水處理凝劑篩選及復配研究

發(fā)布日期：2011-01-06 瀏覽次數(shù)：426

核心提示：水處理凝劑篩選及復配研究

水處理凝劑篩選及復配研究

上官昌淮^l，2 張仁勇³ 白媛麗³

（1．中國石油天然氣集團工程設計西南分公司，成都610500;2．中國石油天然氣集團公司石油管力學和環(huán)境行為重點實驗室四川研究室，成都610500;3．西南石油大學，成都610500）

摘要：對2種無機絮凝劑和3種有機絮凝劑進行絮凝效果比較，選出無機絮凝劑聚氯化鋁和有機絮凝劑相對分子質(zhì)量800～1000的聚丙烯酰胺(PAM)為單一絮凝劑最佳品種。考察了復配絮凝劑配比、濃度及溫度對絮凝率的影響。結(jié)果表明，在聚氯化鋁與PAM復配比例6：1，復配劑濃度50ml/L條件下，油田采出水絮凝率達94％以上；絮凝時間約16 min。此復配絮凝劑適用于中低溫（70℃)的絮凝環(huán)境。

關鍵詞：絮凝劑水處理復配絮凝劑

隨著我國油田采出液的含水量逐漸增加，油田采出水污染越來越嚴重，絮凝技術作為一種既經(jīng)濟又有效的水處理技術，被廣泛應用于國內(nèi)外的采出水處理中^[1～3]。而水處理絮凝劑是使污水中的溶質(zhì)、膠體或者懸浮物顆粒產(chǎn)生絮狀沉淀的物質(zhì)，在固液分離和水處理過程中，用以提高微細固體物的沉降和過濾效果^[4～6]。目前單一絮凝劑實際使用時存在投加量大、絮體較松散、運行成本高等缺點，制約了其發(fā)展，而復合型絮凝劑不僅克服了以上缺點，而且解決了無機和有機高分子絮凝劑在水處理過程中需要分步加入、工藝繁瑣、設備投資大、成本相應偏高的缺陷，所以它的適用范圍廣泛^[7～13]。為進一步提高水處理效率，增加水資源利用率，筆者針對某油田采出水進行了單一絮凝劑的篩選和絮凝劑復配研究。

1實驗部分

1.1主要儀器及藥品

儀器：GKC雙孔數(shù)顯控溫水浴鍋，上海波洛石油設備有限公司；JJ—1型數(shù)顯攪拌器，常州國華電器有限公司；721型分光光度計。

藥品：3種不同相對分子質(zhì)量的聚丙烯酰胺；聚氯化鋁，分析純；聚硫酸鋁，分析純；某油田采出水。

1.2絮凝劑的篩選

參照石油與天然氣行業(yè)標準SY/T5796—93《絮凝劑的評定方法》的規(guī)定，將數(shù)個已標記的250mL燒杯中加入一定量的采出水，分別加入不同類型且具有一定梯度量的絮凝劑，充分攪拌后，靜置60min，然后取其上清液測定其波長為680nm處的透光率，然后按照下式計算絮凝率：

式中，η為絮凝率；Ψ₁絮凝前透光率，Ψ₂絮凝后的透光率。

1.3絮凝劑復配研究

根據(jù)1.2節(jié)篩選步驟分別得到最佳無機和有機絮凝劑進行復配研究，確定最佳復配比例。

1.4復配絮凝劑的性能研究

根據(jù)1.3節(jié)得到絮凝劑的最佳配方進行其性能研究，最終確定其最佳使用濃度和溫度。

2結(jié)果與討論

2.1單一絮凝劑的篩選

根據(jù)1.2節(jié)絮凝劑篩選步驟，分別考察無機絮凝劑聚氯化鋁和聚硫酸鋁濃度、有機絮凝劑3種不同相對分子質(zhì)量的聚丙烯酰胺( PAM)濃度對油田采出水絮凝率的影響，結(jié)果分別見圖l和圖2。

