[0001] 相关
申请的交叉引用本申请要求2015年12月8日提交的美国临时申请No.62/264,703的优先权，其全部内容并入本文。
[0002] 背景在
水处理领域，诸如悬浮固体的材料通过各种方法与水分离，尤其包括沉降、粗滤、浮选、过滤、
凝结、絮凝和破乳。另外，在从水中除去悬浮固体后，它们经常必须脱水，以便它们可以进一步处理或适当处置。经处理以去除固体的液体通常具有低至几ppb的悬浮固体或分散的油，或者可能含有大量的悬浮固体或油。
[0003] 一些分离方法包括用某些聚合物处理
原水，所述聚合物使悬浮的颗粒沉降。聚合物的实例包括
水溶性聚合物，例如聚丙烯酰胺和丙烯酰胺与其它
单体的共聚物。这些聚合物可作为粉末或细碎固体商购获得，随后在它们使用时溶解在水性介质中。因为这种溶解步骤有时是耗时的并且通常需要相当昂贵的混合设备，所以有时聚合物以液体形式提供，例如分散体或油包水乳液，其中聚合物溶解在分散的水相中。
[0004] 概述本文提供了制备反相聚合物溶液的方法，包括：提供液体聚合物(LP)组合物；将LP组合物在水性
流体中反相，得到具有50至15,000ppm合成(共)聚合物浓度的反相聚合物溶液；其中反相聚合物溶液在15psi(+/-10%)下使用1.2μm
过滤器时具有1.5或更小的过滤比。LP组合物可包含：一种或多种沸点为至少100℃的疏水性液体；至少39%重量的一种或多种合成(共)聚合物；一种或多种乳化剂
表面活性剂；和一种或多种反相表面活性剂。LP组合物可包含：一种或多种沸点为至少100℃的疏水性液体；至多38%重量的一种或多种合成(共)聚合物；一种或多种乳化剂表面活性剂；和一种或多种反相表面活性剂。反相聚合物溶液可用于絮凝过程，离心过程，矿浆脱水，沉降过程，薄提升层(thin lift)脱水，破乳，
污泥脱水，原水澄清，
废水澄清，纸浆和纸制造中的排水或保留方法，采矿应用中的浮选过程，
颜色去除，农业应用，城市或工业废水处理，初级或二级工业或城市废物的澄清，
饮用水澄清，污泥堆肥，污泥的土地施用，用于
肥料施用的
造粒，释放或回收澄清水，造纸，食品废物脱水，
煤矸石脱水和增稠，
尾矿增稠，拜
耳过程应用，
发酵液的脱水和澄清，分散固体的水性悬浮液脱水，造纸厂工艺用水的脱墨，含油废水的澄清，
食品加工废物的澄清，从
纤维素原料制造纸或纸板，
土壤改良，
重新造林，侵蚀控制，
种子保护或生长，其它澄清过程，其它增稠过程，其它固液分离过程，或涉及悬浮液脱水的其它过程。在其它实施方案中，该方法可选地包括提供反相乳液形式的LP组合物，其包含：一种或多种沸点为至少100℃的疏水性液体；至多35%重量的一种或多种合成(共)聚合物；一种或多种乳化剂表面活性剂；和一种或多种反相表面活性剂。
[0005] 本文还提供了分散固体的水性悬浮液的脱水的某些示例性方法，澄清工业废水的方法，从工业废水中除去油的方法；以及用于使污泥脱水的方法。
附图说明
[0006] 图1是说明制备反相聚合物溶液的单步过程的方法
流程图。
[0007] 图2是说明制备反相聚合物溶液的两步过程的方法流程图。
[0008] 图3是说明制备反相聚合物溶液的多个过程的方法流程图。
[0009] 图4是使用1.2微米过滤器对反相聚合物溶液进行的过滤比测试的图。反相聚合物溶液(2000ppm聚合物)通过过滤比小于1.5的1.2微米过滤器，这显示出反相聚合物溶液的改善的过滤性。
[0010] 图5是反相聚合物溶液的宽
剪切速率范围内的
粘度图(合成盐水中2000ppm聚合物，在31℃下测量)。反相聚合物溶液的粘度在宽的剪切速率范围内显示出典型的剪切稀化行为。在10s-1和31℃下测量粘度为24cP。
[0011] 图6是纯LP组合物在宽剪切速率范围内的粘度图。
[0012] 图7是用三种不同剂量(50、100和150ppm)的示例性反相聚合物溶液处理稀释尾矿和未处理尾矿样品(0ppm)得到的沉降性能的图。
[0013] 图8是用三种不同剂量(50、100和150ppm)的示例性反相聚合物溶液处理稀释尾矿和未处理尾矿样品(0ppm)得到的上清液固体重量百分比的图。
[0014] 图9是用示例性反相聚合物溶液(600ppm)处理尾矿样品和未处理尾矿样品得到的毛细管吸入时间(Capillary Suction Time) (CST)和浓缩固体(Centrate Solids)相对剂量的图。
[0015] 详细说明本文提供了包含合成聚合物(例如丙烯酰胺(共)聚合物)的液体聚合物(LP)组合物，以及通过在水性流体中将这些LP组合物反相来制备反相聚合物溶液的方法。还提供了在各种应用中使用这些反相聚合物溶液的方法，包括絮凝过程，离心过程，矿浆脱水，沉降过程，薄提升层(thin lift)脱水，破乳，污泥脱水，原水澄清，废水澄清，纸浆和纸制造中的排水或保留过程，采矿应用中的浮选过程，颜色去除，农业应用，城市或工业废水处理，初级或二级工业或城市废物的澄清，饮用水澄清，污泥堆肥，污泥的土地施用，用于肥料施用的造粒，释放或回收澄清水，造纸，食品废物脱水，煤矸石脱水和增稠，尾矿增稠，拜耳过程应用，发酵液的脱水和澄清，分散固体的水性悬浮液脱水，造纸厂工艺用水的脱墨，含油废水的澄清，食品加工废物的澄清，从
纤维素原料制造纸或纸板，
土壤改良，重新造林，侵蚀控制，种子保护或生长，其它澄清过程，其它增稠过程，其它固液分离过程，或涉及悬浮液脱水的其它过程。出于包括
权利要求的本公开的目的，过滤比(FR)可以使用1.2微米过滤器在15psi(15psi的正或负10%)下在环境
温度(例如，25℃)下测定。1.2微米过滤器的直径可以为47毫米或90毫米，过滤比可以计算为180到200毫升反相聚合物溶液的过滤时间除以60到80毫升反相聚合物溶液的过滤时间的比例。
[0016] 出于包括权利要求的本公开的目的，要求反相聚合物溶液具有1.5或更小的FR。
[0017] 常规反相乳液聚合物的反相可能具有挑战性。为了在许多应用中使用，需要反相乳液聚合物组合物的快速和完全反相。例如，对于许多应用，需要快速和连续的反相和溶解(例如，在5分钟或更短时间内完全反相和溶解)。对于某些应用，可能希望在短时间内(例如，小于5分钟)于在线系统中将乳液或LP完全反相和溶解至终浓度为500-5000ppm。
[0018] 通常用于确定乳液或LP性能的一种测试包括测量给定体积/浓度的溶液流过过滤器所花费的时间，通常称为过滤商或过滤比(“FR”)。例如，美国
专利No. 8,383,560描述了过滤比测试方法，该方法测量含有1000ppm活性聚合物的给定体积的溶液流过过滤器所花费的时间。将溶液装入加压至2巴的室中，过滤器的直径为47毫米，孔径为5微米。测量获得100ml(t100ml)、200ml(t200ml)和300ml(t300ml)滤液所需的时间。这些值用于计算FR，由下面的公式表示：
FR通常表示聚合物溶液堵塞过滤器两个相等连续体积的能
力。通常，较低的FR表示更好的性能。美国专利No. 8,383,560(通过引用并入本文)解释了使用该方法的理想FR小于
1.5。
[0019] 然而，使用该测试方法提供所需结果的聚合物组合物不一定提供可接受的工业性能。使用较小孔径(即，相同过滤比测试方法，除了用直径为47毫米和孔径为1.2微米的过滤器代替上述过滤器之外)和较低的压力(15psi)的改进的过滤比测试方法提供更好的筛选方法。通过本文所述方法制备的反相聚合物溶液可以提供使用1.2微米过滤器的1.5或更小的FR。本文所述的反相组合物适用于各种工业应用。
[0020] LP组合物LP组合物可包含分散或乳化在一种或多种疏水性液体中的一种或多种合成(共)聚合物(例如，一种或多种丙烯酰胺(共)聚合物)。在一些实施方案中，LP组合物可进一步包含一种或多种乳化表面活性剂和一种或多种反相表面活性剂。在一些实施方案中，LP组合物可进一步包含少量水。例如，LP组合物可进一步包含小于10%重量(例如，小于5%重量，小于4%重量，小于3%重量，小于2.5%重量，小于2%重量或小于1%重量)的水，基于LP组合物的所有组分的总重量计。在某些实施方案中，LP组合物可以是无水的或基本上无水的(即，基于组合物的总重量，组合物可包含小于0.5%重量的水)。LP组合物可任选地包含一种或多种其它组分，该组分不显著降低组合物的所需性能或活性。本领域普通技术人员将理解如何适当地配制LP组合物以提供必要或所需的特征或性质。
[0021] 在一些实施方案中，LP组合物可包含一种或多种沸点为至少100℃的疏水性液体；至少39%重量的一种或多种合成(共)聚合物(例如丙烯酰胺-(共)聚合物)；一种或多种乳化剂表面活性剂；和一种或多种反相表面活性剂。
[0022] 在一些实施方案中，LP组合物可包含一种或多种沸点为至少100℃的疏水性液体；至少39%重量的一种或多种丙烯酰胺-(共)聚合物颗粒；一种或多种乳化剂表面活性剂；和一种或多种反相表面活性剂。在某些实施方案中，当组合物在水性流体中完全反相时，该组合物提供具有1.5或更小的过滤比(FR)(1.2微米过滤器)的反相聚合物溶液。在某些实施方案中，反相聚合物溶液可包含约50至约15,000ppm，约500至约5000ppm(例如，500至
3000ppm)的活性聚合物，并且在约20至约40℃具有至少10cP，或至少20cP的粘度。在示例性实施方案中，当LP组合物在水性溶液中反相，提供具有约50至约15,000ppm，约500至约
5000ppm，或约500至约3000ppm活性聚合物浓度的反相聚合物溶液时，该反相聚合物溶液具有在约40℃下至少约10cP，或至少约20cP的粘度，和约1.5或更低的FR1.2(1.2微米过滤器)。
[0023] 在示例性实施方案中，当LP组合物在水性溶液中反相，提供具有约50至约15,000ppm，约500至约5000ppm，或约500至约3000ppm活性聚合物浓度的反相聚合物溶液时，该反相聚合物溶液具有在约30℃下至少约10cP，或至少约20cP的粘度，和约1.5或更低的FR1.2(1.2微米过滤器)。
[0024] 在示例性实施方案中，当LP组合物在水性溶液中反相，提供具有约50至约15,000ppm，约500至约5000ppm，或约500至约3000ppm活性聚合物浓度的反相聚合物溶液时，该反相聚合物溶液具有在约25℃下至少约10cP，或至少约20cP的粘度，和约1.5或更低的FR1.2(1.2微米过滤器)。
