近年来随着渤海油田注聚受益井数的增加，采出液含聚浓度呈逐渐增大趋势。海上油田老平台在设计阶段未考虑化学驱产出液的处理问题，新平台设计缺少国内外适宜的成熟技术借鉴，使得油田含聚污水处理成为一大难题。而在污水处理流程中，常用的传统阳离子型清水剂与聚合物的配伍性不理想，发生分子间作用使聚合物析出，与油泥结合后逐渐形成黏弹性胶状物，处理流程污堵严重，影响整个化学驱油田油水处理系统的运行效果。

树枝状高分子聚酰胺-胺是近十几年发展起来的一类新型高分子材料，由于具有纳米级的精确分子结构、分子质量可控性、几何结构的高度对称性、分子内部存在空腔、分子表面有大量活性位点等特点，成为近年研究的热点^〔1〕，在生物医药、表面活性剂、光电材料、催化剂等方面展现出广阔的应用前景^〔2-4〕，近些年在油田水处理领域多有研究与应用^〔5〕。树枝状高分子聚酰胺-胺及其改性产品代表了一类新兴油田水处理药剂的发展方向，但其工业应用依然进展缓慢，尤其在油田污水处理方面产品性能依然不足。亟需开发能工业化、适合油田污水处理的新型树枝状聚酰胺-胺改性药剂，以满足现场需求。

笔者以自制1.0 g树枝状聚酰胺-胺化合物和马来酸酐-丙烯酰胺共聚物为原料，通过酰胺化反应合成一种新型非离子型多支化清水剂产品PM，以SZ36-1含聚污水为处理对象，对其清水性能进行研究。

试剂和原料：乙二胺，分析纯，天津市化学试剂一厂；丙烯酸甲酯，分析纯，天津博迪化工股份有限公司；甲醇、N，N-二甲基甲酰胺，分析纯，天津市风船化学试剂科技有限公司；马来酸酐，工业级，天津市渤天化工责任有限公司；丙烯酰胺，分析纯，上海市化学试剂三厂。

仪器：BILON-MA-1003S低温恒温磁力搅拌器，无锡比朗实验室仪器制造有限公司；RW20顶置式机械搅拌器，德国IKA集团；Bruker红外光谱仪，布鲁克（北京）科技有限公司。

以乙二胺和丙烯酸甲酯为原料，通过逐代分步合成法^〔6〕合成了1.0 g树枝状PAMAM。其合成路线如图1所示。

将310 g丙烯酸甲酯溶液加入到装有温度计、机械搅拌和冷凝管的四口烧瓶中，置于低温恒温磁力搅拌器中，缓慢滴加质量分数为23%的乙二胺甲醇溶液156 g，25 ℃下保温反应20 h，在50 ℃下减压蒸馏，得到0.5 g PAMAM的淡黄色液体230 g，收率95%。将所得0.5 g PAMAM溶于200 g甲醇中，慢慢滴加216 g乙二胺，搅拌条件下室温反应20 h，在50 ℃下进行减压蒸馏，得到1.0 g PAMAM 292.8 g，收率99.6%。

马来酸酐和丙烯酰胺在引发剂的作用下发生自由基聚合，形成高分子聚合物，合成路线如图2所示。

向装有机械搅拌、冷凝回流装置的500 mL四口烧瓶中加入40 g马来酸酐和40 mL N，N-二甲基甲酰胺（DMF），待水浴加热至80 ℃时，同时滴加质量分数10%的偶氮二异丁腈（AIBN）DMF溶液3 g和质量分数为60%丙烯酰胺的DMF溶液266 g。随着反应的进行，溶液逐渐从无色透明变为棕褐色，降温、过滤、洗涤，45 ℃下真空干燥4 h，得到目标聚合物P（MA-AM），产品收率95%。

合成的马来酸酐-丙烯酰胺（MA-AM）共聚物含有酸酐基团。有机体系中酸酐基团不易水解，可以与1.0 g PAMAM末端活泼的胺基发生化学反应，从而将共聚物接枝到1.0 g PAMAM上，形成多支化产品PM，其合成路线如图3所示。

取100 g 1.0 g PAMAM和50 g N，N-二甲基甲酰胺（DMF）依次置于装有冷凝管、机械搅拌的四口烧瓶中，待加热到60 ℃时，滴加质量分数为60%的P（MA-AM）DMF溶液600 g，随着反应的进行，产物逐渐从DMF中析出，3 h后完成反应，减压过滤，用DMF洗涤产物2~3次，45 ℃下真空干燥4 h，即得清水剂PM，产品收率95%。

