基于压裂废水处理的三元两性聚合物絮凝剂的合成及性能
发布时间：2022-01-07 22:06
利用一种新的阳离子单体3-丙烯酰氧基-2-羟丙基三甲基氯化铵（AHPTAC）与丙烯酰胺（AM）和2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸（AMPS）通过水溶液聚合得到一种三元两性共聚物絮凝剂P（AM-AHPTAC-AMPS）（PAAA）,将PAAA与聚合氯化铝铁（PAFC）复配用于处理两种压裂废水,并比较评价其与阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）的絮凝性能。结果表明:合成PAAA的最适宜条件为AM、AHPTAC和AMPS的物质的量之比为1∶3∶2、单体总用量占反应体系的质量比为20%、复合引发剂VA-044与（NH4）2S2O8-NaHSO3质量比为1∶1、复合引发剂用量占反应体系的质量比为0.2%、反应温度为55℃;PAAA/PAFC复合絮凝剂具有较好的絮凝性能,对胜利孤岛压裂废水及涪陵页岩气压裂废水的CODCr去除率分别为55.5%和82.7%;对水溶性有机污染物质含量高的废水去除效果更优,CODCr去除率比CPAM/PAFC提高26%。
【文章来源】：中国石油大学学报(自然科学版). 2020,44(02)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
制备PAAA的反应式
根据实验室前期研究结果[12],固定n(AM)/n(AHPTAC)的配比,改变AMPS的用量,实验结果见图2。由图2可以看出,在AM与AHPTAC物质的量之比不变的前提下,AMPS的用量有一个最佳值。这是由于PAAA是两性高分子聚合物,在同一分子链上既有磺酸基(—SO3H),又有季铵基(R3N+—),只有当这两种基团比例适中时,才能更好地发挥电性中和、吸附架桥作用,以及分子间的“缠绕”包裹作用[15],因此最适宜物质的量之比为1∶3∶2。
单体AM、AHPTAC和AMPS的反应物质的量之比为1∶3∶2,单体总用量占反应体系的质量比为20%,复合引发剂用量占反应体系的质量比为0.2%,反应温度为55 ℃,反应4 h。以压裂废水的CODCr去除率为指标,考察复合引发剂(VA-044与(NH4)2S2O8-NaHSO3)质量比对絮凝性能的影响,其中,(NH4)2S2O8与NaHSO3质量比为1∶1。实验结果见图3所示。由图3可知,单独使用偶氮类引发剂VA-044或氧化还原引发体系(NH4)2S2O8-NaHSO3,所得产物对压裂废水絮凝处理的效果都较差。因为(NH4)2S2O8-NaHSO3引发剂是通过电子转移反应,产生自由基而引发聚合,从而提高引发和聚合速率,但在聚合后期,自由基浓度急剧降低,链终止反应速度也显著加快,产物的相对分子质量达不到,絮凝效果较差;而VA-044引发剂分解速率较低,在水中10 h半衰期分解温度为44 ℃,且只形成一种自由基,对产物不发生链转移,因而将VA-044与(NH4)2S2O8-NaHSO3复配使用,反应起始首先由分解温度较低的氧化还原引发体系(NH4)2S2O8-NaHSO3产生自由基引发聚合,随着反应进行,VA-044引发剂缓慢的、平稳的分解,维持体系中有适度的自由基浓度,有利于自由基链反应平稳进行,使产物相对分子质量进一步提高。偶氮类引发剂VA-044和氧化还原引发体系(NH4)2S2O8-NaHSO3复配比例在1∶1时,产物的相对分子质量适中,絮凝效果较好。
【参考文献】：
期刊论文
[1]絮凝剂P（DMDAAC/DMC/IA/FA）处理印染和钻井废水的研究[J]. 方媛,张钰涵,魏潇潇,康琴,汤彬冰,江燕妮,范耀月,朱明. 化学研究与应用. 2015(10)
[2]一种用于页岩气压裂返排液絮凝处理的PADD絮凝剂制备及应用[J]. 陈清莲,罗跃,彭楚翱. 石油天然气学报. 2014(03)
[3]美国“页岩气革命”的水环境影响及其监管[J]. 陈志恒. 环境保护. 2013(13)
[4]水和废水处理用复合高分子絮凝剂的研究进展[J]. 高宝玉. 环境化学. 2011(01)
[5]酸化和压裂废液处理技术研究进展[J]. 陈明燕,吴冕,刘宇程. 环境科学与技术. 2010(S1)
[6]阳离子淀粉改性絮凝剂的合成及性能评价[J]. 鲁娇,彭勃,李明远,林梅钦,郭继香. 中国石油大学学报(自然科学版). 2009(01)