[0025] 在示例性实施方案中，当LP组合物在水性溶液中反相，提供具有约50至约15,000ppm，约500至约5000ppm，或约500至约3000ppm活性聚合物浓度的反相聚合物溶液时，该反相聚合物溶液具有在约40℃下至少约10cP，或至少约20cP的粘度，和约1.1至约1.3的FR1.2(1.2微米过滤器)。
[0026] 在示例性实施方案中，当LP组合物在水性溶液中反相，提供具有约50至约15,000ppm，约500至约5000ppm，或约500至约3000ppm活性聚合物浓度的反相聚合物溶液时，该反相聚合物溶液具有在约30℃下至少约10cP，或至少约20cP的粘度，和约1.1至约1.3的FR1.2(1.2微米过滤器)。
[0027] 在示例性实施方案中，当LP组合物在水性溶液中反相，提供具有约50至约15,000ppm，约500至约5000ppm，或约500至约3000ppm活性聚合物浓度的反相聚合物溶液时，该反相聚合物溶液具有在约25℃下至少约10cP，或至少约20cP的粘度，和约1.1至约1.3的FR1.2(1.2微米过滤器)。
[0028] 在示例性实施方案中，当LP组合物在水性溶液中反相，提供具有约50至约15,000ppm，约500至约5000ppm，或约500至约3000ppm活性聚合物浓度的反相聚合物溶液时，该反相聚合物溶液具有在约40℃下至少约10cP，或至少约20cP的粘度，和约1.2或更低的FR1.2(1.2微米过滤器)。
[0029] 在示例性实施方案中，当LP组合物在水性溶液中反相，提供具有约50至约15,000ppm，约500至约5000ppm，或约500至约3000ppm活性聚合物浓度的反相聚合物溶液时，该反相聚合物溶液具有在约30℃下至少约10cP，或至少约20cP的粘度，和约1.2或更低的FR1.2(1.2微米过滤器)。
[0030] 在示例性实施方案中，当LP组合物在水性溶液中反相，提供具有约50至约15,000ppm，约500至约5000ppm，或约500至约3000ppm活性聚合物浓度的反相聚合物溶液时，该反相聚合物溶液具有在约25℃下至少约10cP，或至少约20cP的粘度，和约1.2或更低的FR1.2(1.2微米过滤器)。
[0031] 在一些实施方案中，LP组合物在反相之前可包含小于10%重量(例如，小于7%重量，小于5%重量，小于4%重量，小于3%重量，小于2.5%重量，小于2%重量，或小于1%重量)的水，基于LP组合物的所有组分的总重量计。在某些实施方案中，LP组合物在反相之前包含1%重量至10%重量的水，或1%重量至5%重量的水，基于组合物的所有组分的总量计。
[0032] 在一些实施方案中，LP组合物的0.1%溶液的溶液粘度(SV)可以大于3.0cP，或大于5cP，或大于7cP。可以至少部分地基于反相聚合物溶液的预期活性聚合物浓度来选择LP组合物的SV，以提供反相聚合物溶液的所需性能特性。例如，在某些实施方案中，当反相的组合物意图具有约2000ppm的活性聚合物浓度时，理想的是LP组合物的0.1%溶液的SV在7.0至
8.6的范围内，因为在这个水平上，反相溶液具有所需的F.R.和粘度性质。具有较低或较高SV范围的液体聚合物组合物仍可提供所需的结果，但可能需要改变反相组合物的活性聚合物浓度以获得所需的F.R.和粘度性质。例如，如果液体聚合物组合物具有较低的SV范围，则可能需要增加反相组合物的活性聚合物浓度。
[0033] 在一些实施方案中，LP组合物可包含分散在一种或多种疏水性液体中的一种或多种合成(共)聚合物(例如，一种或多种丙烯酰胺(共)聚合物)。在这些实施方案中，LP组合物可包含至少39%重量的聚合物(例如，至少40%重量，至少45%重量，至少50%重量，至少55%重量，至少60%重量，至少65%重量，至少70%重量，或至少75%重量)，基于组合物的所有组分的总量。在一些实施方案中，LP组合物可包含80%重量或更少的聚合物(例如，75%重量或更少，70%重量或更少，65%重量或更少，60%重量或更少，55%重量或更少，50%重量或更少，45%重量或更少，或40%重量或更少)，基于组合物的所有组分的总量。
[0034] 在这些实施方案中，LP组合物可包含一定量的聚合物，其范围从上述任何最小值到上述任何最大值。例如，在一些实施方案中，LP组合物可包含39%重量至80%重量的聚合物(例如，39%重量至60%重量的聚合物，或39%重量至50%重量的聚合物)，基于组合物的总重量。
[0035] 在一些实施方案中，LP组合物可包含在一种或多种疏水性液体中乳化的一种或多种合成(共)聚合物(例如，一种或多种丙烯酰胺(共)聚合物)。在这些实施方案中，LP组合物可包含至少10%重量的聚合物(例如，至少15%重量，至少20%重量，至少25%重量，或至少30%重量)，基于组合物的所有组分的总量。在一些实施方案中，LP组合物可包含小于38%重量的聚合物(例如，小于35%重量，小于30%重量，小于25%重量，小于20%重量，或小于15%重量)，基于组合物的所有组分的总量。
[0036] 在这些实施方案中，LP组合物可包含一定量的聚合物，其范围从上述任何最小值到上述任何最大值。例如，在一些实施方案中，LP组合物可包含10%至38%重量的聚合物(例如，15%至38%重量的聚合物，15%至30%重量的聚合物，15%至35%重量的聚合物，20%至30%重量的聚合物，或20%至35%重量的聚合物)，基于组合物的总重量。
[0037] 如本文所用，术语“至多”表示存在至少一些提及的组分。
[0038] 在示例性实施方案中，反相聚合物溶液在约25℃下具有大于约10cP的粘度。在示例性实施方案中，反相聚合物溶液在约25℃下的粘度为约10cP至约35cP，约15至约30，约20至约35，或约20至约30。在示例性实施方案中，反相聚合物溶液在约30℃下具有大于约10cP的粘度。在示例性实施方案中，反相聚合物溶液在约30℃下的粘度范围为约10cP至约30cP、约15cP至约30cP、约15cP至约25cP、约25cP至约30cP、约15cP至约22cP、约20cP至约30cP、约25cP至约35cP。在示例性实施方案中，反相聚合物溶液在约40℃下具有大于约10cP的粘度。
在示例性实施方案中，反相聚合物溶液在约40℃的粘度范围为约10cP至约35cP、约15cP至约35cP、约15cP至约25cP、约15cP至约22cP、约20cP至约30cP。
[0039] 在示例性实施方案中，当LP组合物在水性溶液中反相时，提供具有约1.1至约1.4，约1.1至约1.35，约1.0至约1.3，或约1.1至约1.3的FR1.2的反相聚合物溶液。
[0040] 在示例性实施方案中，反相的LP组合物具有约1.5或更低，约1.4或更低，约1.3或更低，约1.2或更低，或约1.1或更低的FR1.2(1.2微米过滤器)。在示例性实施方案中，反相的LP组合物具有约1.5或更低，约1.4或更低，约1.3或更低，约1.2或更低，或约1.1或更低的FR5(5微米过滤器)。在示例性实施方案中，反相的LP组合物具有约1.2或更低的FR1.2和约1.2或更低的FR5。
[0041] 在示例性实施方案中，反相聚合物溶液的FR1.2为约1.5或更低，约1.4或更低，约1.3或更低，约1.2或更低，或约1.1或更低。在示例性实施方案中，反相聚合物溶液的FR5为约1.5或更低，约1.4或更低，约1.3或更低，约1.2或更低，或约1.1或更低。在其它实施方案中，反相聚合物溶液的FR5为约1.5或更低，FR1.2为约1.5或更低。
[0042] 疏水性液体在一些实施方案中，LP组合物可包含一种或多种疏水性液体。在一些情况下，所述一种或多种疏水性液体可以是有机疏水性液体。在一些实施方案中，所述一种或多种疏水性液体各自具有至少100℃(例如，至少135℃，或至少180℃)的沸点。如果有机液体具有沸程，则术语“沸点”是指沸程的下限。
[0043] 在一些实施方案中，所述一种或多种疏水性液体可以是脂族
烃、芳族烃或其混合物。疏水性液体的实例包括但不限于与水不混溶的
溶剂，例如链烷烃、环烷烃、芳烃、烯烃、油、稳定表面活性剂及其混合物。链烷烃可以是饱和的、直链或支化的链烷烃。合适的芳烃的实例包括但不限于
甲苯和二甲苯。在某些实施方案中，疏水性液体可包含油，例如
植物油，例如
大豆油、
菜籽油、低芥酸菜籽油或其组合，以及由几种油菜植物中任意种的种子产生的任何其它油。
[0044] 在一些实施方案中，反相乳液或LP组合物中所述一种或多种疏水性液体的量为20%至60%，25%至54%，或35%至54%重量，基于LP组合物的所有组分总量。
[0045] 合成(共)聚合物在一些实施方案中，LP组合物包含一种或多种合成(共)聚合物，例如一种或多种含丙烯酰胺的(共)聚合物。如本文所用，术语“聚合物”，“多种聚合物”，“聚合的”和类似术语以如本领域技术人员所理解的其普通含义使用，因此可在本文中用于指代或描述含有重复单元的大分子(或这类分子的组)。聚合物可以以各种方式形成，包括通过单体聚合和/或通过化学改性前体聚合物的一种或多种重复单元。聚合物可以是“均聚物”，其包含通过例如聚合特定单体形成的基本相同的重复单元。聚合物也可以是“共聚物”，其包含通过例如共聚两种或更多种不同单体和/或通过化学改性前体聚合物的一种或多种重复单元形成的两种或更多种不同的重复单元。术语“三元共聚物”在本文中可用于指含有三种或更多种不同重复单元的聚合物。如本文所用的术语“聚合物”旨在包括聚合物的酸形式及其各种盐。
[0046] 在一些实施方案中，所述一种或多种合成(共)聚合物包含水溶性合成(共)聚合物。合适的合成(共)聚合物的实例包括
丙烯酸类聚合物，例如聚丙烯酸，聚丙烯酸酯，部分
水解的丙烯酸酯，取代的聚丙烯酸，例如聚甲基丙烯酸和聚甲基丙烯酸酯，聚丙烯酰胺，部分水解的聚丙烯酰胺，和聚丙烯酰胺衍
生物，如丙烯酰胺叔丁基磺酸(ATBS)；不饱和
羧酸如丙烯酸或甲基丙烯酸与烯烃如乙烯、丙烯和丁烯及其
氧化物的共聚物；不饱和二元酸和酸酐如
马来酸酐的聚合物；乙烯基聚合物，如聚乙烯醇(PVA)、N-乙烯基吡咯烷
酮和聚苯乙烯磺酸盐；及其共聚物，例如这些聚合物与单体如乙烯，丙烯，苯乙烯，甲基苯乙烯和环氧烷的共聚物。在一些实施方案中，所述一种或多种合成(共)聚合物可包含聚丙烯酸(PAA)，聚丙烯酰胺(PAM)，丙烯酰胺叔丁基磺酸(ATBS)(或AMPS：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)，N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)，聚乙烯醇(PVA)，或任何这些聚合物的共混物或共聚物。共聚物可以由上述任何组合制成，例如NVP和ATBS的组合。
