配聚污水中亚铁离子和硫化物去除效果及降粘机理研究

发布时间：2017-08-25 17:34

  本文关键词：配聚污水中亚铁离子和硫化物去除效果及降粘机理研究

  更多相关文章： 部分水解聚丙烯酰胺 亚铁离子 硫化物 粘度恢复 降粘机理

【摘要】：随着油田污水的大量产出,油田污水在处理后会再次用于配注驱油。对于目前油田应用最广泛的聚合物驱——部分水解聚丙烯酰胺(partially hydrolyzed polyacrylamide,简称HPAM),油田污水中残留的矿化离子、还原性物质等都会对其产生不利影响。本文通过单因素试验法,研究了油田配聚污水中金属阳离子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe3+)和还原性离子(Fe2+、S2-)对HPAM溶液粘度的影响,结果表明上述离子均会对HPAM溶液粘度造成不利影响,其中,Fe2+的影响最大,三价阳离子(Fe3+)、二价阳离子(Ca2+、Mg2+)的影响要强于一价阳离子(Na+、K+)。无氧条件下,Fe2+对HPAM溶液粘度的影响也较大。采用氧化剂高锰酸钾(KMnO4)、双氧水(H2O2)、次氯酸钠(NaClO)、过氧化脲(CO(NH2)2·H2O2)、过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)、过硫酸钾(K2S2O8)、过氧单磺酸钾(2KHSO5·KHSO4·K2SO4)以及络合剂邻菲Up啉和酒石酸钾处理含Fe2+模拟水,通过对比HPAM溶液粘度恢复情况,得出各氧化剂均可有效去除模拟水中的Fe2+,提高HPAM粘度。通过可行性和经济性对比,NaClO固体可使HPAM粘度恢复率达到37.8%,处理效果最好,处理成本最低,是去除Fe2+的最优氧化剂,最佳投加比例是Fe2+质量的0.75倍。同时,NaClO自身也会造成HPAM溶液粘度降低,但在模拟水条件下,NaClO对HPAM粘度的影响要小于去离子水条件下的影响；不同Fe2+浓度和离子强度下,NaClO与Fe2+投加比例不变；但含Fe2+的矿化水配制的HPAM粘度要高于含Fe2+模拟水配制的HPAM粘度。无氧条件下,S2-也会给HPAM溶液粘度带来较大的损失。采用KMnO4、 H2O2、NaClO、CO(NH2)2·H2O2、2Na2CO3·3H2O2、2KHSO5·KHSO4·K2SO4处理含S2-模拟水,通过对比处理前后HPAM溶液粘度的恢复效果,得出氧化剂KMnO4、H2O2、NaClO以及CO(NH2)2·H2O2可有效去除模拟水中的S2-,提高HPAM粘度。而通过可行性和经济性对比,KMnO4处理效果较好,去除成本最低,是油田除S2-的最优氧化剂选择,实验得出的最优投加量为KMnO4/S2-(质量比)=1.5。S2-浓度为2 mg/L,HPAM溶液的粘度达到最大值时,所需氧化剂用量为：KMnO4/S2(质量比)=2。离子强度对KMnO4的投加量没有影响,但对HPAM粘度影响较大,含S2-的矿化水配制的HPAM粘度要高于含S2-模拟水配制的HPAM粘度。通过红外光谱、X射线衍射以及扫描电镜等方法对去离子水、模拟水、含Fe2+/S2-矿化水、含Fe2+/S2-模拟水以及NaClO处理后的含Fe2+模拟水和KMnO4处理后的S2-模拟水配置的HPAM样品进行表征,结果表明去离子水配置的HPAM受机械剪切力的影响,有单体丙烯酰胺生成。模拟水中Na+、K+、Ca2+、Mg2+等金属离子可与HPAM分子中的羧酸基结合,促使HPAM分子发生去水化反应,造成HPAM分子链收缩。Fe2+和S2-则是发生氧化还原反应生成氧自由基,引发自由基链式反应,造成聚合物大分子链断裂,生成短链聚合物,从而使HPAM溶液粘度降低。氧化剂的加入可去除模拟水中的Fe2+和S2-,阻止自由基链式反应的发生,从而消除Fe2+和S2-带来的粘度损失。
【关键词】：部分水解聚丙烯酰胺 亚铁离子 硫化物 粘度恢复 降粘机理
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X741
【目录】：

