CN110643342A - 一种调控液体中离子的功能材料 - Google Patents

Abstract

本发明属于功能材料领域以及油气能源的开发领域，具体涉及一种含滑溜水的磁控可复用压裂液减阻增粘的材料及其制备方法，包括功能表面活性剂分子和/或高分子中含有可控磁性的组分；还提供一种调控液体中离子的功能材料及其制备方法，包括由FeSi、二乙烯三胺五乙酸通过键构成点线结构，FeSi设置于结构的点的位置，包括二乙烯三胺五乙酸在内构成和设置于结构中线的位置，所述线为具有一定长度的多条自由协同摆动的长链分子构成的线；同时也提供一种高增产压裂支撑剂及其制备方法，本发明的材料和方法在能源、环保、医疗卫生、科研领域精细深度的发展具有重大的意义和作用。

Description

一种调控液体中离子的功能材料

技术领域

本发明属于功能材料领域，尤其涉及油气能源的开发领域。

背景技术

滑溜水、压裂液的材料是油气增产的重要技术液体或材料，尤其在页岩油气开发中具有重大的作用，现有的滑溜水或压裂液大多数是聚合物或植物胶，其分子量高或分子结构固定，作用通过加量天然性能实现，也缺乏实现将分子基团、链、分子结构、组分、分子间各种力学组成一异同结构性能能整体协调配合的调控体系以及缺乏异同结构性能能整体协调配合的调控体系体现液体粘度、结构、破胶、溶解、携砂、减租、助排为一整体协调配合变动出现的减阻增粘材料组成结构体系和缺乏改种减阻增粘材料的制备方法。

另外由于现有的材料中缺乏调控液体中离子的功能材料，制约化学材料领域的功能的发挥和精准性能的达到和控制，尤其是在压裂液领域，现有压裂液配液水质无法精细调或者通过简单粗放的现有掩蔽方式而无法准确实现液体性能。

现有的压裂支撑剂不易携带，要求压裂液性能高，施工时容易脱堵，到达预定位置后增产效果不好。

以上种种问题存在严重制约油气能源的开发，同时相关具有特性精准实现功能材料的缺乏严重阻碍着水处理和印染食品医药卫生领域精细化和深度的发展。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围，下文在说明技术方案方法步骤为例对本发明进行描述。

为了解决背景技术中的之一问题，本发明提供一种含滑溜水的磁控可复用压裂液减阻增粘的材料，包括功能表面活性剂分子和/或高分子中含有可控磁性的组分。

进一步地，磁性组分表面裹覆化合有阴离子烯烃表面活性剂，功能表面活性剂分子包含有铵型阳离子或阴子表面活性剂和表面裹覆化合有阴离子烯烃型表面活性剂的A种磁性组分通过键合力形成分子，所述A种磁性组分包含钕锰铁硅纳米颗粒，所述钕锰铁硅纳米颗粒中钕锰铁硅的离子摩尔质量比例为1:1:3:2，所述钕在纳米颗粒中心，所述铁硅在纳米颗粒的外层；所述和/或高分子为高分子聚合物或植物高分子，所述高分子聚合物分子或植物高分子链的一端和表面裹覆化合有阴离子烯烃表面活性剂的B种磁性组分通过键合力形成分子，所述B种磁性组分包含钴锰铁硅纳米颗粒，所述钴锰铁硅纳米颗粒中钴锰铁硅的离子摩尔质量比例为1:1:3:2，所述A种磁性组分和所述B种磁性组分的电性相同且可控、磁力发挥作用且可控可调的适应温度小于300℃。

进一步地，功能表面活性剂分子包括十八烷基二甲基烯丙基氯化铵，阴离子烯烃表面活性剂包含α-烯烃磺酸铵，聚合物分子包括聚丙烯酰胺或丙烯酸钠或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，所述植物高分子包括胍胶，所述键合力包括取代反应或双键加成反应结合分子物理力而成，纳米颗粒的粒径为80-160纳米。