[0047] 在一些实施方案中，所述一种或多种合成(共)聚合物可包含丙烯酰胺(共)聚合物。在一些实施方案中，所述一种或多种丙烯酰胺(共)聚合物包含水溶性丙烯酰胺(共)聚合物。在各种实施方案中，相对于(共)聚合物中所有单体单元的总量，丙烯酰胺(共)聚合物包含至少30%重量，或至少50%重量的丙烯酰胺单元。
[0048] 任选地，丙烯酰胺-(共)聚合物除丙烯酰胺外还可包含至少一种另外的单体。在一些实施方案中，所述另外的单体可以是水溶性的，烯键式不饱和的，特别是单烯键式不饱和的单体。合适的另外的水溶性单体包括可以任何比例与水混溶的单体，但足以使单体在水相中充分溶解以与丙烯酰胺共聚合。在一些情况下，这些另外的单体在室温下在水中的
溶解度可以是至少50g/L(例如，至少150g/L，或至少250 g/L)。
[0049] 其它合适的水溶性单体可包含一个或多个亲水基团。亲水基团可以是，例如，包含一个或多个选自O-，N-，S-和P-
原子的原子的官能团。这些官能团的实例包括羰基>C-O，醚基-O-，特别是聚环氧乙烷基团-(CH2-CH2-O-)n-，其中n优选为1至200的数，羟基-OH，酯基-C(O)O-，伯、仲或叔
氨基，铵基团，酰胺基-C(O)-NH-或酸基如羧基-COOH，磺酸基-SO3H，膦酸基-PO3H2或
磷酸基-OP(OH)3。
[0050] 包含酸基的单烯键式不饱和单体的实例包括包含-COOH基团的单体，例如丙烯酸或甲基丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、马来酸或富马酸，包含磺酸基团的单体，例如乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-甲基丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺基丁磺酸、3-丙烯酰胺基-3-甲基丁磺酸或2-丙烯酰胺基-2,4,4-三甲基戊磺酸，或包含膦酸基团的单体，例如乙烯基膦酸、烯丙基膦酸、N-(甲基)丙烯酰胺基烷基膦酸或(甲基)丙烯酰氧基烷基膦酸。当然，单体可以用作盐。
[0051] 聚丙烯酰胺共聚物中的-COOH基团不仅可以通过共聚丙烯酰胺和包含-COOH基团的单体获得，而且可以通过在聚合后水解-COOH基团的衍生物获得。例如，丙烯酰胺的酰胺基团-CO-NH2可水解，从而产生-COOH基团。
[0052] 还要提及的是丙烯酰胺的衍生物，例如N-烷基丙烯酰胺和N-烷基季铵丙烯酰胺，其中烷基是C2-C28；N-甲基(甲基)丙烯酰胺，N,N'-二甲基(甲基)丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺；N-乙烯基衍生物，如N-乙烯基甲酰胺，N-乙烯基乙酰胺，N-乙烯基吡咯烷酮或N-乙烯基己内酰胺；和乙烯基酯，如
甲酸乙烯酯或乙酸乙烯酯。N-乙烯基衍生物可以在聚合后水解成乙烯基胺单元，乙烯基酯衍生物可以在聚合后水解成乙烯基醇单元。
[0053] 其它实例单体包括含有羟基和/或醚基的单体，例如(甲基)丙烯酸羟乙酯，(甲基)丙烯酸羟丙酯，烯丙醇，羟基乙烯基乙基醚，羟基乙烯基丙基醚，羟基乙烯基丁基醚或聚环氧乙烷(甲基)丙烯酸酯。
[0054] 其它实例单体是具有铵基的单体，即具有阳离子基团的单体。实例包括3-三甲基铵丙基丙烯酰胺或2-三甲基铵乙基(甲基)丙烯酸酯的盐，例如相应的氯化物，如3-三甲基铵丙基丙烯酰胺氯化物(DIMAPAQUAT)和2-三甲基铵乙基甲基丙烯酸酯氯化物(MADAME-QUAT)。
[0055] 其它实例单体包括可引起(共)聚合物疏水缔合的单体。除了乙烯基和亲水部分外，这些单体还包括疏水部分。此类单体公开于例如WO2012/069477中，其通过引用整体并入本文。
[0056] 在某些实施方案中，所述一种或多种丙烯酰胺-(共)聚合物中的每一种可任选地包含交联单体，即包含多于一个可聚合基团的单体。在某些实施方案中，基于所有单体的量，所述一种或多种丙烯酰胺-(共)聚合物可任选地包含小于0.5%或0.1%重量的量的交联单体。
[0057] 在实施方案中，所述一种或多种丙烯酰胺-(共)聚合物中的每一种包含至少一种包含酸基的单烯键式不饱和单体，例如包含至少一个选自-COOH、-SO3H或-PO3H2的基团的单体。此类单体的实例包括但不限于丙烯酸，甲基丙烯酸，乙烯基磺酸，烯丙基磺酸或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，特别优选丙烯酸和/或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，最优选丙烯酸或其盐。基于所有单体的量，这种包含酸基的单体的量可以为0.1%至70%，1%至50%，或10%至50%重量。
[0058] 在实施方案中，所述一种或多种丙烯酰胺-(共)聚合物中的每一种包含50%至90%重量的丙烯酰胺单元和10%至50%重量的丙烯酸单元和/或它们各自的盐，基于构成共聚物的所有单体的总重量。在实施方案中，所述一种或多种丙烯酰胺-(共)聚合物中的每一种包含60%至80%重量的丙烯酰胺单元和20%至40%重量的丙烯酸单元，基于构成共聚物的所有单体的总重量。
[0059] 在一些实施方案中，所述一种或多种合成(共)聚合物(例如，所述一种或多种丙烯酰胺(共)聚合物)为颗粒形式，其分散在乳液或LP中。在一些实施方案中，所述一种或多种合成(共)聚合物的颗粒可具有0.4μm至5μm，或0.5μm至2μm的平均粒径。平均粒径是指通过激光衍射分析测量的粒径分布的d50值(数均)。
[0060] 在一些实施方案中，所述一种或多种合成(共)聚合物(例如，所述一种或多种丙烯酰胺(共)聚合物)可具有5,000,000 g/mol至30,000,000 g/mol；10,000,000 g/mol至25,000,000 g/mol；或15,000,000 g/mol至25,000,000 g/mol的重均分子量(Mw)。
[0061] 在一些实施方案中，LP组合物可包含分散在一种或多种疏水性液体中的一种或多种合成(共)聚合物(例如，一种或多种丙烯酰胺(共)聚合物)。在这些实施方案中，LP组合物中所述一种或多种合成(共)聚合物(例如，一种或多种丙烯酰胺(共)聚合物)的量可以为至少39%重量，基于组合物的总重量。在这些实施方案的一些中，LP组合物中所述一种或多种合成(共)聚合物(例如，一种或多种丙烯酰胺-(共)聚合物)的量可以为39%重量至80%重量，或40%重量至60%重量，或45%重量至55%重量，基于组合物的所有组分的总量(稀释前)。在一些实施方案中，LP组合物中所述一种或多种合成(共)聚合物(例如，一种或多种丙烯酰胺-(共)聚合物)的量为39%, 40%, 41%, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%或更高，按重量计，基于组合物的所有组分的总量(稀释前)。
[0062] 在一些实施方案中，LP组合物可包含在一种或多种疏水性液体中乳化的一种或多种合成(共)聚合物(例如，一种或多种丙烯酰胺(共)聚合物)。在这些实施方案中，LP组合物中所述一种或多种合成(共)聚合物(例如，一种或多种丙烯酰胺(共)聚合物)的量可小于35%重量，或小于30%重量，基于组合物的总重量。在这些实施方案的一些中，LP组合物中所述一种或多种合成(共)聚合物(例如，一种或多种丙烯酰胺-(共)聚合物)的量可以为10%重量至35%重量，或15%重量至30%重量，或20%重量至30%重量，基于组合物的所有组分的总量(稀释前)。在一些实施方案中，LP组合物中所述一种或多种合成(共)聚合物(例如，一种或多种丙烯酰胺-(共)聚合物)的量为35%, 34%, 33%, 32%, 31%, 30%, 29%, 28%, 27%,
26%, 25%, 24%, 23%, 22%, 21%, 20%, 19%, 18%, 17%, 16%, 15%, 14%, 13%, 12%,
11%或更少，按重量计，基于组合物的所有组分的总量(稀释前)。
[0063] 乳化表面活性剂在一些实施方案中，LP组合物可包含一种或多种乳化表面活性剂。在一些实施方案中，所述一种或多种乳化表面活性剂是能够稳定油包水乳液的表面活性剂。乳液中的乳化表面活性剂尤其降低了水与水不混溶液体之间的界面
张力，从而有利于形成油包水型聚合物乳液。本领域已知通过使用所谓的“HLB值”(亲水-亲油平衡)来描述表面活性剂稳定油包水乳液或水包油乳液的能力。HLB值通常是0到20的数字。在具有低HLB值的表面活性剂中，分子的亲脂性部分占优势，因此它们通常是良好的油包水乳化剂。在具有高HLB值的表面活性剂中，分子的亲水部分占优势，因此它们通常是良好的水包油乳化剂。在一些实施方案中，所述一种或多种乳化表面活性剂是HLB值为2至10的表面活性剂，或HLB值为2至10的表面活性剂的混合物。
[0064] 合适的乳化表面活性剂的实例包括但不限于脱水山梨糖醇酯，特别是具有C12-C18基团的脱水山梨糖醇单酯，例如脱水山梨糖醇单月桂酸酯(HLB约8.5)，脱水山梨糖醇单棕榈酸酯(HLB约7.5)，脱水山梨糖醇单
硬脂酸酯(HLB约4.5)，脱水山梨糖醇单油酸酯(HLB约4)；具有超过一个酯基的脱水山梨糖醇酯，如脱水山梨糖醇三硬脂酸酯(HLB约2)，脱水山梨糖醇三油酸酯(HLB约2)；具有1-4个亚乙氧基的乙氧基化脂肪醇，例如聚氧乙烯(4)十二烷基醚(HLB值约9)，聚氧乙烯(2)十六烷基醚(HLB值约5)，和聚氧乙烯(2)油基醚(HLB值约4)。
[0065] 示例性乳化表面活性剂包括但不限于HLB值为2至10(例如，小于7)的乳化剂。合适的此类乳化剂包括脱水山梨糖醇酯，邻苯二甲酸酯，
脂肪酸甘油酯，甘油酯，以及上述的乙氧基化形式和任何其它熟知的相对低的HLB乳化剂。这类化合物的实例包括脱水山梨糖醇单油酸酯，油酸与异丙醇酰胺的反应产物，邻苯二甲酸十六烷基酯钠，邻苯二甲酸癸基酯钠，脱水山梨糖醇硬脂酸酯，
蓖麻油酸，氢化蓖麻油酸，月桂酸甘油单酯，硬脂酸甘油单酯，油酸甘油二酯，12-羟基硬脂酸的甘油三酯，蓖麻油酸的甘油三酯，及其每摩尔
