在开采原油的过程中,地下水的混入、注水注聚驱油方式的应用,给油水乳状液的形成提供了条件。产生的乳状液不利于石油生产,因此,需要对其进行处理。处理乳状液最常用的方法是利用破乳剂使油水分离。磁性破乳剂是一种以四氧化三铁等具有磁性的金属氧化物为核心,复合其它具有破乳能力的材料或分子后得到的复合型破乳剂,与传统的化学破乳剂相比,它可以外加磁场从乳状液中分离。目前,许多研究是将四氧化三铁与已在油田中广泛应用的化学破乳剂复合,这些磁性破乳剂虽然性能优秀,但是,破乳剂中含有的化学破乳剂成分会对环境造成影响,且制备过程相对复杂,因此,研发一种绿色且对环境污染小的磁性破乳剂就显得极为重要。本文针对这一问题将碳纳米材料与四氧化三铁复合,制备了磁性碳纳米材料破乳剂。与其他磁性破乳剂相比,这种磁性破乳剂制备过程简单,对环境不会造成污染,对今后磁性破乳剂的研究具有一定的指导意义。以乙酰丙酮铁为铁源,十八烯为还原剂,油酸为表面活性剂,利用溶剂热法制备四氧化三铁,实验过程中分4个温度对合成温度进行了优化。对这些四氧化三铁纳米粒子的SEM和粒径测量表征结果显示:在170℃下,Fe3O4纳米颗粒的形状不太均匀且存在一定的团聚现象,粒径在476 nm左右;随着反应温度升高到200℃时,这种团聚的状态得到缓解但仍然没有消失,同时颗粒变得均匀,粒径为392 nm左右;当温度为230℃时,纳米颗粒变得分散,同时颗粒呈现出规则的球形,粒径下降到357 nm左右;温度继续上升到260℃时,Fe3O4磁性颗粒变得不规则且团聚。另外,对磁性颗粒的红外光谱及XRD表明,四氧化三铁纯度较高,VSM显示其饱和磁化强度为64.14 emu/g。通过“一步法”,在四氧化三铁的制备过程中分别添加氧化石墨烯（GO）、氧化碳纳米管（CNTs）、碳纳米球（CNNs）三种碳材料,合成出三种不同的磁性破乳剂,同时每种碳材料的分量按照乙酰丙酮铁质量的5%,10%,15%进行添加,共合成9个实验破乳剂样品。以碳材料添加量为5%的三种磁性破乳剂为例,对这些磁性破乳剂进行了表征。结果表明,Fe3O4/GO的粒径在426 nm左右,Fe3O4/CNTs的粒径在453nm左右,而Fe3O4/CNNs的粒径在400 nm左右。同时,FT-IR和XRD表征显示,磁性碳纳米材料破乳剂合成成功,VSM测试显示Fe3O4/GO的饱和磁化强度为47.28 emu/g,Fe3O4/CNTs为38.65 emu/g,Fe3O4/CNNs为51.46 emu/g。制备甲苯包水模拟乳状液,对Fe3O4/GO、Fe3O4/CNTs以及Fe3O4/CNNs三种磁性碳材料纳米破乳剂的破乳性能进行评价。首先探究了碳材料的最佳添加量,破乳结果表明,碳材料添加量为5%的磁性破乳剂效果最好,其中Fe3O4/GO（5%）的残余水分含量为0.10%,Fe3O4/CNTs（5%）的残余水分含量为0.05%,Fe3O4/CNNs（5%）的残余水分含量为0.08%。随后,探究了破乳剂浓度、破乳时间及破乳温度对油中残余水含量的影响,结果表明,破乳剂浓度800 ppm,25℃下破乳5 min即达最佳脱水率。另外,回收实验表明,破乳剂循环8次后,Fe3O4/GO磁性破乳剂的残余水分含量上升0.08%,Fe3O4/CNTs磁性破乳剂的残余水分含量上升0.13%,Fe3O4/CNNs磁性破乳剂的残余水分含量上升0.14%,证明磁性碳材料破乳剂具有良好的回收性能。最后,为了证明破乳剂具有打破多种油包水型乳状液的能力,分别制备了正庚烷、正己烷及-20#柴油乳状液,结果表明,添加Fe3O4/CNNs破乳剂的油中残余水分含量最小。同时,为了解释破乳过程,探究了破乳剂的破乳机理。磁性破乳剂中的亲油部分可以“抓取”油相,将乳液的相对稳定状态打破,释放乳状液中的细小水滴聚并,油水界面膜的稳定性被打破,达到破乳的效果。同时,磁场对破乳剂有吸附作用,进一步增加了吸附在破乳剂上的小油滴聚并成为大油滴的机会。