本发明还提供一种含滑溜水的磁控可复用压裂液减阻增粘材料的制造方法：其特征在于；

第一步：钕锰铁硅纳米颗粒制造，其制造过程中将钕锰铁硅中各离子的摩尔质量比例按比例1:1:3:2加入，首先将10摩尔三氯化钕溶液倒入反应器中加入50mL碳酸铵，快速搅拌，然后加入氨水调节Ph至8-9反应 1-3小时，加热至50℃后加入10摩尔高猛酸钾溶液反应10-30分钟，加入去离子水搅拌冲洗至PH＝6-7，将20摩尔氯化亚铁和10摩尔氯化铁溶液加入洗涤好的上述溶液中沸腾30分钟停止，然后在1-2小时内用氨水调pH值至9-10，然后加入20摩尔氟硅酸钠反应10分钟后加入1摩尔的氧化钙后用氮气气浮分离取用得到沉淀，用加入去离子水搅拌冲洗数次，真空干燥箱中干燥，即得纳米A种磁性组分的钕锰铁硅颗粒，所述钴锰铁硅纳米颗粒粒制造，其制造过程中将钕锰铁硅中各离子的摩尔质量比例按比例1:1:3:2加入，首先将20摩尔氯化亚铁和10摩尔氯化铁溶液加热沸腾 30分钟停止，然后在1-2小时内用氢氧化钠调pH值至9-10，再将10摩尔氯化钴溶液倒入反应器中加入50mL碳酸钠，然后加入盐酸调节Ph至 8-9反应1-3小时，加热至50℃后加入10摩尔高猛酸钾溶液反应10-30分钟，加入去离子水搅拌冲洗至PH＝6-7，然后加入20摩尔氟硅酸钠反应10 分钟后加入1摩尔的氧化钙后用氮气气浮分离取用得到沉淀，用加入去离子水搅拌冲洗数次，真空干燥箱中干燥，即得纳米B种磁性组分的钴锰铁硅颗粒；

第二步：在烧杯中加入已制备好的A种磁性组分的钕锰铁硅颗粒或B 种磁性组分的钴锰铁硅颗粒加入含有阴离子烯烃表面活性剂α-烯烃磺酸铵烧杯中，加热50-70摄氏度反应3h，并在期间缓慢加入已配置好的1-5ml 氨水溶液，反应结束后挥发溶剂，并用需要的磁场磁化得到表面裹覆化合有阴离子α-烯烃磺酸铵的AB种磁性组分颗粒；

第三步：将表面裹覆化合有阴离子α-烯烃磺酸铵的A种磁性组分与功能表面活性剂分子包括十八烷基二甲基烯丙基氯化铵在低温下引发聚合10-30分钟后冷冻形成含有可控磁性的组分的功能表面活性剂，将聚丙烯酰胺或丙烯酸钠或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸通过水溶液氧化还原引发聚合成1-10万分子量的聚合物，然后加入表面裹覆化合有阴离子α-烯烃磺酸铵的B种磁性组分得到B种可控磁性的组分的功能表面活性剂，用水溶液或反向乳液加入复合引发剂后在10-60℃反应1-3小时形成磁控可复用压裂液减阻增粘的材料。

本发明的另一个目的是包括将本发明中的减阻增粘材料和磁性压裂砂一起构成一种含滑溜水的磁控可复用压裂液。

本发明减阻增粘材料及其压裂液的有益效果：通过上述不同种类的磁性组分在上述不同组分子连接的结构设计下整体的配合下实现本发明的减阻增粘材料。本发明的主剂通过分子链和分子基团在磁力的作用下形成力学网络结构，在参数性能上体现出改变水等液体的分子间的分子力，减小分子间的张力，提供粘性和弹性，抵御和修复分子结构的破坏，能通过分子内和分子间不同基团体系结构整体磁力配合发挥作用，能在特定的温度下失去力学性能以及根据不同需要调整不同磁性组分和对应的分子链连接和组成协同力学网络结构和对抗能损型结构等不同阶段和施工需要的整体互动性粘弹性网络结构，通过不同种磁性组分和不同化学基团连接设计成磁控结构能实现一定阶段条件下分子的快速溶解以及增粘(如在搅拌和不同种磁性组分磁力竞耗期间)和动态和一定温度条件功能表面活性剂基团在整体磁性力体系减弱消失过程中在整体分子基团和结构下钴锰铁硅纳米颗粒率先失磁和钕锰铁硅纳米颗粒和功能表面活性剂及其不同分子链间的作用配合下相互聚集进一步增加结构弹性体现在压裂中为减阻和携砂直到运动到底层相应的位置在底层的特定温度小整体失去磁性后功能基团部分疏水性能增加经一步降低表面张力助排，当返回底层后温度降低进一步磁化后磁性体系回复可实现至少部分液体复用回用，包含减阻增粘材料的的压裂液体中的外观上表现出增粘，减阻，助排，携砂，抗盐抗剪切，易破胶等性能。

