納米乳液NR-A脫附除油機理基于良好的油相增溶能力和快速傳質(zhì)作用，同時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，達到快速剝離的脫附效果。

納米乳液的脫附除油機理

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)表面活性劑除油機理對比

納米乳液在進行脫附除油處理時，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、超細顆粒物與基油、水等形成復雜的混合體系，同時固相物本身也具有復雜的表面構(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管力；②納米乳液擴散滲入固體內(nèi)部和內(nèi)部微孔隙內(nèi)，潤濕鉆屑顆粒表面直達孔隙內(nèi)部；③油相溶解進入納米乳液；④通過固體微孔隙通道中的溶液擴散至固體表面并進一步進入納米乳液。

納米乳液首次脫附除油效果

實驗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，實驗溫度為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，當納米乳液濃度在0.5%時，除油效果最佳，脫附除油率達到95.7%；當納米乳液濃度達到5%時，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，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進行脫附除油對比，實驗結(jié)果如圖3所示。從圖3的脫附除油率可以看出，當劑固比為1∶2時，納米乳液NR-A的脫附除油率（85.49%）是OP-10（34.73%）的2倍多；當劑固比達到2∶1時，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的脫附除油效果遠遠超過常規(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行收集，然后進行重復處理新的含油廢物。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，實驗溫度為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87.6%，第2次脫附除油率達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，所以重復脫附處理時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，達到了環(huán)保化和無害化的處理目的。