基础(basic)乳化剂含有1-10摩尔环氧乙烷的其乙氧基化形式。因此，可以使用任何乳化剂，其将允许形成初始乳液并在聚合反应期间稳定乳液。乳化表面活性剂的实例还包括改性聚酯表面活性剂，酸酐取代的乙烯共聚物，N,N-二烷醇取代的脂肪酰胺和
牛脂胺乙氧基化物。
[0066] 在实施方案中，反相乳液或LP组合物包含0%至5%重量(例如，0.05%至5%，0.1%至5%，或0.5%至3%重量)的所述一种或多种乳化表面活性剂，基于组合物的总重量。这些乳化表面活性剂可以单独使用或混合使用。在一些实施方案中，反相乳液或LP组合物可包含小于5%重量(例如，小于4%重量，或小于3%重量)的所述一种或多种乳化表面活性剂，基于组合物总重量。
[0067] 工艺稳定剂在一些实施方案中，LP组合物可任选地包含一种或多种工艺稳定剂。该工艺稳定剂旨在稳定聚丙烯酰胺-(共)聚合物颗粒在有机疏水相中的分散，并且任选地还在液体聚合物组合物聚合或处理之前和过程中稳定有机疏水性液体中水性单体相的小滴。术语“稳定化”是以通常的方式指
试剂防止分散体聚集和絮凝。
[0068] 工艺稳定剂可以是任何稳定剂，其包括旨在实现这种稳定化的表面活性剂。在一个示例性实施方案中，该工艺稳定剂可以是低聚或聚合表面活性剂。由于事实上低聚和聚合表面活性剂可具有许多锚定基团，因此它们在颗粒表面上非常强烈地吸收，此外低聚物/聚合物能够在颗粒表面上形成致密的空间阻挡层，从而防止聚集。这种低聚或聚合表面活性剂的数均分子量Mn可以是例如500至60,000g/mol(例如，500至10,000g/mol，或1,000至5,000g/mol)。用于稳定聚合物分散体的合适的低聚和/或聚合表面活性剂是本领域技术人员已知的。这种稳定聚合物的实例包括但不限于含有包含亲水和疏水嵌段的两亲性嵌段共聚物，包含疏水和亲水单体的两亲性共聚物和包含疏水主链和亲水
侧链或者亲水主链和疏水侧链的两亲性梳形聚合物。
[0069] 两亲性嵌段共聚物的实例包括嵌段共聚物，其包含疏水嵌段，所述疏水嵌段包含烷基丙烯酸酯，该烷基丙烯酸酯具有较长烷基链，例如C6至C22烷基链，例如(甲基)丙烯酸己酯，(甲基)丙烯酸2-乙基己酯，(甲基)丙烯酸辛酯，(甲基)丙烯酸十二烷基酯，(甲基)丙烯酸十六烷基酯或(甲基)丙烯酸十八烷基酯。亲水嵌段可包括亲水单体，例如丙烯酸、甲基丙烯酸或乙烯基吡咯烷酮。
[0070] 反相表面活性剂在一些实施方案中，LP组合物任选地可包含一种或多种反相表面活性剂。在一些实施方案中，所述一种或多种乳化表面活性剂是可用于在将反相乳液或LP组合物与水性流体混合后
加速反相组合物(例如，反相(共)聚合物溶液)形成的表面活性剂。
[0071] 合适的反相表面活性剂是本领域已知的，包括例如包含烃基和具有足够亲水性的聚亚烷基氧基的非离子表面活性剂。在一些情况下，可以使用由通式R1—O—(CH(R2)—CH2—O)nH (I) 定义的非离子表面活性剂，其中R1是C8-C22-烃基，例如脂族C10-C18-烃基，n是≥4，优选≥6的数，R2是H、甲基或乙基，条件是至少50%的基团R2是H。这些表面活性剂的实例包括基于C10-C18-醇，例如C12/14-、C14/18-或C16/18-脂肪醇, C13-或C13/15-氧代醇的聚乙氧基化物。可以通过选择乙氧基的数量来调整HLB值。具体实例包括含有4至14个亚乙基氧基的十三烷醇乙氧基化物(例如，十三烷醇-8EO(HLB值约13-14))或C12/14脂肪醇乙氧基化物(例如，C12/14·8 EO (HLB-值约13))。乳化表面活性剂的实例还包括改性聚酯表面活性剂，酸酐取代的乙烯共聚物，N,N-二烷醇取代的脂肪酰胺和牛脂胺乙氧基化物。
[0072] 其它合适的反相表面活性剂包括阴离子表面活性剂，例如包含磷酸酯或膦酸基团的表面活性剂。
[0073] 在一些实施方案中，所述一种或多种反相表面活性剂可包含聚氧乙烯山梨糖醇四油酸酯，C12-14支链乙氧基化醇，聚乙二醇单油酸酯。在某些实施方案中，所述一种或多种反相表面活性剂可包含1至20摩尔%的聚氧乙烯山梨糖醇四油酸酯，60至80摩尔%的C12-14支链乙氧基化醇和约15至约25摩尔%的聚乙二醇单油酸酯。
[0074] 在一些实施方案中，基于反相乳液或LP组合物中所有组分的总量，反相乳液或LP组合物中所述一种或多种反相表面活性剂的量为1%至10%(例如，1%至5%)重量。
[0075] 在某些实施方案中，在制备包含分散在一种或多种疏水性液体中的所述一种或多种丙烯酰胺(共)聚合物和任选地所述一种或多种乳化表面活性剂的组合物之后，可以将所述一种或多种反相表面活性剂直接加入到反相乳液或LP组合物中(即，从制造
位置转移到使用位置的反相乳液或液体分散聚合物组合物已经包括所述一种或多种反相表面活性剂)。在另一个实施方案中，可以在使用位置(例如，在离岸生产地点)将所述一种或多种反相表面活性剂加入到反相乳液或LP组合物中。
[0076] 其它组分可以将任选的其它组分添加到反相乳液或LP组合物中。这些组分的实例包括自由基清除剂，氧清除剂，螯合剂，
杀生物剂，稳定剂或牺牲剂。
[0077] LP组合物的制备LP组合物可以按照以下程序合成。
[0078] 在第一步中，可以使用本领域技术人员已知的程序合成丙烯酰胺-(共)聚合物的反相乳液(油包水乳液)。这种反相乳液可以通过聚合在疏水油相中乳化的丙烯酰胺和其它单体如水溶性烯键式不饱和单体的水性溶液来获得。在随后的步骤中，这种反相乳液中的水可以减少至小于10%，或小于5%重量的量。合适的技术描述于例如美国专利No. 4,052,353, 美国专利No. 4,528,321, 或DE 24 19 764 A1，其各自通过引用整体并入本文。
[0079] 对于聚合，可以制备包含丙烯酰胺和任选的其它单体的水性单体溶液。丙烯酰胺在室温下是固体，且含有约50%重量丙烯酰胺的水性溶液是可商购的。如果使用具有酸性基团的单体如丙烯酸，则可以通过加入水性
碱如氢氧化钠水溶液来中和酸性基团。水性溶液中所有单体的浓度通常应为单体溶液所有组分总量的10%至60%重量，或30%至50%，或35%至45%重量。
[0080] 丙烯酰胺和单体的水性溶液可以使用一种或多种乳化表面活性剂在所述一种或多种疏水性液体中乳化。所述一种或多种乳化表面活性剂可以加入混合物中，或者可以在之前加入单体溶液或疏水性液体中。除所述一种或多种乳化表面活性剂外，还可以使用其它表面活性剂，例如稳定表面活性剂。乳化可以通常的方式进行，例如，通过搅拌混合物。
[0081] 在形成乳液后，可以通过向乳液中加入用于自由基聚合的油溶性和/或水溶性引发剂来引发聚合。引发剂可以溶解在水或水混溶性
有机溶剂中，例如醇。它也可以作为乳液加入。示例性的聚合引发剂包括有机过氧化物，例如叔丁基氢过氧化物，亚
硫酸钠，亚硫酸氢钠或有机亚
硫酸盐，过氧二硫酸铵或过氧二硫酸钠，
铁(II)盐或包含偶氮基团的引发剂如AIBN。
[0082] 在某些实施方案中，可在聚合期间将一种或多种链转移剂加入混合物中。通常，链转移剂具有至少一个弱化学键，因此促进链转移反应。可以使用任何常规的链转移剂，例如丙二醇，异丙醇，2-巯基
乙醇，次磷酸钠，十二烷基硫醇，巯基乙酸，其它硫醇和卤代烃，例如四氯化
碳。链转移剂通常以总乳液重量的0.001%至10%的量存在，但可以使用更多量。
[0083] 聚合温度通常为30℃至100℃，或30℃至70℃，或35℃至60℃。加热可以通过外部热源进行和/或可以通过聚合反应本身产生热，特别是在聚合反应开始时。聚合时间可以是例如约0.5小时至约10小时。
[0084] 聚合产生反相乳液，其包含在水中溶解或溶胀的所述一种或多种丙烯酰胺-(共)聚合物的水相，其中水相在包含所述一种或多种疏水性液体的有机相中乳化。
[0085] 在各种示例性实施方案中，可以将所述一种或多种工艺稳定剂添加到LP组合物中。在示例性实施方案中，可以在混合之前将工艺稳定剂添加到单体溶液或疏水性液体中。在其它示例性实施方案中，可以在聚合后将工艺稳定剂添加到液体聚合物组合物中。为了将获得的反相乳液转化为用于本文所述方法中的LP组合物，在聚合后，从乳液中蒸馏出部分或全部水，从而产生在所述一种或多种疏水性液体中乳化的所述一种或多种丙烯酰胺-(共)聚合物的颗粒。
[0086] 对于液体聚合物组合物，将水至少除去至小于10%，或小于7%，或小于5%，或小于3%重量的水平。在示例性实施方案中，水的除去通过任何合适的方法进行，例如在减压下，例如在30hPa至500hPa，优选50hPa至250hPa的压力下进行。除水过程中的温度通常可以是70℃至100℃，但是可以使用在较高温度下除去水的技术。在某些实施方案中，反相乳液中使用的一种或多种疏水性液体可以是低沸点液体，其可以与水一起作为混合物蒸馏出来。
[0087] 除去所需量的水后，可加入所述一种或多种反相表面活性剂和其它任选组分。
[0088] 在一些实施方案中，液体聚合物组合物的制备在化学生产设备中进行。
[0089] 反相聚合物溶液本文还提供了反相聚合物溶液，以及由本文所述的LP组合物制备反相聚合物溶液的方法和在油气操作中使用反相聚合物溶液的方法。
[0090] 由本文所述的LP组合物制备反相聚合物溶液的方法可包括将LP组合物在水性流体中反相以提供具有50至15,000ppm的一种或多种合成(共)聚合物(例如，一种或多种丙烯酰胺(共)聚合物)的活性聚合物浓度的反相聚合物溶液。
[0091] 在一些实施方案中，反相聚合物溶液可具有以下的一种或多种合成(共)聚合物(例如，一种或多种丙烯酰胺(共)聚合物)的活性聚合物浓度：至少50 ppm (例如至少100 ppm，至少250 ppm，至少500 ppm，至少750 ppm，至少1000 ppm，至少1500 ppm，至少2000 ppm，至少2500 ppm，至少3000 ppm，至少3500 ppm，至少4000 ppm，至少4500 ppm，至少5000 ppm，至少5500 ppm，至少6000 ppm，至少6500 ppm，至少7000 ppm，至少7500 ppm，至少8000 ppm，至少8500 ppm，至少9000 ppm，至少9500 ppm，至少10,000 ppm，至少10,500 ppm，至少11,000 ppm，至少11,500 ppm，至少12,000 ppm，至少12,500 ppm，至少13,000 ppm，至少
13,500 ppm，至少14,000 ppm，或至少14,500 ppm)。
