铁基催化剂催化臭氧氧化能力及降低油田三元采出水粘度效果

发布时间：2020-10-31 12:23

　　 随着油田三元驱采油技术逐渐推广应用,油田产生了大量难处理的三元采出水,而我国目前对油田三元采出水处理标准的提高,使得原有的处理方法已经不能使处理后的三元采出水水质达标。三元采出水处理的关键在于降低其粘度,因此现在亟需一种经济、有效的三元采出水降粘技术来解决这一难题。本文制备了粉末型及负载型两种形态的铁基催化剂,通过其催化臭氧降解亚甲基蓝、葡萄糖、邻苯二甲酸氢钾三种简单有机物考察了铁基催化剂在催化臭氧时的催化活性,对铁基催化剂催化臭氧降低油田三元采出水粘度的效果进行了研究。铁基催化剂催化臭氧氧化降解亚甲基蓝的实验结果表明,在亚甲基蓝溶液浓度40.00mg/L、溶液体积500.0ml时,粉末型铁基催化剂催化臭氧氧化降解亚甲基蓝的最优条件为pH=11.00、臭氧流量控制为40.0L/h、粉末型催化剂投加量为4.0g/L,催化降解亚甲基蓝的时间最短,25min后亚甲基蓝溶液全部降解;负载型铁基催化剂催化臭氧氧化降解亚甲基蓝的最佳条件为pH=10.00、臭氧流量控制为40.0L/h,负载型催化剂投加量为80.0g/L,催化降解亚甲基蓝的时间最短,30min后亚甲基蓝溶液全部降解。铁基催化剂催化臭氧氧化降解亚甲基蓝、葡萄糖、邻苯二甲酸氢钾三种简单有机物的实验结果表明,单独臭氧氧化可以降解亚甲基蓝,但不能降解邻苯二甲酸氢钾和葡萄糖;粉末型铁基催化剂和负载型铁基催化剂催化臭氧氧化降解亚甲基蓝、邻苯二甲酸氢钾、葡萄糖均有催化效果,催化活性高和适应条件宽(酸性、中性、碱性环境下均有催化效果)。铁基催化剂催化臭氧氧化油田三元采出水降低粘度的实验结果表明,粉末型铁基催化剂催化臭氧氧化降低油田三元采出水粘度的最优条件为,油田三元采出水取500.0ml时,臭氧流量控制为80.0L/h,粉末型催化剂投加量为4.0g/L,粘度由4.05mPa·s降到1.80mPa·s以下,需要的时间为30min;而同等条件下不加催化剂粘度由4.05mPa·s降到1.80mPa·s以下,需要的时间为60min。负载型铁基催化剂催化臭氧氧化降低油田三元采出水粘度的最优条件为:油田三元采出水取500.0ml时,臭氧流量控制为80.0L/h,负载型催化剂投加量为80.0g/L,粘度由4.05mPa·s降到1.80mPa·s以下,需要的时间为50min。粉末型铁基催化剂催化臭氧氧化油田三元采出水降粘效果比负载型铁基催化剂催化效果好。三元采出水中含有表面活性剂有助于增大反应器中臭氧的停留时间,同时也可以增加了臭氧与三元采出水中有机物的传质效果,从而加快降粘速度,提高降粘率。分别以二氧化氯和臭氧为氧化剂氧化处理油田三元采出水,并对其降粘效果进行对比,结果表明二氧化氯也具有良好降粘效果,但在相同投加量下,臭氧在降粘率和降粘速度这两方面都比二氧化氯更具优势。对催化剂的重复性实验结果表明,粉末型铁基催化剂在催化亚甲基蓝溶液(pH=10.00)和油田三元采出水时,经过7次重复试验后,其催化效果稳定。500.0ml20.00mg/L,的亚甲基蓝催化降解15min,去除率稳定达到100%。500.0ml的三元采出水粘度30min均达到1.80mPa·s以下,降粘率在57%左右波动。负载型铁基催化剂催化臭氧降解亚甲基蓝溶液(pH=11.00)时,负载型催化剂溶出严重,催化效果逐渐降低,反应15min,500.0ml 20.00mg/L的亚甲基蓝去除率从95%降到86%,负载型催化剂在pH=11.00的体系中重复性差。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE39
【部分图文】：

第 1 章 绪论水的净化进程。该方法具有投资少、效果好、运行费用低等优点。根据氧气的，可分为好氧和厌氧两种生物处理法。根据微生物的存在状态，又可分为活性生物膜法。油田三元采出水生物处理法中不论是活性污泥法还是生物膜法，对解都是靠降油微生物进行的[20,21]。三元采出水的处理方法有很多，每一种方法都有其优缺点及适用范围，在实际要针对实际情况进行研究，确定合适的处理工艺流程。三元采出水一般经过二降或三段混凝沉降、过滤、浮选、酸化/氧化过滤等工艺处理后，可以达到相应注水或排放水质指标。以应用三元驱采油最为成熟的大庆油田处理三元采出水，不同油井的三元采出水有不同的工艺，以其中一种工艺流程为例如图 1.1 所示

具体结构如图 2.5 所示。图 2.4 臭氧反应装置示意图图 2.5 二氧化氯反应装置示意图2.4.2 工艺流程首先按顺序连接实验装置，检查装置气密性，取一定量的研究对象加入反应器中。实验开始首先打开空气开关，调节转子流量计至所需气体流量，然后打开臭氧开关，并开始计时，每隔一段时间取样测相应实验所需的数据，并实时观察反应器中油田三元采出水的变化情况及尾气吸收装置中②瓶的情况，若②瓶中的颜色由无色转变为红棕色，则证明吸收装置①瓶中的 KI 溶液消耗完毕，需要更换。使用二氧化氯反应装置进行实验时，工艺流程同上。2.5 本章小结本章主要是对实验过程中所使用的药品规格和仪器设备进行了说明，介绍了实验用水的来源，并对实验流程，实验装置进行了介绍，还对实验过程中所用到的催化剂的制备方法，实验中分析检测方法及检测条件进行了必要的说明。

图 2.5 二氧化氯反应装置示意图流程顺序连接实验装置，检查装置气密性，取一定量的研究对象加先打开空气开关，调节转子流量计至所需气体流量，然后打开臭每隔一段时间取样测相应实验所需的数据，并实时观察反应器中情况及尾气吸收装置中②瓶的情况，若②瓶中的颜色由无色转装置①瓶中的 KI 溶液消耗完毕，需要更换。使用二氧化氯反应流程同上。小结要是对实验过程中所使用的药品规格和仪器设备进行了说明，介并对实验流程，实验装置进行了介绍，还对实验过程中所用到的验中分析检测方法及检测条件进行了必要的说明。
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本文编号：2863944