本发明也提供一种调控液体中离子的功能材料，组分和结构包括由 FeSi、二乙烯三胺五乙酸通过键构成点线结构，FeSi设置于结构的点的位置，包括二乙烯三胺五乙酸在内构成和设置于结构中线的位置，所述线为具有一定长度的多条自由协同摆动的长链分子构成的线。

进一步地，乙二胺四乙酸、偶氮二甲酰胺和/或丙烯酰胺、异丁基钠黄药，包括乙二胺四乙酸、偶氮二甲酰胺和/或丙烯酰胺、异丁基钠黄药在内的组分共同按活跃度参与组成所述的线。

本发明也提供一种调控液体中离子的功能材料的制法：第一步：将纳米FeSi与偶氮二甲酰胺和乙二胺四乙酸二钠混合物按重量比计在1:3—10 的加量下在石英反应容器中加热到180-200℃并伴有氧气的条件下反应 1-2小时后；第二步：降低温度至80-100℃加入是FeSi重量1-2倍的丙烯酰胺在氮气环境下反应0.5-1小时，然后在降低温度在60-80℃下加入重量是FeSi重量比10-30倍的二乙烯三胺五乙酸在氮气环境下加入引发剂引发反应1-2小时后加入是二乙烯三胺五乙酸重量比0.1-0.3倍的异丁基钠黄药反应半小时，缓慢降温至室温，即得到本发明的功能材料。

本发明的调控液体中离子的功能材料及其制备方法具有效果为：具有较好的收集控制多种离子的效果，适应于调控钙镁铬隔铅铜锌、其它重金属离子以及硼离子、氯离子等，体现出本发明材料分子中点端和线段结合的更加稳定并且具有增加长链的自由摆动灵活度的结构特性。

本发明也提供高增产压裂支撑剂，其组成结构包括：三氧化二铝1-10％，三氧化二铁0.1-1％，剩余为二氧化硅，支撑剂含有多条贯穿整体结构的孔径，所述孔径的体积占支撑剂总体积的15-30％，支撑剂整体结构外层为三氧化二铝和二氧化硅的混合物，支撑剂整体结构的内部为三氧化二铁组分。

同时提供一种高增产压裂支撑剂的制备方法，第一步：按重量分数将 1-10％三氧化二铝，0.1-1％三氧化二铁剩余为二氧化硅用酸溶解后加入10％聚丙烯酰胺溶液中形成膏状液A；第二步：将100-200目锯末加工成直径 0.2-0.4mm、长度0.4mm-1.24mm的锯末棒条B，在具有多个球体空间的石墨模具进料口用气流吹入锯末棒条B，当高温处理时该棒条烧尽成为本发明的孔径胚体，所述球体空间中的直径为0.5-1.242mm，当每个球体中存在数个棒条B后，气流的压强0.1-2MPa；第三步：然后从进料口用气压入进料膏状液A，当膏状液A充满每个球体空间时停止压入进料，压入进料的压强1-3MPa，然后将磨具放入600-900℃下烧制1-3小时后为融球体，按重量分数将10-30％三氧化二铝、30-60％二氧化硅、剩余量为碳酸铵在 500-900℃融化后用氮气快速吹入融球体及孔径表面1-2分钟后开始缓慢降常温，打开磨具卸料即为所述支撑剂。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分优选实施例，而不是全部的实施例，也基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种含滑溜水的磁控可复用压裂液减阻增粘的材料，包括功能表面活性剂分子和/或高分子中含有可控磁性的组分，磁性组分的磁性异同、磁性大小、磁性有无、磁性适应的温度、磁性快慢等都可调控，进一步地，所述磁性组分包含钴/钕锰铁硅纳米颗粒，纳米颗粒的粒径为80-160纳米，磁性组分表面裹覆化合有阴离子烯烃表面活性剂，所述键合力包括取代反应或双键加成反应结合分子物理力而成，如α-烯烃磺酸铵、脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚等通过硅氧键、醚氧键串联综合缔合力牵拉等使α-烯烃磺酸铵等表面活性剂串接裹覆于包含钕锰铁硅等磁性组分纳米颗粒的表面，功能表面活性剂如十八烷基二甲基烯丙基氯化铵、双正辛酸酯基酒石酸钠等，表面裹覆化合有阴离子烯烃型表面活性剂的A种磁性组分表面活性剂，如钕锰铁硅纳米颗粒是在120度下的强斥力型的A种磁性组分其表面裹覆α-烯烃磺酸铵，功能表面活性剂分子包含有铵型阳离子或阴子表面活性剂和表面裹覆化合有阴离子烯烃通过键合力形成分子，如十八烷基二甲基烯丙基氯化铵和表面裹覆α-烯烃磺酸铵的A种磁通过加成键合力形成分子；所述和/或高分子为高分子聚合物或植物高分子，如聚合物分子包括聚丙烯酰胺或丙烯酸钠或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或聚乙烯吡咯烷酮等，所述植物高分子包括胍胶，所述高分子聚合物分子或植物高分子链的一端和表面裹覆化合有阴离子烯烃表面活性剂的B种磁性组分通过键合力形成分子，如丙烯酰胺或丙烯酸钠和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸聚合后在丙烯酰胺的一端连接有表面裹覆α-烯烃磺酸的B种磁性成钴锰铁硅纳米颗粒，钴锰铁硅纳米颗粒是在120度下的较强斥力型的B种磁性组分，B种磁性组分的在体系条件作用下磁力易改变。

