石油是当今社会发展的主要能源之一。绝大多数石油在被开采出来的时候是油包水(W/O)或水包油(O/W)型的原油乳液,自然界或采油过程中人为添加的界面活性物质存在于乳液的油/水界面上,提高油/水界面张力,使油/水界面难以破坏,导致大量水滴和油滴分别存在于油包水乳液和水包油乳液中,并且常规沉降、蒸馏等物理方法难以实现水/油两相分离。油包水(W/O)乳液和水包油(O/W)乳液的油水分离是石油工业面临的严峻挑战之一,化学破乳技术即向乳液中加入化学破乳剂,破坏或顶替油/水界面膜,从而实现油水分离,是一直以来石油工业中应用较广的破乳技术。纳米材料的化学和物理性质都比较特殊,因此纳米破乳剂的研究和应用都受到石油行业的重视。本文在纳米材料特殊的理化性质的前提下,制备了四种纳米破乳剂,分别用于处理W/O或O/W型乳液,测试了四种纳米材料的破乳性能并研究了其破乳机理。主要内容如下:以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸(AA)、丙烯酸乙酯(EA)为单体,二乙烯苯(DVB)为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂,采用乳液聚合法制备P(MMA-EA-AA)。分析了产物的红外光谱(FT-IR)、表面张力和颗粒尺寸分布,利用显微分析探讨了共聚物在W/O原油乳液中的破乳机理。综合测试了不同合成条件和破乳条件对共聚物对W/O乳液破乳效率的影响。此外,还通过改变共聚物中AA的含量,讨论了共聚物的亲水-亲油平衡值(HLB)与W/O原油乳液破乳效率的关系。结果表明,共聚物的平均粒径为76.99nm,在温度为20℃的条件下,共聚物在甲苯溶剂中表面张力降低值为10.66 mN/m。当AA和DVB的用量分别为1.4 g和0.1 g,破乳剂浓度为400ppm时,在70℃静置60min的破乳效率可以达到95.1%。通过将单体EA换成丙烯酸丁酯(BA),合成P(MMA-BA-AA),发现在同样的条件下破乳效果有一定程度的提高。使用原位溶胶-凝胶法制备了针对含油废水的二氧化钛改性的多壁碳纳米管(CNTs/TiO2)纳米破乳剂。采用红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)测试了 CNTs/TiO2的结构、组成及其形貌。通过动态界面张力降低能力、界面活性以及光学显微镜等分析探讨了 CNTs/TiO2的破乳机理。研究结果表明,二氧化钛(TiO2)接枝在碳纳米管(CNTs)上,具有良好的协同效应。在25℃的条件下,向O/W型含油废水中加入400 mg/L的CNTs/TiO2,充分摇晃并静置30 min后,破乳后水相的透光率可以为89.7%。此外,这种具有良好界面活性的复合材料至少可以重复使用5次。经过5次重复使用后水相透光率的降低率为64.9%。利用超声法在碳纳米管表面修饰聚乙烯醇(PVA),制备了聚乙烯醇改性的多壁碳纳米管(CNTs@PVA)纳米破乳剂,用于处理O/W含油废水。采用红外光谱(FT-IR)、紫外光谱(UV-spectrum)、X射线光电子光谱(XPS)、扫描电镜(SEM)以及热重量分析(TGA)分析了 CNTs@PVA的结构、组成、形貌以及耐热性。通过动态界面张力、界面活性、润湿性、zeta电位以及光学显微镜相结合的方法探讨了其在含油废水中的破乳机理。采用瓶试法分析了 CNTs@PVA在含油废水中的破乳性能。研究结果表明,在室温条件下,向含油废水中加入80mg/L的复合材料,充分摇晃并静置30 min以后,水相透光率为84.2%,除油率可以达到97.1%。