[7]适于油田污水的聚丙烯酰胺合成及配制工艺研究[J]. 王爱国,周瑶琪,王在明,王成文,刘超英. 中国石油大学学报(自然科学版). 2007(05)
[8]钻井液用大阳离子中阳离子度的测定方法初探[J]. 杜灿敏,冯萍,周海刚,毕毅. 石油工业技术监督. 2000(04)
硕士论文
[1]基于压裂废水的新型絮凝剂的合成及性能研究[D]. 王彦.中国石油大学(华东) 2016
[2]中和混凝、氧化法在油田压裂废水处理中的应用研究[D]. 万瑞瑞.西安建筑科技大学 2012
本文编号：3575352
【文章来源】：中国石油大学学报(自然科学版). 2020,44(02)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
制备PAAA的反应式
根据实验室前期研究结果[12],固定n(AM)/n(AHPTAC)的配比,改变AMPS的用量,实验结果见图2。由图2可以看出,在AM与AHPTAC物质的量之比不变的前提下,AMPS的用量有一个最佳值。这是由于PAAA是两性高分子聚合物,在同一分子链上既有磺酸基(—SO3H),又有季铵基(R3N+—),只有当这两种基团比例适中时,才能更好地发挥电性中和、吸附架桥作用,以及分子间的“缠绕”包裹作用[15],因此最适宜物质的量之比为1∶3∶2。
单体AM、AHPTAC和AMPS的反应物质的量之比为1∶3∶2,单体总用量占反应体系的质量比为20%,复合引发剂用量占反应体系的质量比为0.2%,反应温度为55 ℃,反应4 h。以压裂废水的CODCr去除率为指标,考察复合引发剂(VA-044与(NH4)2S2O8-NaHSO3)质量比对絮凝性能的影响,其中,(NH4)2S2O8与NaHSO3质量比为1∶1。实验结果见图3所示。由图3可知,单独使用偶氮类引发剂VA-044或氧化还原引发体系(NH4)2S2O8-NaHSO3,所得产物对压裂废水絮凝处理的效果都较差。因为(NH4)2S2O8-NaHSO3引发剂是通过电子转移反应,产生自由基而引发聚合,从而提高引发和聚合速率,但在聚合后期,自由基浓度急剧降低,链终止反应速度也显著加快,产物的相对分子质量达不到,絮凝效果较差;而VA-044引发剂分解速率较低,在水中10 h半衰期分解温度为44 ℃,且只形成一种自由基,对产物不发生链转移,因而将VA-044与(NH4)2S2O8-NaHSO3复配使用,反应起始首先由分解温度较低的氧化还原引发体系(NH4)2S2O8-NaHSO3产生自由基引发聚合,随着反应进行,VA-044引发剂缓慢的、平稳的分解,维持体系中有适度的自由基浓度,有利于自由基链反应平稳进行,使产物相对分子质量进一步提高。偶氮类引发剂VA-044和氧化还原引发体系(NH4)2S2O8-NaHSO3复配比例在1∶1时,产物的相对分子质量适中,絮凝效果较好。
【参考文献】：
期刊论文
[1]絮凝剂P（DMDAAC/DMC/IA/FA）处理印染和钻井废水的研究[J]. 方媛,张钰涵,魏潇潇,康琴,汤彬冰,江燕妮,范耀月,朱明. 化学研究与应用. 2015(10)
[2]一种用于页岩气压裂返排液絮凝处理的PADD絮凝剂制备及应用[J]. 陈清莲,罗跃,彭楚翱. 石油天然气学报. 2014(03)
[3]美国“页岩气革命”的水环境影响及其监管[J]. 陈志恒. 环境保护. 2013(13)
[4]水和废水处理用复合高分子絮凝剂的研究进展[J]. 高宝玉. 环境化学. 2011(01)
[5]酸化和压裂废液处理技术研究进展[J]. 陈明燕,吴冕,刘宇程. 环境科学与技术. 2010(S1)
[6]阳离子淀粉改性絮凝剂的合成及性能评价[J]. 鲁娇,彭勃,李明远,林梅钦,郭继香. 中国石油大学学报(自然科学版). 2009(01)
[7]适于油田污水的聚丙烯酰胺合成及配制工艺研究[J]. 王爱国,周瑶琪,王在明,王成文,刘超英. 中国石油大学学报(自然科学版). 2007(05)
[8]钻井液用大阳离子中阳离子度的测定方法初探[J]. 杜灿敏,冯萍,周海刚,毕毅. 石油工业技术监督. 2000(04)
硕士论文
[1]基于压裂废水的新型絮凝剂的合成及性能研究[D]. 王彦.中国石油大学(华东) 2016
[2]中和混凝、氧化法在油田压裂废水处理中的应用研究[D]. 万瑞瑞.西安建筑科技大学 2012
本文编号：3575352
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