采用KBr压片法对清水剂产品PM进行红外光谱表征。

将PM配制成质量分数为50%水溶液。取适量含聚污水，用微量移液器加入一定量PM水溶液，手摇震荡使其充分混合，之后置于恒温水浴锅中静置，观察记录油水分离状况，并测定含聚污水的浊度去除率和除油率。

1.0 g PAMAM的红外谱图中，3 279 cm^-1处为1.0 g PAMAM中—NH₂的特征吸收峰，695 cm^-1处为—NH₂的面外弯曲振动；1 645、1 558 cm^-1处为酰胺键中CONH弯曲振动和混有的C—N伸缩振动，由于氢键的缔合作用，羰基中双键的强度降低，羰基的特征吸收峰发生位移；1 466 cm^-1处为—CH₂—的弯曲振动吸收峰；1 325 cm^-1处为缔合的C—N伸缩振动。

P（MA-AM）红外谱图中无明显单体双键的特征吸收峰（3 100~3 000 cm^-1），3 204 cm^-1处为共聚物中酰胺键的N—H伸缩振动吸收峰；2 936 cm^-1处为饱和C—H键的吸收峰；1 645 cm^-1处为酰胺键中C=O伸缩振动峰；共聚物中1 780、1 718 cm^-1为酸酐的特征吸收峰，由于受酰胺键的影响，峰位右移。红外谱图分析表明，MA、AM 2种单体发生了共聚反应，得到目标产品P（MA-AM）。

在PM的红外谱图中，原本存在于P（MA-AM）中酸酐的特征吸收峰1 780、1 718 cm^-1消失，而1 650、1 561 cm^-1处的羰基特征吸收峰面积明显增大，这是由于1.0 g PAMAM中酰胺键的羰基增加，以及酸酐键开环产生的羧基中羰基增加；在3 300 cm^-1处有峰出现，此处既含有酸酐键开环产生的羧基又有胺基，与理论值相符。综上所述，PM即为目标产物。

所合成PM清水剂为非离子型产品，拟用于聚驱采出液的处理。选取绥中36-1CEPK平台斜板除油器前总管污水样（含油3 100 mg/L，含聚合物88.2 mg/L）为处理对象，初步评价PM的清水性能，并考察温度及药剂加入量对PM清水性能的影响。

取污水，65 ℃下加入清水剂，记录震荡2 min后的油水分离情况，结果如表1所示。

由表1可以看出，加入阳离子型药剂后，在改善脱出水质的同时会形成胶团，造成后续处理困难。而加入非离子型PM后，脱出水水质优于现场药剂的脱出水质，且形成了松散的絮体，即PM产品既与污水中的聚合物相配伍，又能起到较好的清水作用，因此非离子型PM适于该含聚污水处理。

在PM加药量为300 mg/L时，温度对PM清水效果的影响如图4所示。

由图4可知，PM的清水性能随温度的升高而迅速提高，这是因为，温度高时污水中的悬浮物颗粒及分子热运动加剧，增加了相互间的碰撞，有利于絮体聚结及油滴聚并，从而更大程度地实现清水效果。

温度为60 ℃时，浊度去除率及除油率都接近最佳效果，温度超过60 ℃，其性能不再有明显提升。结合药剂使用的经济性，确定60 ℃为药剂使用的最佳温度。

温度为60 ℃时，PM投加量对清水效果的影响如图5所示。

由图5可知，PM清水剂投加量在150~250 mg/L时，随着投加量的增加，清水性能迅速提高；当投加量提高到250 mg/L时，清水性能不再明显提升。即PM最佳投加量为250 mg/L。

（1）以丙烯酸甲酯和乙二胺为原料合成了1.0 g树枝状聚酰胺-胺化合物，以马来酸酐和丙烯酰胺为原料合成了P（MA-AM）聚合物，之后通过酰胺化反应制备得到一种非离子型多支化清水剂产品PM。

（2）选取绥中36-1CEPK平台斜板除油器前总管污水样作为处理对象，结果表明，PM适于含聚污水的处理，其在60 ℃、投加量为250 mg/L条件下可取得最佳清水效果。