所述钴/钕锰铁硅纳米颗粒中钕锰铁硅的离子摩尔质量比例为1:1:3:2，所述钕在纳米颗粒中心，所述铁硅在纳米颗粒的外层，所述钴在B种磁性颗粒的中外层，上述设置方便构成磁控体系和磁力竞损中形成磁力阶段和磁性差，所述A种磁性组分和所述B种磁性组分的电性相同且可控、磁力发挥作用的适合温度小于300℃内且可控。通过上述不同种类的磁性组分在上述不同组分子连接的结构设计下整体的配合下实现本发明的减阻增粘材料。本发明的主剂通过分子链和分子基团在磁力的作用下形成力学网络结构，在参数性能上体现出改变水等液体的分子间的分子力，减小分子间的张力，提供粘性和弹性，抵御和修复分子结构的破坏，能通过分子内和分子间不同基团体系结构整体磁力配合发挥作用，能在特定的温度下失去力学性能以及根据不同需要调整不同磁性组分和对应的分子链连接和组成协同力学网络结构和对抗能损型结构等不同阶段和施工需要的整体互动性粘弹性网络结构，通过不同种磁性组分和不同化学基团连接设计成磁控结构能实现一定阶段条件下分子的快速溶解以及增粘(如在搅拌和不同种磁性组分磁力竞耗期间)和动态和一定温度条件功能表面活性剂基团在整体磁性力体系减弱消失过程中在整体分子基团和结构下钴锰铁硅纳米颗粒率先失磁和钕锰铁硅纳米颗粒和功能表面活性剂及其不同分子链间的作用配合下相互聚集进一步增加结构弹性体现在压裂中为减阻和携砂直到运动到底层相应的位置在底层的特定温度小整体失去磁性后功能基团部分疏水性能增加经一步降低表面张力助排，当返回底层后温度降低进一步磁化后磁性体系回复可实现至少部分液体复用回用，包含减阻增粘材料的的压裂液体中的外观上表现出增粘，减阻，助排，携砂，抗盐抗剪切，易破胶等性能。

