硫酸钙在改性粘土颗粒表面的沉积性质研究

发布时间：2017-10-18 13:16

  本文关键词：硫酸钙在改性粘土颗粒表面的沉积性质研究

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【摘要】：地处鄂尔多斯盆地的延长、长庆油田,开发层位多、水型多(如CaCl_2、Na_2SO_4型),矿化度高且变化大(4000mg/L~94000mg/L),不同水型的污水混合处理时会因离子间的反应而结垢。采出水处理后主要用作注水开发过程的注入水水源,微生物处理采油污水已经成为该类污水处理重要的发展方向。在降解不同水型混合污水中的污染物时,微生物表面会产生一种胶状、粘性、附着力很强的多糖类物质,处理这种易结垢水时,水中的硫酸钙垢晶体会在这些多糖类物质表面聚集、沉积,阻碍微生物与外界物质及能量的交换,影响处理效率及效果。为了阐明硫酸钙在附着有多糖类物质的微生物表面的沉积规律,论文以负载多糖的改性粘土颗粒为模拟研究对象,探索了垢在改性颗粒表面的沉积规律。本文将膨润土进行酸化活化处理,通过吸附方式使活化处理后的膨润土吸附壳聚糖来制备表面负载多糖的改性粘土。通过XRD、FTIR、SEM等手段,确定壳聚糖在粘土颗粒表面为物理吸附,且最大吸附量为243.70mg/g土。将改性土置于易结垢水中,通过水的电导率测定,探索硫酸钙在改性粘土表面的沉积过程。结果表明:0~14min为结垢的诱导期,体系处于亚稳定状态;14min~45min为晶核的形成阶段,电导率迅速减小;45min~60min为晶粒长大阶段,电导率下降缓慢。硫酸钙晶核形成速率常数为0.00451min~(-1),晶粒长大速率常数为0.00019321min~(-1)。硫酸钙沉积过程混合颗粒的Zeta电位在-2mV~2mV之间,体系一直处于强凝聚和沉淀不稳定状态。沉积过程中晶核的产生是体系颗粒的平均粒径增大,当晶体稳定增长后,平均粒径开始出现增大再减小的过程。随着改性粘土颗粒在水中加入量的增加,温度升高、搅拌速率增大,会缩短结垢诱导期,加快晶核形成速率,加快硫酸钙的生长速率;Ca~(2+)和(SO_4)~(2-)浓度的改变影响溶液的过饱和度,当离子浓度较低时,无法形成硫酸钙晶体或晶体形成速率缓慢,当增大成垢离子浓度,成垢速率明显增大。
【关键词】：壳聚糖 改性粘土 硫酸钙结垢 电导率
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ132.32
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 课题的研究目的及意义8
• 1.2 油田污水结垢8-10
• 1.2.1 油田污水结垢影响因素8-9
• 1.2.2 结垢实验方法研究9
• 1.2.3 硫酸钙结垢预测方法9-10
• 1.3 成垢过程研究10-13
• 1.3.1 垢的生长10-11
• 1.3.2 成垢动力学研究进展11-13
• 1.4 膨润土的应用13-15
• 1.4.1 膨润土的工艺特性13-14
• 1.4.2 膨润土的酸活化14-15
• 1.5 壳聚糖改性土的研究进展15-17
• 1.5.1 壳聚糖的性质、结构及应用15-16
• 1.5.2 壳聚糖改性膨润土的研究及应用16-17
• 1.6 论文的研究内容17
• 1.7 技术路线17-19
• 第二章 壳聚糖改性膨润土的制备19-33
• 2.1 仪器与试剂19-20
• 2.1.1 主要仪器19
• 2.1.2 主要试剂19-20
• 2.2 实验方法20-23
• 2.2.1 膨润土的提纯、钠化、酸化20
• 2.2.2 壳聚糖改性膨润土的制备20-21
• 2.2.3 壳聚糖负载量的测定21-23
• 2.2.4 膨润土的表征23
• 2.3 结果与讨论23-31
• 2.3.1 膨润土的性能检测23
• 2.3.2 壳聚糖改性土的表征23-30
• 2.3.3 壳聚糖吸附量随硫酸浓度和壳聚糖浓度的变化30-31
• 2.4 本章小结31-33
• 第三章 硫酸钙垢在改性粘土颗粒表面沉积研究33-44
• 3.1 试剂及仪器33-34
• 3.2 实验方法34
• 3.2.1 硫酸钙垢在改性粘土悬浮液表面沉积实验方法34
• 3.2.2 硫酸钙垢在改性粘土悬浮液表面沉积测定方法34
• 3.3 结果与讨论34-42
• 3.3.1 硫酸钙沉积的显微观察34-37
• 3.3.2 CaSO_4沉积过程电导率及Ca~(2+)浓度的变化37-38
• 3.3.3 CaSO_4晶体的成核速率方程和生长速率方程38-40
• 3.3.4 硫酸钙沉积过程中平均粒径和Zeta电位变化40-42
• 3.3.5 硫酸钙沉积pH变化42
• 3.4 本章小结42-44
• 第四章 硫酸钙沉积的影响因素44-52
• 4.1 实验试剂及仪器44-45
• 4.2 实验方法45
• 4.3 结果与讨论45-51
• 4.3.1 搅拌强度的影响45-46
• 4.3.2 粘土溶液加量的影响46-47
• 4.3.3 成垢离子浓度的影响47-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 结论52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-57
• 攻读学位期间发表的论文57-58

【参考文献】

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本文编号：1055124