表面活性剂与超声波法去除尾砂中油的研究

论文摘要

油砂是一种非常规石油资源，世界油砂资源约4000×108t。然而，油砂开发过程中会带来严重的环境污染，我们必须高度重视油砂开发过程中产生的尾矿污染、废水污染、废气污染等问题。油砂开采过程中，最严重的环境问题是如何处理尾砂，尾砂中含有一定数量的油，这些油如果处理不当，会严重污染土壤、水和空气，所以探索一种经济、高效地去除尾砂中油的方法是十分必要的，大大降低油砂开采过程中产生的环境污染，造福人民。表面活性剂既可以防止油-水两相互相排斥，又可以吸附于油-水界面之间，呈现出特有的界面活性，即使在浓度很低的条件下，也能显著地改变界面物质的特性。因此，表面活性剂在油砂驱油过程中至关重要。超声波是一种新型的驱油设备，报道较少。超声波驱油主要利用超声波的机械振动作用和热作用，不仅降低了表面活性剂的用量，还提高了驱油效率。本文通过实验从阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、复配表面活性剂中选取非离子表面活性剂吐温-80作为本实验驱油用表面活性剂，并优化了温度、搅拌速度、pH、表面活性剂用量、固液比等实验条件。表面活性剂在其最优条件下：溶液pH为7、反应温度为25°C、搅拌转速为120r/min、固液比1∶1、吐温-80溶液体积分数为0.20%、振荡时间为2h的条件下，对尾砂中油的去除效果最好，高达90%。另外，在以超声波为主要手段去除尾砂中油的研究中，考察了超声声强、超声频率、时间、温度、固液比等因素对超声驱油效果的影响，确定了超声处理尾砂的最优条件为：固液比为1∶1，反应温度为25°C，超声频率为40kHz，超声声强为0.397W/cm2，超声时间15min，在最优条件下，超声波驱油率达到了60%。表面活性剂与超声波联用处理尾砂的驱油效果比单一应用其中某一种方法更有利于油的去除，驱油率达到98%。该方法经济、高效、安全，处理产生的废水可以直接排入城市污水处理厂，大大降低了油砂开采过程中的环境污染问题，造福了矿区人民。

论文目录

• 摘要
• Abctract
• 第1章 引言
• 1.1 油砂资源现状
• 1.1.1 油砂组成及性质
• 1.1.2 世界油砂资源分布
• 1.2 油砂开采技术
• 1.2.1 露天开采
• 1.2.2 原位开采
• 1.3 油砂分离方法
• 1.3.1 油砂分离的基本理论
• 1.3.2 油砂分离基本方法
• 1.4 油砂开采过程中存在的环境问题
• 1.4.1 环境污染
• 1.4.2 环境破坏
• 1.4.3 地质灾害
• 1.5 超声波技术处理油砂尾砂中的油
• 1.5.1 超声波技术介绍
• 1.5.2 超声波驱油研究现状
• 1.6 表面活性剂处理油砂尾砂中的油
• 1.6.1 表面活性剂简介
• 1.6.2 表面活性剂驱油机理
• 1.6.3 常用的表面活性剂
• 1.6.4 表面活性剂驱油研究现状
• 1.7 本论文研究的内容、目的及意义
• 1.7.1 研究内容
• 1.7.2 研究目的与意义
• 1.7.3 本论文技术路线
• 第2章 表面活性剂提取油砂中的油
• 2.1 实验材料与方法
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验药品
• 2.1.3 实验方法
• 2.2 实验结果与讨论
• 2.2.1 油砂全扫描结果
• 2.2.2 尾砂含水率的测定
• 2.2.3 尾砂含油量的测定
• 2.2.4 表面活性剂的初选
• 2.2.5 表面活性剂处理条件优化
• 第3章 超声提取油砂中的油
• 3.1 实验材料与方法
• 3.1.1 实验仪器
• 3.1.2 实验材料
• 3.1.3 试验方法
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 超声处理尾砂的回收率实验
• 3.2.2 超声条件优化结果
• 3.2.3 超声波处理尾砂影响实验结果
• 3.2.4 表面活性剂与超声波联用实验结果
• 第4章 结论与建议
• 4.1 结论
• 4.2 建议
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文
• 致谢