• 摘要11-13
• ABSTRACT13-15
• 第一章 前言15-19
• 1.1 本文的研究背景、目的和意义15-16
• 1.2 本文需要解决的关键问题、主要研究内容及创新之处16-19
• 1.2.1 本文所要解决的关键问题16
• 1.2.2 本文研究内容和创新之处16-19
• 第二章 文献综述19-27
• 2.1 聚合物驱采油技术的发展19-20
• 2.2 聚合物驱油机理20-23
• 2.2.1 PAM20-21
• 2.2.2 HPAM驱油机理21
• 2.2.3 HPAM溶液粘度的影响因素21-22
• 2.2.4 聚合物粘度的降解机理研究22-23
• 2.3 聚合物驱采油污水23-24
• 2.3.1 聚合物驱采油污水的特性23
• 2.3.2 聚合物驱采油污水的处理技术23-24
• 2.4 配聚污水中还原性离子的去除方法24-27
• 2.4.1 氧化法24-25
• 2.4.2 沉淀法25
• 2.4.3 络合法25-27
• 第三章 实验材料与方法27-31
• 3.1 实验材料27-28
• 3.1.1 实验药剂27
• 3.1.2 仪器和设备27
• 3.1.3 模拟油田污水配制27-28
• 3.2 实验方法28-31
• 3.2.1 HPAM溶液的配制28-29
• 3.2.2 配聚污水中Fe~(2+)含量测定29
• 3.2.3 配聚污水中S~(2-)含量的测定29
• 3.2.4 表征方法29-30
• 3.2.5 聚合物溶液粘度损失率计算30
• 3.2.6 聚合物溶液粘度恢复率计算30-31
• 第四章 配聚污水中各离子对HPAM溶液粘度的影响31-37
• 4.1 金属阳离子对HPAM溶液粘度的影响31-33
• 4.1.1 Na~+、K~+离子对HPAM溶液粘度的影响31
• 4.1.2 Ca~(2+)、Mg~(2+)离子对HPAM溶液粘度的影响31-32
• 4.1.3 Fe~(3+)对HPAM溶液粘度的影响32-33
• 4.2 还原性离子对HPAM溶液粘度的影响33-34
• 4.2.1 Fe~(2+)对HPAM溶液粘度的影响33-34
• 4.2.2 S~(2-)对HPAM溶液粘度的影响34
• 4.3 不同离子粘度损失率的对比34-35
• 4.4 小结35-37
• 第五章 配聚污水中亚铁离子的去除效果研究37-49
• 5.1 无氧条件下,Fe~(2+)对HPAM溶液粘度的影响37-38
• 5.2 化学氧化剂对Fe~(2+)的去除效果及其对HPAM溶液粘度的影响38-41
• 5.2.1 KMnO_4对Fe~(2+)的去除效果及其对HPAM粘度的影响38
• 5.2.2 H_2O_2对Fe~(2+)的去除效果及其对HPAM粘度的影响38-39
• 5.2.3 NaClO对Fe~(2+)的去除效果及其对HPAM粘度的影响39-40
• 5.2.4 其他氧化剂对Fe~(2+)的去除及其对HPAM粘度的影响40-41
• 5.3 络合剂对含Fe~(2+)模拟水配制HPAM溶液粘度的影响41-42
• 5.4 碱性条件对含Fe~(2+)模拟水配制HPAM溶液粘度的影响42-43
• 5.5 去除Fe~(2+)最佳氧化剂的优选43-45
• 5.6 其他因素对氧化剂用量及聚合物粘度的影响45-47
• 5.6.1 NaClO对HPAM溶液粘度的影响45-46
• 5.6.2 不同Fe~(2+)浓度对氧化剂用量的影响46
• 5.6.3 离子强度对HPAM粘度的影响46-47
• 5.7 小结47-49
• 第六章 配聚污水中硫化物的去除效果研究49-57
• 6.1 无氧条件下,S~(2-)对HPAM粘度的影响49-50
• 6.2 化学氧化剂对S~(2-)的去除效果及其对HPAM溶液粘度的影响50-53
• 6.2.1 高锰酸钾对S~(2-)的去除效果及其对HPAM溶液粘度的影响50
• 6.2.2 H_2O_2对S~(2-)的去除效果及其对HPAM粘度的影响50-51
• 6.2.3 NaClO对S~(2-)的去除效果及其对HPAM粘度的影响51-52
• 6.2.4 其他氧化剂对含S~(2-)模拟水配制HPAM溶液粘度的影响52-53
• 6.3 去除硫化物最优氧化剂的优选53-54
• 6.4 其他条件对氧化剂用量及HPAM粘度的影响54-55
• 6.4.1 不同S~(2-)浓度对氧化剂用量的影响54-55
• 6.4.2 离子强度对HPAM溶液粘度的影响55
• 6.5 小结55-57
• 第七章 部分水解聚丙烯酰胺粘度变化机理研究57-69
• 7.1 模拟水对HPAM溶液粘度的作用机理分析57-60
• 7.1.1 模拟水降粘的红外光谱分析57-58
• 7.1.2 模拟水降粘的X射线衍射光谱分析58-59
• 7.1.3 模拟水降粘的扫描电镜分析59-60
• 7.2 Fe~(2+)对HPAM溶液粘度的作用机理分析60-64
• 7.2.1 Fe~(2+)降粘的红外光谱分析60-61
• 7.2.2 Fe~(2+)降粘的X射线衍射光谱分析61-62
• 7.2.3 Fe~(2+)降粘的扫描电镜分析62-64
• 7.3 S~(2-)对HPAM溶液粘度的作用机理分析64-67
• 7.3.1 S~(2-)降粘的红外光谱分析64-65
• 7.3.2 S~(2-)降粘的X射线衍射光谱分析65-66
• 7.3.3 S~(2-)降粘的扫描电镜分析66-67
• 7.4 小结67-69
• 第八章 总结与展望69-71
• 8.1 结论69-70
• 8.2 展望70-71
• 参考文献71-77
• 致谢77-79
• 攻读硕士学位期间学术成果79-80
• 学位论文评阅及答辩情况表80

