果優(yōu)于劑固比為1∶1的脫附效果。將0.5%的納米乳液NR-A與同濃度下的OP-10進(jìn)行脫附除油對比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。從圖3的脫附除油率可以看出，當(dāng)劑固比為1∶2時(shí)，納米乳液NR-A的脫附除油率（85.49%）是OP-10（34.73%）的2倍多；當(dāng)劑固比達(dá)到2∶1時(shí)，納米乳液NR-A的脫附除油率（95.74%）仍比OP-10（74.1%）高出20%。由此說明納米乳液NR-A的脫附除油效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常規(guī)表面活性劑。

圖3納米乳液NR-A和OP-10的脫附除油率比較

回用的納米乳液脫附除油效果

將已處理過含油廢物的納米乳液分離后進(jìn)行收集，然后進(jìn)行重復(fù)處理新的含油廢物。納米乳液和含油廢物按劑固比2∶1混合后，用磁力攪拌器在1 000 r/min下攪拌20 min，實(shí)驗(yàn)溫度為25℃，測量含油廢物經(jīng)不同回用次數(shù)的納米乳液脫附處理前后的含油量，計(jì)算脫附除油率，測試結(jié)果見下表。

納米乳液NR-A的回用情況

由表可知，回用的納米乳液第1次脫附除油率達(dá)87.6%，第2次脫附除油率達(dá)81.9%，說明納米乳液NR-A處理含油廢物后，乳液中的表面活性劑等有效組分依然存留在其中，所以重復(fù)脫附處理時(shí)仍然獲得了高脫附除油效率。針對納米乳液脫附除油處理后得到油品，采用SH/T 0509—92的方法測試其四組分，瀝青質(zhì)含量由19.24%下降為2.71%，飽和烴含量高，油品質(zhì)量好，可用于油基鉆井液的配漿基油，達(dá)到了環(huán)保化和無害化的處理目的。