fenton试剂处理油田含聚污水中聚丙烯酰胺的试验研究

FENTON试剂处理油田含聚污水中聚丙烯酰胺的试验研究维普资讯/0,能源环境保护第卷第期,年月试剂处理油田含聚污水中聚丙烯酰胺的试验研究邵强,闫光绪,郭绍辉中国石油大学北京环境中心,北京摘要通过对我国油田含聚污水污染状况进行分析,提出处理油田含聚污水的关键是去除污水中的聚丙烯酰胺。以聚丙烯酰胺污水为处理对象,通过正交试验确定了试剂各影响因素的影响权重,并深入研究了试剂中各影响因素的作用机制,同时通过分别试验确定了试剂处理聚丙烯酰胺污水的最佳操作条件。和浓度分别为/、。几,反应温度、反应时间,反应体系的为左右,的降解率能达到以上,降解率高达。关键词试剂含聚污水聚丙烯酰胺作用机制中图分类号文献标识码文章编号,佃,咖咖,】/,】/,随着油产量的递减和高采出油含水量的增术中占据着越来越重要的作用。但聚合物驱油采加,聚合物驱油作为油田三次采油的一项重要油所需注水量极大,含聚污水的大量外排造成严技术,目前在我国一些油田如大庆油田、胜利重的环境污染,同时含聚污水的回注造成近井地油田等已得到了广泛的应用,油田采油由以往带油层污染,注水压力上升,注水困难,产油量下的水驱单独注水驱油逐步转变为水驱和聚合降,聚合物驱油引起的问题日益严重。目前我物驱油并存的方法,聚合物驱油在油田采油技国聚合物驱油技术广泛采用聚丙烯酰胺,其所产生的含有聚丙烯酰胺的污水粘收稿日期一叭一修改稿度大、水中油滴及固体悬浮物在聚丙烯酰胺及其第一作者简介邵强一,男,硕士研究生,研究方向水污染水解产物的作用下乳化稳定性强【】,处理起来非的防治及其回用。维普资讯/邵强等试剂处理油田含聚污水中聚丙烯酰胺的试验研究常困难。油田含聚污水处理技术近年来发展较快,国内外许多研究者已经在高效絮凝剂研制开发、超声波技术引、微生物技术、电渗析技术等方面取得了突破。本文采用目前在含聚污水处理中较少使用的试剂高级氧化技术即法。自年发现/体系的氧化作用以来,该体系即以试剂而闻名,其反应实质就是/在催化剂存在的条件浓度/下发生链式反应生成氧化能力很强的羟基自由基图聚丙烯酰胺溶液标准曲线,其反应机理如下通过绘制吸光度对聚丙烯酰胺浓度的标准曲厂一线,如图所示,得出聚丙烯酰胺标准曲线回归方。程为厂一/一吸光度/越一聚丙烯酰胺浓度,/。厂降解率笔者认为处理油田含聚污水的关键是去除由下式计算出吸附剂吸附聚丙烯酰胺浓度降污水中的聚丙烯酰胺,这样才能降低解率污水粘度,提高含聚污水水质,利于后续处理刀口一/口方法的深入处理。本文对试剂用于处理其中叼一浓度降解率,聚丙烯酰胺污水进行了研究,通过正交试验确。一原水浓度,/定了试剂各反应因素的影响权重,并考一处理后污水浓度,/。察了各影响因素对降解效果的影响,深实验方法入分析了各影响因素对处理效果影响的原配制浓度为/的聚丙烯酰胺溶液,分因。别取的聚丙烯酰胺溶液放人的锥实验部分形瓶中,用盐酸和氢氧化钠调节溶液的值至所需值,分别加入固体和到所主要仪器和药剂需浓度,放入恒温水浴振荡器中恒温震荡不同时仪器型水浴恒温振荡器常州国华电问,静置后取上清液,测定聚丙烯酰胺溶液器有限公司自外可见分光光度计浓度和值。一型速测仪兰州连华环保科技有限公司一型计上海雷磁仪器厂结果与讨论药剂分析纯过氧化氢,/,聚丙反应条件的正交试验烯酰胺万等。试剂是利用在酸性条件下催化分析方法分解产生来攻击有机物分子内键,而试验过程中所采用的分析方法见表。的产生又受到许多因素的限制,不同废水成表分析指标及分析方法分所需的最佳操作条件不尽相同,对于聚丙烯酰分析指标分析方法胺污水的处理必须先确定其最佳操作条件,笔者值玻璃电极法,综合考虑各种因素设计了以】、。】、反应值一型速测仪测定聚丙烯酰胺浓度淀粉一碘化镉分光光度法”温度和反应时间为变量的因素水平的正交试验如表所示,试验结果列于表。聚丙烯酰胺标准曲线方程维普资讯/第卷第期能源环境保护表正交试验因素水平到小的次序为浓度反应时间浓度反应温度,浓度作为反应的核心试剂是氧化反应的主要影响因素,反应时间和榷度的影响相差不大,对氧化试验影响程度最小的反应温度。由此本文确定初步实验操作条件为【】/,】/,反应温度从正交试验的结果可以看出,在选定的影响,反应时间为。因素中,各因素对降解率的影响权重从大表正交试验结果各反应因子对试剂氧化处理效果的影响由图可知,溶液的值对降解的影值响很大,在酸性条件下的降解效果明显高于中性试剂通常在酸生条件下发生作用,在中和碱性溶液,其中在时,处理效果最好,降性和碱性的环境中,不能催化产生,解率能达到,这与文献报道的最佳值因为溶液中的存在形式受制于溶液中的基本一致膪】。其原因是试剂与值。值对降解率的影响如图所示。