[0092] 在一些实施方案中，反相聚合物溶液可具有以下的一种或多种合成(共)聚合物(例如，一种或多种丙烯酰胺(共)聚合物)的活性聚合物浓度：15,000 ppm或更低(例如14,500 ppm或更低，14,000 ppm或更低，13,500 ppm或更低，13,000 ppm或更低，12,500 ppm或更低，12,000 ppm或更低，11,500 ppm或更低，11,000 ppm或更低，10,500 ppm或更低，10,
000 ppm或更低，9,500 ppm或更低，9,000 ppm或更低，8,500 ppm或更低，8,000 ppm或更低，7,500 ppm或更低，7,000 ppm或更低，6,500 ppm或更低，6,000 ppm或更低，5,500 ppm或更低，5,000 ppm或更低，4500 ppm或更低，4000 ppm或更低，3500 ppm或更低，3000 ppm或更低，2500 ppm或更低，2000 ppm或更低，1500 ppm或更低，1000 ppm或更低，750 ppm或更低，500 ppm或更低，250 ppm或更低，或100 ppm或更低)。
[0093] 反相聚合物溶液可具有范围从上述任何最小值到上述任何最大值的一种或多种合成(共)聚合物(例如，一种或多种丙烯酰胺(共)聚合物)的活性聚合物浓度。例如，在一些实施方案中，反相聚合物溶液可具有500至5000ppm(例如，500至3000ppm，或500至1500ppm)的一种或多种合成(共)聚合物(例如，一种或多种丙烯酰胺(共)聚合物)的活性聚合物浓度。
[0094] 在一些实施方案中，反相聚合物溶液可以是水性不稳定胶体悬浮液。在其它实施方案中，反相聚合物溶液可以是水性稳定溶液。
[0095] 在一些实施方案中，反相聚合物溶液使用1.2μm过滤器在15psi下可具有1.5或更低(例如，1.45或更低，1.4或更低，1.35或更低，1.3或更低，1.25或更低，1.2或更低，1.15或更低，1.1或更低，或低于1.05)的过滤比。在一些实施方案中，反相聚合物溶液使用1.2μm过滤器在15psi下可具有大于1(例如，至少1.05，至少1.1，至少1.15，至少1.2，至少1.25，至少1.3，至少1.35，至少1.4，或至少1.45)的过滤比。
[0096] 反相聚合物溶液使用1.2μm过滤器在15psi(+/-10%)下可具有范围从上述任何最小值到上述任何最大值的过滤比。例如，在一些实施方案中，反相聚合物溶液使用1.2μm过滤器，在15psi(+/-10%)下可具有1至1.5(例如，1.1至1.4，或1.1至1.3)的过滤比。
[0097] 在某些实施方案中，反相聚合物溶液可具有基于剪切速率、温度、
盐度、聚合物浓度和聚合物分子量的粘度。在一些实施方案中，反相聚合物溶液可具有2cP至100cP的粘度，其中2cP至100cP是使用下表中的范围的输出：聚合物粘度(cP) 2 100
~
剪切速率(1/sec) 0.1 1000
~
温度(℃) 1 120
~
盐度(ppm) 0 250,000
~
聚合物浓度(ppm) 50 15,000
~
聚合物分子量(Dalton) 2M 26 M
~
在一些实施方案中，反相聚合物溶液在30℃下的粘度可以为25cP至35cP。在一些实施方案中，反相聚合物溶液在40℃下的粘度可以大于10cP。在某些实施方案中，反相聚合物溶液在40℃下的粘度可以为20cP至30cP。
[0098] 在一些实施方案中，当LP组合物在水性流体中反相，提供具有50至15,000ppm，500至5,000ppm，或500至3000ppm活性聚合物的反相聚合物溶液时，反相聚合物溶液具有在40℃下至少20cP的粘度，和1.5或更小的过滤比(FR)(1.2微米过滤器)。在某些实施方案中，当LP组合物在水性流体中反相，提供具有50至15,000ppm，500至5000ppm，或500至3000ppm活性聚合物的反相聚合物溶液时，该反相聚合物溶液具有在30℃下至少20cP的粘度，和1.5或更小的过滤比(FR)(1.2微米过滤器)。如本文所用，“反相”是指反相聚合物溶液的粘度基本上达到一致粘度的点。在实践中，这可以例如通过随时间周期性地测量反相聚合物溶液的粘度确定，并且当三次连续测量在测量的误差标准内时，则认为该组合物反相。在一些实施方案中，LP的反相在30分钟或更短(例如，15分钟或更短，10分钟或更短，5分钟或更短，或更短)时间内形成反相的聚合物溶液。
[0099] 如上所述，由本文所述的LP组合物制备反相聚合物溶液的方法可包括将LP组合物在水性流体中反相，以提供具有50至15,000ppm的丙烯酰胺(共)聚合物的活性聚合物浓度的反相聚合物溶液。LP组合物的反相可以分批方法或连续方法进行。在某些实施方案中，LP组合物的反相可以连续方法进行。连续方法是可以在不需要间歇地停止或减慢的情况下实现的方法。例如，连续方法可以满足以下标准中的一个或多个：(a)将用于形成反相聚合物溶液的材料(例如，LP组合物和水性流体)进料到系统中，其中以与从系统中除去反相聚合物溶液相同的速率生产反相聚合物溶液；(b)引入到在其中产生反相聚合物溶液的系统的组合物的性质是该组合物在该方法中的位置的函数，随着组合物从将组合物引入系统的点流动到将该反相聚合物溶液从系统中除去的点；和/或(c)产生的反相聚合物溶液的量是(i)操作该方法的持续时间和(ii)该方法的生产率的函数。
[0100] LP组合物的反相可包括单一步骤或多个步骤(即，两个或更多个步骤)。在一些实施方案中，LP组合物的反相可以在单一步骤中进行。在这些实施方案中，LP组合物(例如，具有分散于疏水性液体中的至少39%(例如，39%或更多)重量的一种或多种合成(共)聚合物(例如，一种或多种丙烯酰胺(共)聚合物)的组合物，或具有在疏水性液体中乳化的至多35%(例如，小于35%)重量的一种或多种合成(共)聚合物(例如，一种或多种丙烯酰胺(共)聚合物)的组合物)可以在水性流体中反相以提供具有50至15,000ppm的一种或多种合成(共)聚合物(例如，一种或多种丙烯酰胺(共)聚合物)的活性聚合物浓度的反相聚合物溶液。
[0101] 单一反相步骤可包括在在线混合器中在水性流体中稀释LP组合物以提供反相聚合物溶液。例如，包含LP组合物的聚合物进料流可以在在线混合器上游与水性流体流组合(例如，以固定比例)。然后，组合的流体流可以通过在线混合器，形成反相聚合物溶液。在一些实施方案中，在线混合器可具有混合器入口和混合器出口，并且混合器入口和混合器出口之间的压力差为15psi至400psi(例如，15psi至150psi，15psi至100psi，或15psi至75psi)。
[0102] 在图1中示意性地示出了用于在单一步骤中将LP组合物反相的示例性系统。如图1所示，
泵102可用于将LP组合物104的流注入到承载水性流体流的管线106中。然后，组合的流体流可以通过在线混合器108，该混合器108具有混合器入口110和混合器出口112，形成反相聚合物溶液。通过在线混合器108的压降(Δp)可以是15psi至400psi(例如，15psi至150psi，15psi至100psi，或15psi至75psi)。
[0103] 在其它实施方案中，LP组合物的反相可以在两个或更多个步骤中进行(例如，反相步骤，其中LP组合物在水性流体中反相以形成具有至多15,000ppm的活性聚合物浓度的浓缩聚合物组合物；和一个或多个稀释步骤，其中将浓缩的聚合物组合物在水性流体中稀释以提供反相聚合物溶液。例如，LP组合物的反相可以在两个，三个，四个，五个或更多个连续步骤中进行。在某些情况下，LP组合物的反相可以在两个步骤中进行。在这些实施方案中，LP的反相可以包括，作为第一步，在具有第一混合器入口和第一混合器出口的第一在线混合器中将LP组合物在水性流体中反相，以提供具有至多15,000ppm(例如，5,000至15,000ppm)合成(共)聚合物的活性聚合物浓度的反相聚合物溶液；作为第二步，在具有第二混合器入口和第二混合器出口的第二在线混合器中在水性流体中稀释反相聚合物溶液，以提供反相聚合物溶液。
[0104] 例如，包含LP组合物的聚合物进料流可以在第一在线混合器上游与水性流体流组合(例如，以固定比例)。然后，组合的流体流可以通过第一在线混合器，形成反相聚合物溶液，其中合成(共)聚合物的活性聚合物浓度为至多15,000ppm(例如5,000至15,000ppm)。然后可以将流体流在第二在线混合器上游与第二水性流体流组合(例如，以固定比例)。然后，组合的流体流可以通过第二在线混合器，形成反相聚合物溶液。在一些实施方案中，第一在线混合器可具有第一混合器入口和第一混合器出口，并且第一混合器入口和第一混合器出口之间的压力差可为15psi至400psi(例如，15psi至150psi，15psi至100psi，或15psi至75psi)。在一些实施方案中，第二在线混合器可具有第二混合器入口和第二混合器出口，并且第二混合器入口和第二混合器出口之间的压力差可为15psi至400psi(例如，15psi至
150psi，15psi至100psi，或15psi至75psi)。
[0105] 在图2中示意性地示出了用于在两个步骤中将LP组合物反相的示例系统。如图2所示，泵102可用于将LP组合物104的流注入安装在承载水性流体流的主管线103上的旁路101中。位于旁路101下游的主管线103上的
阀105可用于引导水性流体流过旁路101。然后，组合的流体流可以通过具有第一混合器入口110和第一混合器出口112的第一在线混合器108，形成反相聚合物溶液，具有至多15,000 ppm(例如，5,000至15,000ppm)的合成(共)聚合物的活性聚合物浓度。通过第一在线混合器108的压降(Δp1)可以是15psi至400psi(例如，15psi至150psi，15psi至100psi，或15psi至75psi)。然后，反相的聚合物流体流114可以在第二在线混合器116的上游与主管线103中的水性流体流组合(例如，以固定的比例)。然后，组合的流体流可以通过具有第二混合器入口118和第二混合器出口120的第二在线混合器
116，形成反相聚合物溶液。通过第二在线混合器116的压降(Δp2)可以是15psi至400psi(例如，15psi至150psi，15psi至100psi，或15psi至75psi)。
[0106] 本文所述的LP组合物也可以使用本领域已知的反相方法和系统进行反相，例如美国专利No.8,383,560中描述的那些，该专利通过引用整体并入本文。