本发明还提供一种含滑溜水的磁控控可复用压裂液减阻增粘的材料的制造方法，实施方式步骤如下；

第一步：钕锰铁硅纳米颗粒制造，其制造过程中将钕锰铁硅中各离子的摩尔质量比例按比例1:1:3:2加入，首先将10摩尔三氯化钕溶液倒入反应器中加入50mL碳酸铵，快速搅拌，然后加入氨水调节Ph至8-9反应1-3小时，加热至50℃后加入10摩尔高猛酸钾溶液反应10-30分钟，加入去离子水搅拌冲洗至PH＝6-7，将20摩尔氯化亚铁和10摩尔氯化铁溶液加入洗涤好的上述溶液中沸腾30分钟停止，然后在1-2小时内用氨水调pH值至9-10，然后加入20摩尔氟硅酸钠反应10分钟后加入1摩尔的氧化钙后用氮气气浮分离取用得到沉淀，用加入去离子水搅拌冲洗数次，真空干燥箱中干燥，即得纳米A种磁性组分的钕锰铁硅颗粒；所述钴锰铁硅纳米颗粒粒制造，其制造过程中将钕锰铁硅中各离子的摩尔质量比例按比例1:1:3:2加入，首先将20摩尔氯化亚铁和10摩尔氯化铁溶液加热沸腾 30分钟停止，然后在1-2小时内用氢氧化钠调pH值至9-10，再将10摩尔氯化钴溶液倒入反应器中加入50mL碳酸钠，然后加入盐酸调节Ph至 8-9反应1-3小时，加热至50℃后加入10摩尔高猛酸钾溶液反应10-30分钟，加入去离子水搅拌冲洗至PH＝6-7，然后加入20摩尔氟硅酸钠反应10 分钟后加入1摩尔的氧化钙后用氮气气浮分离，气浮的汽水比15-5:1，然后用泵吸取气浮设备底部的沉淀，将沉淀用加入去离子水搅拌冲洗数次，真空干燥箱中干燥，即得纳米B种磁性组分的钴锰铁硅颗粒；该方法得到的B种磁性颗粒保证的钴离子质量和处于颗粒整体的中外层位置，已完成 B种磁性颗粒在磁性体系作用是体系竞损及磁力差；通过以上方法能快捷准确的形成A和B种结构和材质的磁性颗粒，适应与本发明中的高分子物质稳定融合组成分子结构体系；

第二步：在烧杯中加入已制备好的A种磁性组分的钕锰铁硅颗粒或B 种磁性组分的钴锰铁硅颗粒加入含有阴离子烯烃表面活性剂α-烯烃磺酸铵烧杯中，加热50-70摄氏度反应3h，并在期间缓慢加入已配置好的1-5ml 氨水溶液。反应结束后挥发溶剂，并用需要的磁场磁化得到表面裹覆化合有阴离子α-烯烃磺酸铵的AB种磁性组分颗粒，通过该方法有益于实现本法中的分子基团及其分子链及分子结构的长度分子量的大小，同时该法方法得到的裹覆颗粒能使整体分子结构稳定；

第三步：将表面裹覆化合有阴离子α-烯烃磺酸铵的A种磁性组分与功能表面活性剂分子包括十八烷基二甲基烯丙基氯化铵在低温下引发聚合10-30分钟后冷冻形成含有可控磁性的组分的功能表面活性剂，将聚丙烯酰胺或丙烯酸钠或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或植物高分子通过水溶液氧化还原引发聚合成1-10万分子量的聚合物，然后加入表面裹覆化合有阴离子α-烯烃磺酸铵的B种磁性组分得到B种可控磁性的组分的功能表面活性剂，用水溶液或反向乳液加入复合引发剂后在10-60℃反应1-3小时形成(分子量在300-800)磁控控可复用压裂液减阻增粘材料。复合引发剂可用本领域公知的有机和无机1:3用量加入，将通过上述方法制备的减阻增粘材料记为wfy-01，通过上述不同阶段不同基团参与的反应的制造方法能快速实现本发明要求的分子链和分子结构，以准确发挥本发明中磁性可控和分子体系发挥作用力，实现不同阶段不同条件下的结构力学性能，至少体现压裂液中增粘，减阻，助排，携砂，抗盐抗剪切，易破胶等性能。取wfy-01样品3g加入1％的氯化钾溶液中搅拌配置1000ml,3分钟内测粘，半小时后通过、携砂、减阻、破胶、表面张力来测试其不同阶段不同基团参与的反应的制造方法能快速实现本发明要求的分子链和分子结构，以准确发挥本发明中磁性可控和分子体系发挥作用力特性，以及实现不同阶段不同条件下的结构力学性能的特性，同时用现行的聚合物压裂液稠化降阻剂记为xh-01同等条件下对比测试，见表1；