的存在形式均受溶液的值影响,试剂只有在酸性条件下才能反应生成羟基自由基每一链节中均含有一个酰胺基一,酰胺基带负电荷,之间有氢键作用,在酸性条件下线形分子卷曲程度最佳,因此在酸性条件褂膳下试剂氧化处理聚丙烯酰胺降解率逝达到以上。进一步分析其变化规律对降解率的影响,其中当时,降解率有明显的下降,这是因为值小于时,生成的】这值种复合体减缓了氧化反应速度,在图值对处理效果的影响维普资讯/邵强等试剂处理油田含聚污水中聚丙烯酰胺的试验研究离子浓度很高的情况下生成稳定的【离本身可以清除一子,这种离子使过氧化物变得具有亲电性而提高,因此,以上多种原因导致了降其稳定性,减少了与的充分反应在高值解率的降低。条件下按照经典的试剂反应原理,高表浓度对聚丙烯酰胺溶液值的影响值时,有水合氢铁配合物的生成,其减缓了浓度/值/的生成速度,当值高于时,这种水合氢铁配合物更进一步地生成因此。实际工考虑到后继深度处理可生化性的需要,考察程运行的值调节非常重要,须增设值自动了的变化,结果如表所示。由表很清楚地监测仪器控制。看出,当为/时,处理后溶液的浓度值最低,能达到/,因此结合图、表采用试剂处理污水的有效性和经济性能够很容易得出当浓度为/时,溶主要取决于过氧化氢的投加量,因为才能够液的处理效果最好。分解生成羟基自由基。图为的浓度变对表进行分析可以看出,当化对处理效果的影响。/时,随着的增加其溶液值逐渐降低,其变化规律和降解率基本一致,其这一阶段的降解原理和同阶段降解率一致。当】/时,随着浓度的继续增加,谢溶液值随着迅速升高,并且远远大于原水的鞋世值,其原因笔者认为还是由于本身具有一定的还原性,过高浓度的导致了溶液值的极速升高。最后,结合降解率和溶液的变化我们最终确定/是的最浓度/佳处理浓度。图浓度变化对降解率的影响反应时间由图可以清楚看出,当】在/试剂反应时间的长短对于其在实际应左右时,的处理效果最好,降解率能达到近用中非常重要,反应时间太短,反应不充分,浪费。的整体去除效果是随着的增大量的试剂,时间太长则会增加运行成本,不利于加先增大后逐渐降低。从反应机理我们对实际应用。图所示为试剂反应时间对浓度变化对的去除效果的影响进行的处理效果的影响。分析,当溶液中只存在时,的降解率能达到以上,虽然试剂氧化反应不能进行,但由于存在着被溶液中的溶解氧氧化成,进而与水生成,沉淀,溶液褂中的能被吸附沉淀下来而得以世去除随着】的逐渐增大,与氧化生成的随之增加,越来越多的被分解,因此,的降解率也越来越大,随着的越来越高,虽然生成了更多的反应时间/,但同时过多的会和发生副反应图反应时间对处理效果的影响不仅消耗了大量的从图中可以看出,降解效果可以分,而且也会降低的浓度,并且较高浓度为两个阶段反应开始前内处理效果随反的会造成自身分解反应的加剧,过高浓度的应时间的延长迅速达到以上,趋势基本符合维普资讯/第卷第期能源环境保护表浓度对聚丙烯酰胺溶液值的影响线性关系反应时间在后,反应基本达到原水值平衡,降解率稳定在一。因为试浓度/剂生成是一个很快的反应,它在反应唯/内迅速生成大量的,氧化在从溶液值的变化来继续考察浓度变后,生成的和反应成为试剂处理化对去除效果的影响,通过表可以看出,聚丙烯的主反应,但的催化性能比低很酰胺溶液的值基本随着】的增加而降低,多,另外还会和有机物质和中问产物生成产当】降低到左右时,随着【】的进生了难以被氧化的中间体络合物,使反应速一步增加溶液的值基本上不再变化,值率降低维持在/。因此,通过溶液浓度和的变化催化剂浓度我们可以确定最佳】为。是产生羟基自由基的必要条件,在没有通过表对农度变化对聚丙烯酰胺溶液的情况下,不能分解产生。因此,值的影响进行了分析刚开始投加时,溶浓度的多少对试剂处理效果有液的值有一定程度的提高,认为溶液的着重要的作用。图为浓度变化对降值升高主要由于本身具有一定的还原性。此解率的影响曲线图。时浓度很高,过高浓度的导致了溶液值的升高随着【】的增加,和反应生成的攻击的分子链使之分解成小的分子,溶液的值也随之降低,当】斟增至/时,溶液的值降至/,降琏逝解率能达到,对聚丙烯酰胺溶液的值有很强的降解效果。综合浓度对聚丙烯酰胺浓度和的影响我们可以确定/是的最佳浓度值。浓度/圈浓度变化对降解率的影响温度在溶液值为,】的投加量为/由图可以清楚看出,随着】的不断增,的投加量为/,反应时问的条加,的降解率也随之增大,当】到件下考察反应温度对降解率的影响,结果见图。/左右时降解率达到最大,最高降解率能达到随着】的进一步增加,的降解率不再继续增加,反之逐渐降低,因此我们可以确定最佳】为/。通过分析降解率变化分析可得,在溶斟液中只存在的情况下,对的降解琏逝基本没有影响,说明对的氧化效果很差