[0107] 在图3中示意性地示出了用于LP组合物反相的另一个示例系统。如图3A所示，泵102可用于将LP组合物104的流引导至LP
歧管122。LP歧管122可包括LP歧管入口124，LP组合物通过LP歧管入口124进入LP歧管122，以及多个LP歧管出口126(在该示例中为三个歧管出口)，LP组合物的流通过LP歧管出口126离开LP歧管122。该系统还可包括将水性流体流输送到水性流体歧管128的主管线103。水性流体歧管128可包括水性流体歧管入口130，水性流体通过水性流体歧管入口130进入水性流体歧管128，以及多个水性流体歧管出口132(在该实例中为三个歧管出口)，水性流体流通过水性流体歧管出口132离开水性流体歧管128。在不同构造的在线混合器134中，离开LP歧管122的每个LP组合物流然后可以与离开水性流体歧管128的水性流体流组合，从而平行地形成多个反相聚合物溶液流。用于LP组合物反相的在线混合器134的构造包括平行的单一步骤、平行的多个步骤或其任何组合。图3B示出了在线混合器134的构造的一个示例，其包括平行的反相方法的两个单一步骤和一个两步骤的组合。
[0108] 任何合适的在线混合器可以与上述反相方法结合使用。在线混合器可以是动态混合器或静态混合器。合适的动态混合器涉及一种或另一种类型的机械搅拌，是本领域已知的，包括
叶轮混合器，
涡轮混合器，
转子-
定子混合器，胶体磨，泵和压力均化器。在某些实施方案中，在线混合器可包括动态混合器，例如电潜泵、液压潜水泵或
螺杆泵。在某些实施方案中，在线混合器可包括静态混合器。静态混合器是在不使用活动部件的情况下混合流动中的流体的混合器。静态混合器通常由一系列固定的刚性元件构成，这些元件形成交叉通道以分离、重新排列和组合组分流，从而产生一个均匀的流体流。静态混合器为混合和
接触问题提供简单有效的解决方案。静态混合装置比动态搅拌器系统更实惠，使用寿命长，维护量很小，压降低。静态混合器可以由金属和/或塑料制成，以适合几乎任何尺寸和形状的管道和容器。在一些情况下，静态混合器可包括管道区域，例如管道的蛇形区域，其便于混合。
[0109] 用于使LP组合物反相的水性流体可以包含0至250,000 ppm；15,000至160,000 ppm；15,000至100,000 ppm；10,000至50,000 ppm；15,000至50,000 ppm；30,000至40,000 ppm；10,000至25,000 ppm；10,000至20,000 ppm；或15,000至16,000 ppm的总溶解固体(tds)。在示例性实施方案中，水性流体可包含具有约15,000ppm tds的盐水。在一个实施方案中，盐水可以是合成
海水盐水，如表1所示。表1
离子 (ppm) 合成海水盐水
Na+ 10800
K+ 400
Ca++ 410
Mg++ 1280
Cl- 19400
TDS 32290
[0110]用于LP组合物反相的水性流体可包括采出的储层盐水、储层盐水、海水、
淡水、采出水、水、含盐水(例如含有溶解在其中的一种或多种盐的水)、盐水、合成盐水、合成海水盐水或其任何组合。通常，水性流体可以包含来自任何容易获得的来源的水，条件是它不含过量的可能对反相聚合物溶液中的其它组分产生不利影响或使得反相聚合物溶液不适合其预期用途的化合物。如果需要，可以在使用前处理从天然存在的来源获得的水性流体。例如，水性流体可以被
软化(例如，降低水性流体中二价和三价离子的浓度)或以其它方式处理以调节其盐度。在某些实施方案中，水性流体可包含软盐水或硬盐水。在某些实施方案中，水性流体可包括采出的储层盐水、储层盐水、海水或其组合。
[0111] 在一些实施方案中，水性流体可具有1℃至120℃的温度。在其它实施方案中，水性流体可具有45℃至95℃的温度。
[0112] 本文所述的反相方法可特别适用于特定的脱水应用。
[0113] 在一个实施方案中，反相聚合物溶液中的水合聚合物分子可具有0.01至10μm的粒径(回转半径)。
[0114] 可以包括表面活性剂以将油相和水相之间的界面张力降低至小于约10-2达因/厘米(例如)，从而通过移动和溶解由毛细管力捕获的油来回收额外的油。可以使用的表面活性剂的实例包括但不限于阴离子表面活性剂，阳离子表面活性剂，两性表面活性剂，非离子表面活性剂或其组合。阴离子表面活性剂可包括硫酸盐，磺酸盐，
磷酸盐或羧酸盐。这种阴离子表面活性剂是本领域已知的并描述于例如美国专利No.7,770,641中，该专利全文以引用的方式并入本文。具体的阴离子表面活性剂的实例包括内烯烃磺酸盐，异构化烯烃磺酸盐，烷基芳基磺酸盐，中醇(C10-C17)烷氧基硫酸盐，醇醚[烷氧基]羧酸盐和醇醚[烷氧基]硫酸盐。阳离子表面活性剂的实例包括伯胺，仲胺或叔胺，或季铵阳离子。两性表面活性剂的实例包括与末端磺酸盐或羧酸盐基团连接的阳离子表面活性剂。非离子表面活性剂的实例包括醇烷氧基化物，例如烷基芳基烷氧基醇或烷基烷氧基醇。其它非离子表面活性剂可包括烷基烷氧基化酯和烷基多糖苷。在一些实施方案中，组合多种非离子表面活性剂，例如非离子醇或非离子酯。如技术人员可以理解的，表面活性剂的选择可以根据诸如储层中的盐度、温度和粘土含量的因素而变化。
[0115] 合适的碱性试剂包括碱金属或碱土金属的碱性离子盐。碱性试剂能够与未精制的石油酸(例如
原油(
反应性油)中的酸或其前体)反应以原位形成皂(表面活性剂，其为脂肪酸的盐)。这些原位产生的皂可以作为表面活性剂的来源，导致水包油乳液的界面张力降低，从而降低乳液的粘度。碱性试剂的实例包括碱金属氢氧化物，碳酸盐或碳酸氢盐，包括但不限于碳酸钠，
碳酸氢钠，氢氧化钠，氢氧化
钾，
硅酸钠，EDTA四钠，偏
硼酸钠，
柠檬酸钠和四硼酸钠。在一些情况下，碱性试剂可以在反相聚合物溶液中的存在量为溶液的0.3至5.0%重量，例如0.5至3%重量。
[0116] 反相聚合物溶液可任选地包括共溶剂。“共溶剂”是指具有在未精制的石油酸存在下增加溶质溶解度的能力的化合物。在实施方案中，本文提供的共溶剂具有疏水部分(烷基或芳基链)，亲水部分(例如醇)和任选的烷氧基部分。本文提供的共溶剂包括醇(例如，C1-C6醇，C1-C6二醇)，烷氧基醇(例如，C1-C6烷氧基醇，C1-C6烷氧基二醇和苯基烷氧基醇)，二醇醚，二醇和甘油。术语“醇”根据其普通含义使用，并且是指含有与碳原子连接的-OH基团的有机化合物。术语“二醇”根据其普通含义使用，并且是指含有连接至两个不同碳原子的两个-OH基团的有机化合物。术语“烷氧基醇”根据其普通含义使用，并且是指含有与-OH基团连接的烷氧基连接基的有机化合物。
[0117] 反相聚合物溶液可任选地包括螯合剂或螯合试剂。螯合剂可用于与碱金属络合并软化盐水。EDTA只是合适的螯合剂的一个例子，螯合剂的另一个例子是MGDA(“甲基甘氨酸二乙酸”)。
[0118] 如果需要，其它添加剂也可包括在本文所述的反相聚合物溶液中，例如杀生物剂、氧清除剂和
腐蚀抑制剂。
[0119] 使用方法示例性液体聚合物组合物和反相聚合物溶液可用于多种工艺，如絮凝助剂，离心助剂，矿物浆料脱水，薄提升层脱水，破乳，污泥脱水，原水和废水澄清，纸浆和纸制造中的排水或保留助剂，采矿加工中的浮选助剂，颜色去除，和农业应用。通常，本文所述的示例性液体聚合物组合物和反相聚合物溶液可用作各种固液分离过程中的加工助剂，包括但不限于絮凝，脱水，澄清和/或增稠过程或应用。如本文所提及的，术语“脱水”涉及通过固液分离过程，例如通过湿法分级、离心、过滤或类似过程从固体材料或土壤中分离水。在一些情况下，脱水过程和设备用于硬化悬浮液中分散的颗粒材料或改善悬浮液中分散的颗粒材料的硬化。
[0120] 在示例性实施方案中，悬浮液的脱水可以通过任何已知的脱水方法或设备进行。在某些实施方案中，可将悬浮液泵送至泻湖，池塘，堆或垛，并通过沉降、排水和/或
蒸发的作用让其逐渐脱水。示例性的脱水方法和设备包括但不限于使悬浮液在限制的处置设施或沉积区域中沉降或硬化。在一些示例性实施方案中，脱水是机械的并且采用选自带式
压榨机、
压滤机螺旋压榨机、离心机、板框压机、旋转或水平
真空过滤器或干燥床的设备。
[0121] 本文所述的示例性液体聚合物组合物和反相聚合物溶液可用于各种脱水、澄清和/或增稠应用。例如，示例性液体聚合物组合物和反相聚合物溶液可用于城市和工业废水处理；初级和二级工业或城市废物的澄清和沉降；饮用水澄清；其中部分或全部脱水固体或澄清水返回环境的应用，例如污泥堆肥，污泥的土地施用，用于肥料施用的造粒，释放或回收澄清水，造纸；食品加工应用，如废物脱水，包括
家禽、牛肉、猪肉和马铃薯的废物脱水，以及糖脱色，糖加工澄清和
糖用甜菜澄清；采矿和矿物应用，包括各种矿物浆料的处理，煤矸石脱水和增稠，尾矿增稠，以及拜耳过程应用，如赤泥沉降，赤泥洗涤，拜耳过程过滤，水合物絮凝和沉淀；生物技术应用，包括废物的脱水和澄清，如发酵液的脱水和澄清；等等。
[0122] 在示例性实施方案中，液体聚合物组合物或反相聚合物溶液可用于使悬浮固体脱水。在示例性实施方案中，使分散的固体的悬浮液脱水的方法包括：(a)将有效量的示例性液体聚合物组合物或反相聚合物溶液与分散的固体的悬浮液混合，和(b)使分散的固体的悬浮液脱水。
[0123] 在示例性实施方案中，使分散固体的水性悬浮液脱水的方法包括：(a)向悬浮液中加入有效量的液体聚合物(LP)组合物或反相聚合物溶液；(b)将LP组合物混入悬浮液中以形成处理过的悬浮液；(c)对处理过的悬浮液进行脱水。
[0124] 在示例性实施方案中，水性悬浮液衍生自下水道污泥，城市水，工业过程，食品加工，采矿或矿物生产或加工，煤矸石，尾矿，拜耳过程，水合物絮凝和沉淀，生物技术应用或农业应用。
[0125] 在示例性实施方案中，在水性悬浮液中沉降分散的固体的方法包括：(a)将有效量的示例性液体聚合物组合物或反相聚合物溶液与分散的固体的悬浮液混合，和(b)允许至少一部分分散的固体沉降。
[0126] 在示例性实施方案中，在水性悬浮液中沉降分散的固体的方法包括：(a)向悬浮液中加入有效量的液体聚合物(LP)组合物或反相聚合物溶液；(b)将LP组合物混入悬浮液中以形成处理过的悬浮液；(c)使处理过的悬浮液沉降。
[0127] 在某些示例性实施方案中，水性悬浮液衍生自尾矿，例如成熟的细尾矿。在示例性实施方案中，液体聚合物组合物或反相聚合物溶液可用于脱水或沉降悬浮固体。在示例性实施方案中，水性悬浮液衍生自下水道污泥。在示例性实施方案中，水性悬浮液是颗粒状矿物材料的悬浮液，例如作为来自矿物加工操作的废料的悬浮液。
