电化学法对含聚油泥中聚合物的去除效果研究
近年来, 我国的主要油田 (尤其是大庆油田和胜利油田) 都已进入高含水开发后期, 采出液含水率已达到90%以上。为了提高石油采收率, 化学驱中的聚合物驱油技术得以广泛应用[1]。这种技术在注入水中加入一定量高分子质量的PAM (聚丙烯酰胺) [2], 以提高水相粘度, 降低水相渗透率, 虽然有效地提高了石油采收率, 但是也因此产生了大量的含聚废水[3]。PAM在废水中的残留单体AM (丙烯酰胺) 的毒性很大, 在含聚废水处理过程中会产生大量高聚合物含量的污泥, 这些污泥如果没有经过妥善的处理就直接堆放或者填埋, 容易对环境造成危害。
本文通过改变实验参数, 分析了电化学处理方法对油泥中PAM的去除效果的影响[4,5], 以期为含聚油泥的后续处理处置提供帮助。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
大庆油田含聚污泥 (固含量2%, 含油率8%, PAM含量为750mg/L) ;电解质为次氯酸钠溶液;电化学反应实验装置如图1所示。
1.2 实验方法
在常温常压条件下, 取污泥样品体积300m L, 电化学处理装置条件为:电解反应器容积1.5L, 电极板面积100cm2, 网状Ti/Ru O2-Ir O2电极板为阳极, 不锈钢电极板为阴极, 极间距2cm-3cm, 电极单极式排列, 电源为LW5J5直流稳压电源。为防止电化学处理过程中污泥发生分层而影响处理效果, 在处理操作中均采用了磁力搅拌的措施。分别考察在不同的电解质浓度、电流密度、电解时间等参数下电化学处理方法对油泥中PAM的去除效果。
2 结果与讨论
本文中的电化学处理装置采用次氯酸钠溶液为电解质, 次氯酸钠自身具有的强氧化作用对PAM有一定的去除效果。因此, 研究过程中增加了次氯酸钠溶液对含聚污泥中PAM的氧化降解实验, 作为空白实验对比分析, 以排除次氯酸钠的氧化性对电化学处理效果的影响。具体实验结果见图2所示。
结果表明:次氯酸钠溶液浓度为1250mg/L时, 反应完全后, PAM浓度由750mg/L降低为696mg/L, 去除率为7.2%。图2显示, 随着次氯酸钠浓度的升高, PAM浓度降低趋势较为平缓, 考虑为本实验含聚污泥样品中8%含量的石油类抑制了次氯酸钠溶液对PAM的氧化降解效果。
2.1 电解质浓度对污泥中PAM去除效果的影响
电化学处理方法参数为:电流密度为20m A/cm2, 电解时间45min, 通过添加不同浓度的电解质次氯酸钠, 考察其对污泥中PAM去除效果的影响。排除次氯酸钠对PAM的氧化降解影响后, 具体实验结果见图3所示。
结果表明:当电解质浓度小于1000mg/L时, PAM的去除趋势平缓。当电解质的浓度超过1000mg/L时, PAM的去除效果明显, 并且在电解质浓度为1250mg/L时, PAM浓度由696mg/L降低为429mg/L, 去除率达到最大, 为42.8%。当电解质浓度高于1250mg/L时, PAM的去除率反而呈下降趋势。所以取最佳电解质次氯酸钠的浓度为1250mg/L。
2.2 电流密度对污泥中PAM去除效果的影响
电化学处理方法参数为:电解质次氯酸钠的浓度为1250mg/L, 电解时间45min, 通过调整电化学处理过程中的电流密度, 考察其对污泥中PAM去除效果的影响。排除次氯酸钠对PPAAMM的氧化降解影响后, 具体实验结果见图44所示。
结果表明:当电流密度超过10m A/cm2时, PAM的去除效果趋于明显。当电流密度达到20m A/cm2时, PAM浓度由696mg/L降低为422.4mg/L, 去除率为43.7%。当电流密度继续增大, PAM的去除效果不明显。所以确定电化学处理方法的最佳电流密度为20m A/cm2。
2.3 电解时间对污泥中PAM去除效果的影响
电化学处理方法参数为:电解质次氯酸钠的浓度为1250mg/L, 电流密度为20m A/cm2, 考察不同电解时间对污泥中PAM去除效果的影响。排除次氯酸钠对PAM的氧化降解影响后, 具体实验结果见图5所示。
结果表明:PAM的去除效果随着电解时间的延长而增大。当电解时间超过45min时, PAM的去除效果趋于平缓。在实验过程中, 当电解时间超过60min时, 容易出现发热现象, 温度可达60℃以上。综合上述情况, 电化学处理的最佳电解时间为45min, 此时PAM浓度由696mg/L降低为430mg/L, 去除率为42.7%。
3 结语
电化学处理方法作为一种环境友好技术, 在废水处理方面得到广泛的应用, 本实验将其应用到含聚油泥的处理中, 具有一定的创新性。实验结果证明:利用电化学反应实验装置, 添加电解质浓度为1250mg/L, 电流密度为20m A/cm2, 电解时间45min后, PAM的去除率约为44%, 效果较好。
摘要：通过改变电解质浓度、电流密度、电解时间等参数, 研究了电化学处理方法对含聚油泥中PAM的去除效果, 结果显示, 利用以网状Ti/RuO2-IrO2电极板为阳极、不锈钢电极板为阴极的电化学反应实验装置, 添加电解质浓度为1250mg/L, 电流密度为20m A/cm2, 电解时间45min后, PAM的去除率可达44%, 效果较好, 表明电化学处理方法在去除含聚油泥中的PAM方面具有一定的可行性。
关键词：电化学,含聚油泥,聚合物,去除
参考文献
[1] 牛金刚.大庆油田聚合物驱提高采收率技术的实践与认识[J].大庆石油地质与开发, 2004, 23 (5) :91-93.
[2] 严瑞瑄.水溶性高分子[M].化学工业出版社, 北京, 1998, 84-171.