表1

通过上述对比测试可知，本发明的减阻增粘材料表现出良好的增粘，携砂、减阻、破胶、低伤害、以及良好的低表面张力特性，同等条件下性能优于聚合物压裂液稠化降阻剂，通过上述实验和表1中数据进一步表明本发明的材料和制备方法能良好的实现以下有益效果：不同种类的磁性组分在上述不同组分子连接的结构设计下整体的配合下实现本发明的减阻增粘材料。本发明的主剂通过分子链和分子基团在磁力的作用下形成力学网络结构，在参数性能上体现出改变水等液体的分子间的分子力，减小分子间的张力，提供粘性和弹性，抵御和修复分子结构的破坏，能通过分子内和分子间不同基团体系结构整体磁力配合发挥作用，能在特定的温度下失去力学性能以及根据不同需要调整不同磁性组分和对应的分子链连接和组成协同力学网络结构和对抗能损型结构等不同阶段和施工需要的整体互动性粘弹性网络结构。

一种含滑溜水的磁控控可复用压裂液，组成包括本发明中的的减阻增粘材料、具有磁性的压裂砂；具体的将包括按重量百分比将0.01-0.1％减阻增粘材料、0.1-0.5％调节剂、0.5-2％防膨剂容易剩余量的水中后在搅拌加入为水体积百分比的5-40％磁性的压裂砂可构成滑溜水的磁控控可复用压裂液；将包括按重量百分比将0.01-0.5％减阻增粘材料、0.1-0.5％调节剂、 0.5-2％防膨剂容易剩余量的水中后在搅拌加入为水体积百分比的5-40％磁性的压裂砂可构成其它磁控控可复用压裂液。

另外由于现有的材料中缺乏调控液体中离子的功能材料，严重制约化学材料领域的功能的发挥和精准性能的达到和控制，尤其是在压裂液领域，现有压裂液配液水质无法精细调或者通过简单粗放的掩蔽而无法准确实现液体性能，进一步的严重制约这压裂液返排液的循环配用，本发明还提供一种调控液体中离子的功能材料，包括由FeSi、二乙烯三胺五乙酸通过键构成点线结构，FeSi设置于结构的点的位置，包括二乙烯三胺五乙酸在内构成和设置于结构中线的位置，所述线为具有一定长度的多条自由协同摆动的长链分子构成的线。

所述组分还包括组分：乙二胺四乙酸、偶氮二甲酰胺和/或丙烯酰胺、异丁基钠黄药，包括乙二胺四乙酸、偶氮二甲酰胺和/或丙烯酰胺、带活性碳的丙烯酰胺、异丁基钠黄药在内的组分共同按活跃度参与组成所述的线；进一步的本发明可根据液体中的离子含量和种类将包括乙二胺四乙酸、偶氮二甲酰胺、丙烯酰胺在内为组分和包含二乙烯三胺五乙酸在内为组分合计算设计分子量在8000-10000为一段，然后上述两组分按顺序先后交替组合为多段以收集调控过渡元素中的离子。

本发明的功能材料通过多条固定在中心点端的摆动长链端连接的吸引抓捕收集多种金属离子的分子基团来自由的收集控制多种离子，钙离子包括：钙镁铬隔铅铜锌、其它重金属离子以及硼离子、氯离子等，通过偶氮二甲酰胺和/或丙烯酰胺、乙二胺四乙酸能使分子中点端和线段结合的更加稳定并且增加长链的自由摆动灵活度，使长链端更加多和更多方位的收集调控离子。

本发明调控液体中离子的功能材料的用法，将发明中的材料按质量百分数以0.1-1％加入装水的反应器中，在pH2-13的水溶液中，搅拌10-1小时后，在反应器底部用电磁力发生装置将该功能材料吸附分离以实现对离子的调控，本材料可用与水处理和印染食品医药卫生领域溶液中离子的调控，本材料也可用于压裂液返排液重复利用时对液体中的离子的控制来完成液体回用和再配。

本发明的优选实施例：需要说明的是本发明中的分子量在3000以上为长分子，以由FeSi通过氧化在以其为中心的表面上键合力多条短分子链的乙二胺四乙酸、偶氮二甲酰胺和/或丙烯酰胺，在酰胺后连接较长分子段的二乙烯三胺五乙酸，在二乙烯三胺五乙酸后续接段分子链的异丁基钠黄药；进一步地，可在本发明的酰胺分子段加入纳米活性碳(优选是是酰胺加入量是酰胺质量的0.3-0.5倍，通过和酰胺同时加入反应制备带活性碳的酰胺分子段)，以增加整体分子阴离子和异性电荷达到分子中的阳离子分子链端跟大的摆动度和离子控制。