[0128] 在示例性实施方案中，将液体聚合物组合物以反相聚合物溶液的形式加入悬浮液中。在示例性实施方案中，处理过的悬浮液是增稠的悬浮液。在示例性实施方案中，处理过的悬浮液是澄清的悬浮液。在示例性实施方案中，与未处理的悬浮液相比，处理过的悬浮液包含增加量的沉降固体。在示例性实施方案中，与未处理的悬浮液相比，处理过的悬浮液包含减少量的分散固体。
[0129] 在示例性实施方案中，液体聚合物组合物的水性混合物通过将液体聚合物与水混合，或通过将液体聚合物组合物溶解在水中以形成稀释的聚合物溶液来制备。在这种情况下，液体聚合物组合物的有效量至少部分地根据必要或期望的结果来确定。
[0130] 示例性液体聚合物组合物或反相聚合物溶液可单独地、与其它已知处理结合或与其它已知处理序贯用于上述应用中。
[0131] 在示例性实施方案中，示例性液体聚合物组合物或反相聚合物溶液可用于造纸厂工艺用水的脱墨方法中。再生纸越来越多地用作纸浆来源。一个主要的制浆步骤涉及从任何印刷的再生纸源中除去油墨。除油墨过程需要大量的水，并且使用固/液分离装置操作完成其清洁。有效清洁脱墨洗涤水是理想的，因为重复使用所产生的水会导致降低的纸张
质量，例如
亮度。而且，如果这些水用于其它目的，则希望最小化BOD/COD和悬浮固体的量。
[0132] 溶气浮选(DAF)通常用于去除油墨。溶气浮选是固体清除过程，其中细小的气泡变为附着在悬浮颗粒上，从而降低单个颗粒的
密度并使它们漂浮到表面。然后，分离的固体形成漂浮层，该漂浮层是固体和气泡的混合物。由截留的空气施加的
浮力还用于在漂浮层被撇去之前将固体压缩成较小的体积。可以与空气一起添加澄清助剂以改善结果。浮选方法可以实现高水平的悬浮固体去除率，至多98%。
[0133] 在其它示例性实施方案中，澄清工业废水的方法包括：向废水中加入有效量的LP组合物；并澄清工业废水。
[0134] 澄清通常是指通过凝结、絮凝和/或沉降去除不可沉降的材料。凝结是通过电荷中和导致的失稳过程。一旦中和后，颗粒不再相互排斥，可以聚集在一起。凝结对于去除胶体大小的悬浮物是有用的。絮凝可与凝结一起使用以使失稳的“凝结”颗粒附聚以形成更大的附聚物或絮凝物。
[0135] 澄清化学品可与机械
澄清器结合使用，以从工艺水流中除去固体。澄清化学品将悬浮固体凝结和/或絮凝成较大的颗粒，然后可以从工艺流中除去，例如通过重力沉降或浮选除去。
[0136] 在示例性方法中，液体聚合物组合物或反相聚合物溶液可用作唯一的处理剂或加工助剂。在其它实施方案中，液体聚合物组合物或反相聚合物溶液可以与其它处理剂和加工助剂组合使用。在示例性实施方案中，该方法还包括向废水中加入有机或无机凝结剂。
[0137] 在示例性实施方案中，示例性液体聚合物组合物或反相聚合物溶液可用于污泥脱水方法中。污泥脱水的示例性方法包括：向废水中加入有效量的LP组合物或反相的聚合物溶液；并将污泥脱水。
[0138] 在示例性实施方案中，示例性的液体聚合物组合物或反相聚合物溶液可以用于澄清含油废水的方法中。在示例性方法中，从废水中除去油包括：向废水中加入有效量的LP组合物；并从所述废水中除去油。
[0139] 含油废水在各种工业过程中产生，例如
钢和
铝工业，化学加工工业(CPI)，食品加工工业，
汽车工业，洗衣工业和精炼工业中的过程。在这些工业中，高度精炼的油、
润滑剂和油脂根据相应的工业或过程接触水用于各种目的。这导致废水流具有高度分散或乳化的油。例如，在钢和铝工业中，来自使用热
轧机的钢和铝轧机的废水含有润滑和液压烃。来自
冷轧机的废水含有油，润
滑板材并减少生锈。具体地，在冷轧机中，在
轧制期间将水包油乳液
喷涂在金属上以充当冷却剂。此外，
金属加工厂产生含有
润滑油和切削油、擦光和去毛刺化合物、
研磨和其它特种流体的废水流。这些油通常是高度精炼的烃。精炼厂
废油来自两个不同的来源：(1)来自水澄清设备(即DAF的API分离器)的撇渣，主要由原油组成；和(2)整个工厂通过
存水弯和排水沟收集的过程
泄漏。这种油通常被送到废水处理厂。
[0140] 其它含油废水包括来自
棉和毛制造厂的废水，其中含有来自洗毛、脱浆和精加工操作的油和油脂。其它工业的过程也产生含油废水，例如：油漆、表面涂料和
粘合剂；肥皂和
洗涤剂；染料和油墨；和皮革业。在上述每个工业中，过程中使用的油最终作为高度分散或水包油的乳液污染废水流。
[0141] 除了油之外，这些废水还可能包括污染物，如固体，淤泥，金属颗粒，乳化剂，清洁剂，肥皂，溶剂和其它残留物。它们在废水中的浓度可以从仅为几ppm到多达5至10%体积。
[0142] 乳液可以通过化学、
电解和/或物理方法破坏。乳液的破坏也称为分解，因为目的是将原始混合物分离成其部分。化学品通常用于处理含油废水，并且还用于增强机械处理。在破坏乳液时，可以中和稳定因子以使乳化液滴聚结。将乳化液滴上累积的电荷中和，使乳化液滴聚结。通过引入与液滴相反的电荷来中和乳化液滴上的累积电荷。化学破乳剂提供这种相反的电荷，因此本质上通常是离子的。
[0143] 含油废水的处理有时分为两个步骤，即凝结，即破坏表面活性剂的乳化性质或中和带电油滴，以及絮凝，即中和的液滴聚集成大的可分离的小球。
[0144] 示例性液体聚合物组合物或反相聚合物溶液可用于处理、澄清或破乳这种废水。
[0145] 示例性的液体聚合物组合物或反相聚合物溶液也可用于澄清食品加工废物的方法中。这种食品加工废物污染流过食品加工系统的水流。例如，家禽养殖场废水流出物富含来自家禽过程的脂肪、油、血液和其它固体。这些副产物，例如脂肪、血液和组织，可以几百到几万ppm的范围存在于废水中。
[0146] 去除这些固体有助于改善再循环的工艺用水或排出水的水质。例如，去除固体可能对于满足地方、州和联邦政府规定的进入当
地下水道和河流中的总溶解固体(TDS)、
化学需氧量(COD)、
生物需氧量(BOD)和总有机碳(TOC)的确定排放限值非常重要。
[0147] 在另一个示例性实施方案中，液体聚合物组合物或反相聚合物溶液可用于由纤维素原料制造纸或纸板的过程中。在另一个示例性实施方案中，液体聚合物组合物或反相聚合物溶液可用作从纤维素原料制造纸或纸板的过程中的强度助剂。在另一个示例性实施方案中，液体聚合物组合物或反相聚合物溶液可用作从纤维素原料制造纸或纸板的过程中的保留和排水助剂。在纸或纸板的
制造过程中，将纤维素稀原料排出到移动的筛网(通常称为机器纤维网)上以形成片材，然后将其干燥。可以将一种或多种聚合物添加到纤维素悬浮液中以使纤维素固体絮凝以形成片材和/或增强移动筛网上的排水。在示例性实施方案中，制造纸或纸板的过程包括形成纤维素悬浮液，通过添加示例性液体聚合物组合物或反相聚合物溶液使悬浮液絮凝，并将悬浮液在筛网上排水以形成片材。
[0148] 可受益于示例性液体聚合物组合物的其它应用包括土壤改良，重新造林，侵蚀控制，种子保护/生长等，其中将液体聚合物组合物或反相聚合物溶液施用于土壤。
[0149] 作为非限制性说明，以下给出本公开的某些实施方案的实例。
实施例[0150] 实施例1.示例性反相聚合物溶液的过滤比测试和粘度测量方法和材料
使用合成盐水作为碱性盐水。合成盐水包括以下：Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-和约15,000ppm的TDS。液体聚合物(LP)组合物由活性聚合物浓度为50%的油-连续聚合物分散体中的丙烯酰胺和丙烯酸共聚物(30%摩尔载量)组成，通过使用顶置式混合器以500rpm混合，将LP组合物反相并在合成盐水中稀释，目标是2000ppm的活性聚合物浓度。在实验室中，使用顶置式混合器以500rpm经2小时将50%纯液体聚合物反相至合成盐水中的1%LP溶液。然后，使用顶置式混合器以500rpm经2小时至24小时将1%反相的LP溶液稀释，目标是合成盐水中的0.2%LP溶液。也使用顶置式混合器经3小时至24小时将LP组合物直接反相，达到合成盐水中0.2%LP聚合物的目标活性聚合物浓度。
[0151] 使用标准程序测定反相聚合物溶液的过滤比(FR)，所述标准程序描述于例如Koh, H. Experimental Investigation of the Effect of Polymers on Residual Oil Saturation. Ph.D. Dissertation, University of Texas at Austin, 2015; Levitt, D. The Optimal Use of Enhanced Oil Recovery Polymers Under Hostile Conditions. Ph.D. Dissertation, University of Texas at Austin, 2009; 和Magbagbeola, O.A. Quantification of the Viscoelastic Behavior of High Molecular Weight Polymers used for Chemical Enhanced Oil Recovery. M.S. Thesis, University of Texas at Austin, 2008，各自通过引用整体并入本文。简而言之，将合成盐水中的300ml的2000ppm反相LP溶液在15psi(15psi的正负10%)压力和
环境温度(25℃)下通过5.0μm和1.2μm的ISOPORETM聚碳酸酯过滤器过滤，该过滤器的直径为47mm。
如下式所示，FR计算为180到200ml聚合物溶液过滤的时间除以60到80ml聚合物溶液过滤的时间之比。
[0152] 为使组合物适合进行进一步测试，要求组合物通过两个过滤器都显示小于或等于1.2的FR。由于FR是聚合物鉴定的严格实验室要求，因此在必要时使用干净的实验室级过滤水。
[0153] 使用TA Instruments ARES-G2流变仪，用双壁库爱特几何结构(double-wall couette geometry)在25℃和31℃下测量在0.1s-1至1000s-1的范围内的稳态
剪切粘度。
[0154] 结果与讨论FR测试：图4显示了使用直径为47mm的1.2微米过滤器在15psi压力和25℃温度下对反相聚合物溶液进行的FR测试的图。如图4和表2所示，反相的LP溶液(2000ppm聚合物)通过
1.2微米的过滤器，FR小于或等于1.5。更具体地，图11示出了1.2或更小的FR。更具体地，图4示出了1.13的FR。该结果表明反相聚合物溶液的改进的过滤性。