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王文婷;炼油厂催化污水经处理后回注的研究[J];工业水处理;1999年02期

2 刘广博;寻找污水出路 杜绝污染隐患[J];山东环境;2000年S1期

3 潘世兵,王忠静,周宏,刘瑞恩;辽河油田污水回注适宜性评价模型[J];石油大学学报(自然科学版);2003年03期

4 房殿军;油田采油污水回注系统腐蚀控制技术[J];工业水处理;2004年08期

5 张洪印;;辽河油田污水回注适宜性研究[J];吉林水利;2007年09期

6 张洪印;;辽河油田污水回注适宜性研究[J];吉林水利;2007年S1期

7 刘红磊;张雪松;杨祖贵;;普光地区污水回注选区选层研究[J];内蒙古石油化工;2010年13期

8 屈撑囤;鱼涛;;采油污水回注可行性评价程序研究—以羊三木采油污水回注处理为例[J];石油化工应用;2011年12期

9 谢桂君;;过量污水优化回注处理在敖联油田的应用[J];石油石化节能;2012年03期

10 余瑞;陈日东;虎振山;;X污水处理站运行效果分析[J];科技资讯;2012年16期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 薛晨;王新强;张彩霞;吴新民;;长庆油田艾家湾集输站污水综合处理方法研究[A];低碳陕西学术研讨会论文集[C];2010年

2 王明哲;;采用含硫污水回注技术降低装置除盐水消耗[A];2006年石油和化工行业节能技术研讨会会议论文集[C];2006年

3 屈撑囤;谢娟;张煜;龙永福;;长庆油二联污水回注处理技术研究[A];低碳陕西学术研讨会论文集[C];2010年

4 张书成;王振嘉;王玉富;贾浩民;吕江;乔玉龙;闫昭;虎蕾;张强;刘伟;;靖边气田污水回注系统腐蚀机理及防护措施探讨[A];低碳经济促进石化产业科技创新与发展——第六届宁夏青年科学家论坛论文集[C];2010年

5 李世荣;岳建平;杨鹏;;污水回注井套管保护液防腐技术研究与应用[A];低碳经济促进石化产业科技创新与发展——第六届宁夏青年科学家论坛论文集[C];2010年

6 刘统;夏勇;江伟平;刘亚茹;董军彦;杨军;;气田高压污水回注系统运行分析[A];石化产业科技创新与可持续发展——宁夏第五届青年科学家论坛论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 胡涛　康树克;江汉采油厂污水实现全部回注[N];中国石化报;2010年

2 通讯员 李海霞　王瑞雪;污水回注须过“三道关”[N];中国石油报;2010年

3 通讯员 李孙军 高鹏飞;环境友好的颂歌[N];延安日报;2008年

4 郑干臣;河南油田注重节水带来综合效应[N];中国石化报;2007年

5 王志田邋通讯员 刘大庆;大庆采油十厂五指并拢抓节水[N];中国石油报;2007年

6 张可春 王金法 刘宁;胜利滨南厂20年污水零排放[N];中国石化报;2004年

7 本报通讯员 马斌 尹兵;实现人与自然和谐[N];中国石油报;2002年

8 本报记者 田园;自主创新引领永采实现新跨越[N];中国企业报;2008年

9 张彦芳;大庆第七采油厂妙招减排[N];中国职工科技报;2007年

10 单朝玉　郑干臣;生产不污染,要让农民看得见[N];中国石化报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 刘义刚;海上油田含聚污水回注技术研究[D];西南石油大学;2013年

2 陈颖;AOPs氧化处理聚合物驱采油污水的研究[D];大庆石油学院;2007年

3 吕志凤;聚合物驱含油污水乳状液稳定性及破乳絮凝研究[D];中国石油大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 丁新燕;镇泾油田污水处理优化研究[D];西安石油大学;2015年

2 唐娟;七里村采油厂污水回注处理工艺研究[D];西安石油大学;2016年

3 余爱平;提高靖边采油厂地面污水回注系统效率技术研究与应用[D];西安石油大学;2015年

4 王宝;靖边油田采油污水回注处理工艺技术研究[D];西安石油大学;2015年

5 王芳;配聚污水中亚铁离子和硫化物去除效果及降粘机理研究[D];山东大学;2016年

6 张梅华;油田钻井污水无害化处理应用技术研究[D];天津科技大学;2005年

7 郭志发;含聚污水及地面污水配注聚合物技术研究[D];东北石油大学;2011年

8 卢刚;孤岛油田污水综合治理[D];中国地质大学（北京）;2008年

9 胡海;脉冲电絮凝处理三次采油污水技术研究[D];华中科技大学;2011年

10 吕乃欣;长北气田污水回注井堵塞原因分析及处理方法研究[D];西安石油大学;2011年

，

本文编号：737659