以下说明本调控液体中离子的功能材料的制备方法，以下实施方式中，将纳米FeSi与偶氮二甲酰胺和乙二胺四乙酸二钠混合物按重量比计在1:3 —10的加量下在石英反应容器中加热到180-200℃并伴有氧气的条件下反应1-2小时后；第二步：降低温度至80-100℃加入是FeSi重量1-2倍的丙烯酰胺和/或带活性碳的丙烯酰胺在氮气环境下反应0.5-1小时，然后在降低温度在60-80℃下加入重量是FeSi重量比10-30倍的二乙烯三胺五乙酸在氮气环境下加入引发剂引发反应1-2小时后加入是二乙烯三胺五乙酸重量比0.1-0.3倍的异丁基钠黄药反应半小时，缓慢降温至室温得到本功能材记为wfy-02,通过以上反应制备的调控液体中离子的功能材料工艺简单，反应快速高效，功能材料性能稳定。取本发明调控液体中离子的功能材料 wfy-02称取0.5mg加入100ml含有钙镁铬隔铅铜锌硼氯离子含量分别为 500、600、1.5、1.8、2.1、10.7、1.5、30.7、26.9ug/mL后，调pH为2-13，搅拌1小时后，在反应器底部用电磁力发生装置将该功能材料吸附分离以实现对离子的调控后，并用ICAP6000电感耦合等离子发射光谱仪和LC1090岛津液相色谱仪检测上述离子含量，同时用EDTA在同等条件测试作为对比，具体的实验效果见表2；

表2

根据上表2中的数据可知，本发明的调控液体中离子的功能材料及其制备方法具有效果为：具有较好的收集控制多种离子的效果，适应于调控钙镁铬隔铅铜锌、其它重金属离子以及硼离子、氯离子等，体现出本发明材料分子中点端和线段结合的更加稳定并且具有增加长链的自由摆动灵活度的结构特性，同时同等条件下本发明的材料上述各项数据优于EDTA.

现有的压裂支撑剂不易携带，要求压裂液性能高，施工时容易脱堵，到达预定位置后增产效果不好，高增产压裂支撑剂，其组成结构包括：按质量计：三氧化二铝1-10％，三氧化二铁0.1-1％，剩余为二氧化硅，支撑剂含有多条贯穿整体结构的孔径，所述孔径的体积占支撑剂总体积的 15-30％，支撑剂整体结构外层为三氧化二铝和二氧化硅的混合物，支撑剂整体结构的内部为三氧化二铁组分。

以下说明本支撑剂的优选实施例：高增产压裂支撑剂，其组成结构包括：按质量百分书计，三氧化二铝10％，三氧化二铁1％，剩余为二氧化硅，支撑剂含有多条贯穿整体结构的孔径，所述孔径的体积占支撑剂总体积的30％，支撑剂整体结构外层为三氧化二铝和二氧化硅的混合物，支撑剂整体结构的内部为三氧化二铁组分。进一步地，所有孔径的与连接面之间的弧度60-80度，同时同一孔径在支撑剂两端出口出的弧度数对应，孔径和支撑剂表面的粗糙度为0.05～0.8。

本高增产压裂支撑剂通过表面材料形成的特定角度和光滑度的孔径，有理由压裂液分子穿过，不致使压裂液分子破坏，同时提供了压裂液分子过渡支撑力，有益于支撑剂的稳定携带，当该状态的支撑剂到达低层预定位置后，通过孔径有益于物质进出交换实现快速破胶，同时成倍的增加了油气进出的通道，由于孔径的结构和表面材质，加快了油气的进出，同时也减少了油气及其它药剂物料在孔径出的残留。