[0155] 粘度测量：图5显示了反相聚合物溶液的宽范围剪切速率的粘度图(合成盐水中的2000ppm聚合物，在31℃下测量)。反相聚合物溶液的粘度说明了在宽剪切速率范围内的典型剪切稀化行为。在10s-1和31℃下测量粘度为24cP。图6显示了纯LP的宽范围剪切速率的粘度图。纯LP组合物试验的活性为50%，LP的粘度在10s-1和25℃下测量为180cP。低粘度和高活性使得LP组合物在现场易于处理。
[0156] 表2.示例性反相聚合物溶液的性质总结实施例2.用示例性液体聚合物组合物处理的尾矿样品的沉降性能
在以下实施例中，将尾矿样品(来自Alberta Canada的成熟细尾矿，33.5%固体)用不同剂量的示例性反相聚合物溶液絮凝，并与未处理的对照组合物进行比较。
[0157] 用工艺水将每种尾矿样品(59.7g)稀释至10%固体。示例性LP组合物由50.75%重量活性物的丙烯酰胺和丙烯酸共聚物(30%摩尔载量)组成，并在
自来水中下降至0.5%重量(0.25%活性聚合物浓度)并混合3小时以形成反相聚合物溶液。使用顶置式搅拌器以50、75或150ppm的剂量将示例性反相聚合物溶液加入稀释尾矿样品中。然后将处理过的稀释尾矿样品转移到量筒中，并在10分钟内监测固体沉降。在沉降期结束时，取样顶部20mL上清液并通过重量分析测量固体含量。
[0158] 图7和8中显示的结果表明，用示例性反相聚合物溶液处理稀释尾矿导致增加的沉降速率和改善的细粒捕获。
[0159] 实施例3.用示例性液体聚合物组合物处理的尾矿样品的离心在以下实施例中，用示例性反相聚合物溶液将尾矿样品(成熟细尾矿，33.5%固体)絮凝并与未处理的对照组合物比较。对于该实验，使用顶置式搅拌器将600ppm的示例性反相聚合物溶液添加到500g尾矿样品中。使用来自OFI Testing Equipment, Inc的毛细管吸入时间(CST)仪器测量处理的尾矿样品的脱水效率。然后将剩余的处理的尾矿样品在1090rcf下离心2分钟。然后通过重量分析测量浓缩物和离心饼的固体含量。
[0160] 以下图9中显示的结果表明，用示例性反相聚合物溶液处理稀释尾矿导致更快的CST并改善了浓缩物的细粒捕获。
[0161] 实施例4.使用示例性液体聚合物组合物作为纸的强度助剂在该实施例中，使用示例性液体聚合物组合物进行强度研究，所述液体聚合物组合物包含具有约30摩尔%的阴离子载量(约50%活性聚合物浓度)的丙烯酰胺-丙烯酸共聚物。通过将2g液体聚合物组合物原样与198g DI水混合，使液体聚合物组合物反相。15分钟后，将反相的聚合物溶液再次在DI水中稀释10倍，然后如下所述加入样品中。下面报道的添加速率反映了原样添加的液体聚合物组合物的量(在反相和稀释之前)。
[0162] 手抄纸制备使用稠度为约4.9%的稠浆料制备样品手抄纸，其中纤维组合物包含50%的软木和50%的磨木。将稠浆料用白水和合成水稀释至约0.39%的稠度，所述合成水用40ppm
钙离子和
330ppm硫酸根离子处理以达到1.1mS/cm的目标电导率。将稀释浆料的pH调节至7.1至7.2。
向该浆料加入化学添加剂。化学混合时间和添加顺序列于表3中。
[0163] 表3步骤 组分 量 混合时间
a 阳离子凝结剂1 0.3kg/吨 15秒
b 添加剂1 (见表4) 见表4 10秒
c 添加剂2 –示例性液体聚合物组合物(反相和稀释之前) 见表4 25秒
d 研磨的碳酸钙(GCC)2 9% 13秒
e 阳离子絮凝剂3 0.2 kg/吨 12秒
1
-市售的多胺阳离子凝结剂。
[0164] 2-市售的研磨碳酸钙。
[0165] 3-市售的阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂。
[0166] 根据标准方案，使用动态纸页成型器(Dynamic Sheet Former)制备手抄纸。目标基重为75gsm。纸页在15psi下压制并在115℃下滚筒干燥60秒。将纸页在105℃下后
固化5分钟。在纸张物理测试之前，纸页在23℃和50%
相对湿度下调节至少过夜。这遵循TAPPI T 402 om-93，纸张、纸板、纸浆手抄纸和相关产品方法的标准调节和测试气氛。
[0167] 试验方法-干拉伸强度通过对样品施加恒定伸长速率并记录纸和纸板的以下三种拉伸断裂性质来测量拉伸强度：断裂试样所需的每单位宽度的力(拉伸强度)、百分比断裂伸长率(拉伸)和断裂前每单位面积试样吸收的
能量(拉伸能量吸收)。仅报告了横向(CD)干拉伸强度测量。这种方法适用于所有类型的纸张，但不适用于
瓦楞纸板。该程序参考TAPPI测试方法T494。每种条件进行12次测量并报告标准偏差。将结果标准化至75gsm基重。本研究使用Thwing-Albert QC3A系列拉伸试验机。
[0168] 测试方法-内部粘合该测试通过测量将试样分成两层所需的平均能量来确定纸或纸板的内部粘合强度。内部粘合测试用于测量将纸张中的层内的纤维分离的力。纸试样的两面用双面胶纸带粘合，并粘附至金属基底和直
角金属固定物。直角固定物受垂直于纸张表面的摆锤的冲击。这种冲击导致在集合物即纸张的最弱点分层。结果以ft-lb报告，并遵循TAPPI T833 pm-94，使用内部粘合测试仪(Internal Bond Tester)的纤维间粘合测试。值越高，纸的内部粘合强度越高。使用HUYGEN内部粘合测试仪对每种条件进行10次测量并报告平均值。
[0169] 结果使用上述方法和表A-1中确定的添加剂制备手抄纸。测量每个样品的内部粘合、干强度和灰分含量并记录在表4中。
[0170] 表4样品: 添加剂1 添加剂2 内部粘合 (J/m3) CD干强度 (kN/m) 灰分含量 (%)
A-0 (比较) 0 0 286 1.33 15.2%
A-1 (比较) 6kg/t GPAM1 0 342 1.35 22.0
A-2 6kg/t GPAM1 1kg/t 370 1.42 22.5
A-3 2.7kg/t 凝结剂2 1kg/t 374 1.40 21.7
1-市售的乙
醛酸化(glyoxalated)聚丙烯酰胺。
[0171] 2-市售的多胺阳离子凝结剂。
[0172] 如所示，添加示例性反相聚合物溶液改善了样品的内部粘合和干强度性质。
[0173] 实施例5.示例性液体聚合物组合物用于纸浆和纸的制造中的保留和排水在该实施例中，使用示例性液体聚合物组合物进行保留和排水研究，所述液体聚合物组合物包含具有约30摩尔%的阴离子载量(约50%活性聚合物浓度)的丙烯酰胺-丙烯酸共聚物。通过将2g液体聚合物组合物原样与198g DI水混合，使液体聚合物组合物反相。15分钟后，将反相的聚合物溶液再次在DI水中稀释10倍，然后如下所述加入样品中。下面报道的添加速率反映了原样添加的液体聚合物组合物的量(在反相和稀释之前)。
[0174] 与手抄纸研究类似地制备配料组合物(50%漂白
牛皮纸和50%磨木浆)。这种情况没有添加额外的GCC。将稠浆料用白水和合成水稀释至0.39%的稠度和约420μS/cm的目标电导率。每次化学处理使用400mL稀释纸浆的等分试样。搅拌器速度设定为900RPM。搅拌器混合曲线和化学添加顺序如表5所示。
[0175] 表5时间
@ 0秒 启动搅拌器
@ 5秒 加入添加剂1 (GPAM或阳离子凝结剂)，如果使用
@ 15秒 加入添加剂2 (示例性液体聚合物组合物)，如果使用
@ 16秒 加入添加剂3 (胶态
二氧化硅)，如果使用
@ 25秒 停止搅拌器并排水
将处理过的浆料溶液各自通过100目(0.150mm)DDA筛在250毫巴真空下过滤以收集滤液40秒。对于每个样品，显示真空失效(显著的真空下降)所需的时间用作排水的指示。测试收集的滤液的
浊度(保留)。渗透性是低真空(cough vacuum) (湿纸幅的开放性)的指示。
[0176] 结果使用表6中确定的添加剂制备测试配料组合物。测量每个样品的排水、渗透性和浊度并记录在表6中。
[0177] 表6样品 添加剂1 添加剂2 添加剂3 排水 (秒) 渗透性 (PSI) 浊度 (NTU)
B-0 (比较) 0 0 0 21.9 243.30 1028
B-1 (比较) 3kg阳离子凝结剂1 0 0 15.5 238.80 692
B-2 3kg/t阳离子凝结剂1 + .67 kg/t 0 7.3 189.82 385
B-3 3kg/t阳离子凝结剂1 1.0 kg/t 0 6.9 166.69 340
B-4 3kg/t阳离子凝结剂1 .67 kg/t + 1kg/t 二氧化硅3 5.3 166.10 361
B-5 (比较) 6kg/t GPAM2 0 0 7.9 204.98 432
B-6 6kg/t GPAM2 .67kg/t 0 4.5 145.63 161
1-市售的多胺阳离子凝结剂。
[0179] 3-市售的胶体二氧化硅。
[0180] 如所示，向样品中加入反相聚合物组合物改善了样品的保留和排水性质。
[0181] 所附权利要求的组合物和方法的范围不受本文所述的具体组合物和方法的限制，这些具体组合物和方法旨在说明权利要求的几个方面。功能上等同的任何组合物和方法都旨在落入权利要求的范围内。除了本文所示和所述的那些之外，组合物和方法的各种
修改旨在落入所附权利要求的范围内。此外，尽管仅具体描述了本文公开的某些代表性组合物和方法步骤，组合物和方法步骤的其它组合即使没有具体叙述，也旨在落入所附权利要求的范围内。因此，本文或下文中可明确提及步骤、元件、组分或成分的组合，然而，包括步骤、元件、组分和成分的其它组合，即使未明确说明。
[0182] 本文使用的术语“包含”及其变体与术语“包括”及其变体同义使用，并且是开放的，非限制性的术语。尽管本文使用术语“包含”和“包括”来描述各种实施方案，但是术语“基本上由......组成”和“由......组成”可用于代替“包含”和“包括”以提供更具体的本
发明实施方案，也被公开。除了注明之外，在
说明书和权利要求中使用的表示几何形状、尺寸等的所有数字应被理解为根据有效数字的数量和普通的舍入方法来解释，至少应这样理解，而不是试图限制将等同原则应用于权利要求的范围。
[0183] 除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与所公开发明所属领域的技术人员通常理解的相同的含义。本文引用的出版物和它们引证的材料通过引用明确地并入本文。
