目前原油开采已进入高含水的三次采油阶段，随着聚合物驱、二元复合驱、三元复合驱等采油技术的应用^〔1-2〕，在提效增产的同时使得油田采出液的组成和性质不断发生变化，油水乳状液的稳定性越来越高，导致原油污水的处理难度进一步加大^〔3-4〕。对于海上油田而言，环保法规对处理污水的外排标准不断提高，且由于海上平台的空间有限，污水在设备中的停留时间短等原因，对污水处理的要求更加苛刻，难度也不断增加^〔5-7〕。因此，开发新型高效的清水剂成为了油田污水处理的研究重点。

本研究以乙二胺为核，采用胺和丙烯酸甲酯交替进行Michael加成和酰胺化反应生成2.0 G聚酰胺-胺，用丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵对其改性，最终得到阳离子型清水剂，命名为AT-1，用红外谱图和核磁共振谱图对其结构进行表征，并进行了性能评价。

试验仪器：DF-101S型集热式恒温磁力搅拌器，上海东玺制冷仪器设备有限公司；WB3000-D型机械搅拌器，德国Wiggens集团；SHB-Ⅲ循环水式真空泵，郑州长城科工贸有限公司；傅里叶红外光谱仪、AC-P-400型核磁共振波谱分析仪，德国Bruker仪器公司。

试验试剂：乙二胺（EDA）（分析纯），天津市化学试剂一厂；丙烯酸甲酯（MA）（分析纯），天津博迪化工股份有限公司；甲醇（分析纯），天津市科密欧化学试剂有限公司。丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（工业纯），济南万多鑫化工有限公司。

（1）0.5 G产品的合成：将MA加入到装有温度计、搅拌器和冷凝管的四口烧瓶中，在冰浴状态下缓慢滴加EDA的甲醇溶液，保持物质的量比n（MA）:n（EDA）=6:1，滴加完后将温度升至30 ℃保温反应24 h，之后减压蒸馏除去甲醇和多余的MA。

（2）1.0 G产品的合成：将EDA加入到四口烧瓶中，通入氮气，在冰浴下缓慢滴加0.5 G产品的甲醇溶液，保持物质的量比n（0.5 G产品）:n（EDA）=1:10，滴加完后将温度升至30 ℃保温反应24 h。之后减压蒸馏除去甲醇和多余的EDA，得到淡黄色黏稠液体。

（3）2.0 G产品的合成：将合成的1.0 G产品依次进行前两步中的Michael加成反应和酰胺化反应，最终得到淡黄色的2.0 G产品。

将丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的甲醇溶液加入到四口烧瓶中，缓慢滴加2.0 G产品的甲醇溶液，在30 ℃下保温反应24 h，蒸馏除去溶剂得到最终产品AT-1。

将合成的产品进行红外光谱表征，结果见图1。

由图1可知，3 279 cm^-1为N—H伸缩振动吸收峰；2 935、2 829 cm^-1是—CH₃、—CH₂—的不对称、对称伸缩振动吸收峰；1 645、1 578 cm^-1是酰胺中C=O、N—H的弯曲振动吸收峰；1 437、1 358 cm^-1是—CH₂—、—CH₃的弯曲振动吸收峰；1 096 cm^-1是C—O—C的伸缩振动吸收峰；1 042、684 cm^-1是季铵盐中C—N的伸缩和弯曲振动吸收峰，也是其特征峰。为了进一步验证合成的产品是否为目标产物，又将该产品进行核磁共振表征，结果见图2。

由图2（a）可知，产品的¹H NMR主要化学位移归属如下：δ=8.01×10^-6（—CONH—），δ=4.52×10^-6（—COOCH₂—），δ=3.53×10^-6（—N⁺CH₂—），δ=3.31× 10^-6（—N⁺CH₃），δ=（2.62~2.64）×10^-6（—NCH₂—），δ= 2.37×10^-6（—COCH₂—），δ=2.28×10^-6（—NCOCH₂—）。

由图2（b）可知，产品的¹³C NMR主要化学位移归属如下：δ=1.754×10^-4（—NHCO—），δ=1.721×10^-4 （—COO—），δ=6.78 ×10^-5（—N⁺CH₂—），δ=5.96×10^-5（—OCH₂—），δ=4.94 ×10^-5（—N⁺CH₃—），δ=4.43×10^-5、δ=4.50×10^-5（分别对应两组—NHCH₂—），δ=3.41×10^-5 （—NHCOCH₂—）即对应与酰胺相连的亚甲基碳。从核磁谱图的各峰归属来看，该产品与目标产物结构一致，试验达到预期。

为了评价产品的性能，在南海某油田做了现场瓶试试验。该油田原油密度（20 ℃）为0.871 7 g/cm³，原油采出液综合含水率为91%。在现场用分液桶取新鲜的原油采出液，静置使油水分层，将下层的含油污水作为本次试验水样，测得污水含油质量浓度为500 mg/L左右。取100 mL水样加入到100 mL的刻度管中，置于恒温水浴中加热至设定温度，用微量移液器注入一定量的清水剂，拧好盖子，振荡刻度管100次，每次振幅不小于20 cm。静置5 min后取下层水样并用正己烷萃取，采用便携式红外测油仪测定水中含油质量浓度。

考察了不同投加量对含油污水处理效果的影响，为了和现场条件保持一致，将试验温度设置为采出液的温度（60 ℃），结果见图3。

由图3可知，投加量对含油污水的处理效果有一定的影响，随着投加量的增加，水中含油质量浓度呈现先降低后稍有增加的趋势，当投加量为14 mg/L时效果最好，此时水中含油质量浓度为79 mg/L，下层水色澄清透明，瓶试试验效果达到平台要求。

将该产品与市面上同类型的产品做对比试验，对该产品的性能做进一步的考察。选取市面上常规的3种清水剂并将其重新编号为1^#、2^#、3^#（其中1^#为现场所用药剂），与合成的产品AT-1做对比试验，投加量统一为14 mg/L，温度为60 ℃，静置时间分别设为15、30、45、60 min，试验结果见表1。

由表1可知，静置15 min后，AT-1的效果最好，下层水无色透亮，OIW和浊度的检测值在这4种药剂中均为最低。随着静置时间的延长，水中含油质量浓度均有不同程度的降低，但是AT-1的处理效果依旧最好，且在15 min时基本达到最佳处理效果。说明合成的产品在处理油田污水方面效果明显，和其他清水剂相比有自己的优势。其作用机理主要取决于其本身的结构，AT-1在水中会形成阳离子型的聚合物，通过电性中和来破坏油滴表面的双电层结构，使得油滴并聚上浮，快速脱水。另外AT-1的树枝状结构又具有亲油性，易于吸附油滴，架桥作用更加明显，提高了除油效率。

（1）本研究合成了一种阳离子型清水剂AT-1，并对其结构进行了红外谱图及核磁共振谱图分析，发现产品与目标产物结构一致，试验结果符合预期。

（2）在瓶试试验中，该产品对南海某油田的含油污水有很好的净水作用，在投加量为14 mg/L时，下层水中含油质量浓度为79 mg/L，并且水色清澈透亮。

（3）该产品在和市面常规清水剂的对比试验中，对含油污水的处理效果优于其他药剂，表现出了良好的净水性能，其处理效果也优于现场使用的药剂。

（4）本研究仅研究了该产品的净水效果，今后将继续研究该产品是否对原油品质产生干扰以及和现场其他各类药剂的配伍性能。