從圖l可以看出，絮凝率隨著鋁類絮凝劑濃度的增加而增大，濃度低于50 mg/L時，絮凝率上升較快，濃度大于50 mg/L時絮凝率趨向平穩(wěn)。而從圖2可見，絮凝率隨著PAM濃度的增加而增大，濃度高于8 mg/L時絮凝率也逐漸趨向平穩(wěn)；有機絮凝劑和無機絮凝劑出現(xiàn)此類現(xiàn)象的原因是，隨著無機絮凝劑濃度的增加，增大了分子的碰撞幾率，絮凝效果增加從而增大絮凝率；有機絮凝劑濃度增加，逐漸中和了溶液中的電性，加強分子的卷掃作用或粒間架橋作用，進而保持絮凝率穩(wěn)定。從圖1可看出，聚氯化鋁絮凝率高于聚硫酸鋁，因此無機絮凝劑選擇聚氯化鋁。從圖2可看出相對分子質(zhì)量800～1000的PAM絮凝效果最好，因此，有機絮凝劑選擇相對分子質(zhì)量800～1000的PAM。

2.2絮凝劑復配比對絮凝率的影響

用篩選的無機絮凝劑聚氯化鋁與有機絮凝劑相對分子質(zhì)量800～1000的PAM進行復配，固定有機絮凝劑PAM濃度8 mg/L不變，改變聚氯化鋁濃度，考察絮凝劑復配比對絮凝率的影響，結(jié)果見圖3。

由圖3可見，絮凝率隨著無機絮凝劑與有機絮凝劑比例的增大而增大。當比例大于6:1時絮凝率趨向穩(wěn)定，因此，無機絮凝劑聚氯化鋁與有機絮凝劑相對分子質(zhì)量800～1000的PAM濃度復配質(zhì)量比選擇6:1較合適。

2.3 復配絮凝劑絮凝性能評價

2.3.1 復配絮凝劑濃度對絮凝率的影響

聚氯化鋁與PAM按最佳配比6:1復配的絮凝劑用于對油田采出水處理，通過改變復配絮凝劑濃度，考察復配絮凝劑濃度對絮凝率的影響，結(jié)果見圖4。

由圖4可以看出，絮凝率隨著復配絮凝劑濃度的增加而增大，當絮凝劑濃度大于50 mg/L時，絮凝率趨向穩(wěn)定，此時絮凝率達到94％以上。因此從經(jīng)濟性考慮，復配絮凝劑最佳濃度選擇50 mg/L。

2.3.2復配絮凝劑濃度對絮凝時間的影響

通過改變復配絮凝劑濃度，考察復配絮凝劑濃度對絮凝時間的影響，結(jié)果見圖4。

由圖4可知，隨著復配絮凝劑濃度從5 mg/L增加30 mg/L時，沉降速度增加并達到最快。隨著絮凝劑濃度繼續(xù)增加直至復配絮凝劑濃度達50 mg/L時，沉降速度趨穩(wěn)，絮凝時間約16 min，再增加絮凝劑濃度，絮凝率繼續(xù)增大而沉降速度反而下降，這可能是當濃度達到一定時，大分子鏈發(fā)生相互纏繞，不能有效舒展，架橋作用變?nèi)酰蠓肿痈采w膠粒的架橋作用減小，從而導致了沉降時間增大^[14]。

2.3.3溫度對絮凝率的影響

固定復配絮凝劑濃度50 mg/L不變，改變絮凝環(huán)境溫度，考察溫度對絮凝率的影響，結(jié)果見圖5。由圖5可以看出，溫度較低（低于70℃）時絮凝率都高于190％，當溫度較高時絮凝率下降，當溫度高達110℃時，絮凝率下降至77.51％。這可能是，溫度較低時，溶液內(nèi)部分子布朗運動較慢，絮凝率較小，當溫度升高，布朗運動加快，提高了分子相碰的概率，所以絮凝率上升。當溫度繼續(xù)上升，布朗運動更為激烈，分子絮凝的速度小于分散的速率，從而導致絮凝率下降，另一方面溫度過高也有可能會使有機分子遭破壞或降解，從而降低絮凝率。因此復配絮凝劑只適用于中低溫( <70℃)的絮凝環(huán)境。