一种高增产压裂支撑剂的制备方法，第一步：按重量分数将1-10％三氧化二铝，0.1-1％三氧化二铁剩余为二氧化硅用酸溶解后加入10％聚丙烯酰胺溶液中形成膏状液A；第二步：将100-200目锯末加工成直径 0.2-0.4mm、长度0.4mm-1.24mm的锯末棒条B，在具有多个球体空间的石墨模具进料口用气流吹入锯末棒条B，当高温处理时该棒条烧尽成为本发明的孔径胚体，所述球体空间中的直径为0.5-1.242mm，当每个球体中存在数个棒条B后，气流的压强0.1-2MPa，通过给气流压强能准确快速的让3-5个棒条进入球体；第三步：然后从进料口用气压入进料膏状液A，当膏状液A充满每个球体空间时停止压入进料，压入进料的压强1-3MPa，然后将磨具放入600-900℃下烧制1-3小时后为融球体，按重量分数将 10-30％三氧化二铝、30-60％二氧化硅、剩余量为碳酸铵在500-900℃融化后用氮气快速吹入融球体及孔径表面1-2分钟后开始缓慢降常温，碳酸铵中高温过程分解促使材料体积收缩，通过上述温度和压入进料的压强以及相关工艺尺寸保证了支撑剂孔径开通，打开磨具卸料即为所述支撑剂，所述模具为两半球体式开合结构。

优选实施例：第一步：按重量分数将10％三氧化二铝，1％三氧化二铁剩余为二氧化硅用酸溶解后加入10％聚丙烯酰胺溶液中形成膏状液A，将100目锯末加工成直径0.4mm、长度1.22mm的锯末棒条B，在具有多个球体空间的石墨模具进料口用气流吹入锯末棒条B，所述球体空间中的直径1.221左右mm，当每个球体中存在数个棒条B后，气流的压强0.2MPa；第二步：然后从进料口用气压入进料膏状液A，当膏状液A充满每个球体空间时停止压入进料，压入进料的压强1.2MPa，然后将磨具放入800℃下烧制2.1小时后为融球体，按重量分数将10％三氧化二铝、60％二氧化硅、剩余量为碳酸铵在850℃融化后用氮气快速吹入融球体及孔径表面1-2 分钟后开始缓慢降常温，打开磨具卸料即为所述支撑剂，所述模具为两半球体式开合结构，通过以上方法步骤能高效快速的制备本发明中的高压增产支撑剂记为wfy-03，依据石油行业标准SY-5108/97的方法对其性能检测，同时用石英砂和陶粒在同等条件下作对比，具体结果见表3；

表3

通过表3可知，本发明的高增产支撑剂性能符合标准要求，同时密度，导流能力，光滑度等数据优于标准和同等条件下石英砂和陶粒的数据，另外通过放大镜可看出本发明支撑剂的孔径，通过以上可以体现出本发明有益效果为本高增产压裂支撑剂通过表面材料形成的特定角度和光滑度的孔径，有理由压裂液分子穿过，不致使压裂液分子破坏，同时提供了压裂液分子过渡支撑力，有益于支撑剂的稳定携带，当该状态的支撑剂到达低层预定位置后，通过孔径有益于物质进出交换实现快速破胶，同时成倍的增加了油气进出的通道，由于孔径的结构和表面材质，加快了油气的进出，同时也减少了油气及其它药剂物料在孔径通道的残留。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种调控液体中离子的功能材料，其特征在于：组分和结构包括由FeSi、二乙烯三胺五乙酸通过键构成点线结构，FeSi设置于结构的点的位置，包括二乙烯三胺五乙酸在内构成和设置于结构中线的位置，所述线为具有一定长度的多条自由协同摆动的长链分子构成的线。

2.如权利要求1所述的功能材料，其特征在于：组分还包括组分：乙二胺四乙酸、偶氮二甲酰胺和/或丙烯酰胺、异丁基钠黄药，包括乙二胺四乙酸、偶氮二甲酰胺和/或丙烯酰胺、异丁基钠黄药在内的组分共同按活跃度参与组成所述的线。

3.如权利要求2中的功能材料的制法：其特征在于：第一步：将纳米FeSi与偶氮二甲酰胺和乙二胺四乙酸二钠混合物按重量比在1:3—10的加量下在石英反应容器中加热到180-200℃并伴有氧气的条件下反应1-2小时后；第二步：其特征在于：降低温度至80-100℃加入是FeSi重量1-2倍的丙烯酰胺在氮气环境下反应0.5-1小时，然后在降低温度在60-80℃下加入重量是FeSi重量10-30倍的二乙烯三胺五乙酸在氮气环境下加入引发剂引发反应1-2小时后加入是二乙烯三胺五乙酸重量0.1-0.3倍的异丁基钠黄药反应半小时，缓慢降温至室温，即得到本发明的功能材料。