非晶合金催化氧化去除钻井废水COD的试验研究

发布时间：2021-06-13 12:18

　　目前报道的关于非晶合金催化降解废水研究主要采用实验室条件下的模拟废水,有关非晶合金处理实际油田废水的研究尚未见报道。为此,以某页岩气探井钻井废水为研究对象,研究非晶合金化学成分、催化剂用量、H₂O₂浓度、pH值以及反应温度对石油钻井废水COD去除率的影响规律及作用机制。研究结果表明:针对高COD的石油钻井废水,非晶合金最佳剂量为20g/L;反应最优条件为pH值3,H₂O₂浓度0. 14 mol/L,温度为室温;非晶合金催化氧化对COD去除率高达90%以上,处理后COD为100 mg/L。此外,研究了MoS₂助催化剂、外场电流对非晶合金催化去除石油废水COD的影响,发现纳米MoS₂助催化剂能够略微提高非晶合金催化降解速率,当电流密度达到5 mA/cm²时,COD去除率在30 min内达到90%。非晶合金Fenton催化氧化与电Fenton催化氧化技术在去除油田废水COD方面具有广泛的应用前景。 

【文章来源】：石油机械. 2020,48(05)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

不同成分非晶合金材料去除石油废水COD的性能曲线

前人的研究结果表明，温度对Fenton催化反应有显著影响，一般情况下，在一定范围内升高温度会加快反应速率。本文选取25～85℃共5个温度梯度，分别测量了不同温度下非晶合金条带去除石油废水COD的性能，结果如图2所示。从图2可以看出，在温度25～85℃之间，反应温度对非晶条带的降解性能没有明显影响。这一发现不同于文献通常报道的反应温度促进非晶合金染料污水降解性能的结论[12-13]。这可能是由于本研究采用的是组分复杂的实际油田污水，并非实验室模拟的单一有机污染物，而不同化学性质的污染物(包括油质、各种离子、大分子有机污染物等)混合在一起对温度不敏感或不呈现单一线性变化。但值得注意的是:非晶合金在室温(25℃)即能发生高效催化降解反应，这对实际应用更为有利，可以极大地节省成本。2.2.2 p H值的影响

在催化剂用量工艺上分别选取1、5、10、15和20 g/L共5种不同的用量，研究其对非晶合金去除COD的影响。由图4可以看出，在催化剂用量为1 g/L时，非晶合金催化剂用量处于不足状态，反应60 min后COD仍高达1 000 mg/L，进一步延长反应时间，COD略微降低但仍保持在较高水平(700 mg/L以上);催化剂用量在5～20 g/L之间时，COD去除效果比1 g/L时显著提升，COD去除率在反应90 min时达到最大(高于80%)。但在此范围内，并非催化剂用量越大，COD去除效率越高，推测非晶合金催化剂用量已处于过量状态。过量的Fe基催化剂会导致H2O2无效分解产生O2[15]，进而降低体系氧化效率。考虑经济成本，本文选择5 g/L作为最佳的催化剂用量。图4 催化剂用量对非晶合金降解石油废水COD的影响曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]Fenton法处理聚合物钻井废水中有机物的实验研究[J]. 唐一鸣,李启彬,陈炜鸣,崔瑜旗,刘丹.  工业水处理. 2019(03)
[2]气雾化制粉技术发展历程及展望[J]. 欧阳鸿武,陈欣,余文焘,黄伯云.  粉末冶金技术. 2007(01)

硕士论文
[1]铁基非晶在苯酚废水处理中的应用[D]. 王盼.山东大学 2012
[2]大港油田钻井废水深度处理技术研究[D]. 印树明.中国石油大学 2010



本文编号：3227489