粉煤灰制备聚硅酸铝铁絮凝剂及其对油田注水的处理研究

论文摘要

絮凝剂的性能是直接影响絮凝沉淀效果的关键因素。因此研制高效能、低毒性、低成本的新型絮凝剂具有重要意义。本文在分析国内外聚硅酸类复合絮凝剂研究与发展的基础上,结合油田注水的特点,采用资源丰富的粉煤灰、浓盐酸、碱为主要原料,在不同煅烧温度、煅烧时间、pH值、酸浸时间和Fe、Si、Al含量配比等条件下制得系列PSAF,并进行实验测试分析,根据实验数据,得到聚硅酸铝铁制备的较佳工艺参数。研究了高分子絮凝剂聚硅酸铝铁（PSAF）的制备技术与工艺,分析了絮凝剂PSAF的结构、性质特征,制备出了高效、可靠、适用油田回水处理的新型絮凝剂PSAF,并对油田回水进行了实际应用处理研究。通过合成Fe、Si、Al摩尔比不同的聚硅酸硫酸铁,应用化学分析法、现代仪器分析测试技术,对PSAF中聚硅酸与铁、铝之间的相互作用进行对比研究,对絮凝剂絮凝机理进行研究分析。研究表明,絮凝剂PSAF不是简单的原料复配,而是以共聚形态络合而成。在Al/Fe摩尔比为1.0,Si/（Al+Fe）摩尔比为0.5,粉煤灰的活化温度为9001000℃,酸浸温度为7080℃,酸浸反应时间为2.0 h,盐酸质量分数为30%的条件下,用粉煤灰制备的聚硅酸铝铁复合絮凝剂对废水中SS的去除率达87.9%。絮凝剂PSAF能同时具有电中和和吸附架桥絮凝作用。实验中采用自制絮凝剂PSAF分别处理模拟废水和油田回水,并与目前广泛使用的水处理剂PFS、PAC进行对比研究和分析。同时,对影响絮凝剂PSAF处理效果的主要因素进行系统分析,确定了本实验条件下最佳的水处理条件和工艺参数。结果表明,PSAF的絮凝效果优于PFS、PAC,当PSAF的用量达75 mg L 1时,COD的去除率达87%,除油率为95%以上。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 油田注水处理技术研究进展
• 1.1.1 油田注水的来源、成分及特征
• 1.1.2 油田注水处理意义
• 1.1.3 油田注水处理概述
• 1.2 无机絮凝剂发展概述
• 1.2.1 絮凝剂的定义
• 1.2.2 无机絮凝剂的分类
• 1.2.3 无机絮凝剂的作用机理
• 1.3 粉煤灰
• 1.3.1 粉煤灰简介
• 1.3.2 粉煤灰的应用
• 1.3.3 粉煤灰的处理方法
• 2 粉煤灰中硅、铝、铁的浸出实验
• 2.1 实验原料及器材
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验装置
• 2.2 实验原理
• 2.3 实验方法
• 2.4 铁、铝、硅的测定方法
• ³⁺含量的测定'>2.4.1 A1³⁺含量的测定
• 3+含量的测定'>2.4.2 Fe³⁺含量的测定
• 2.4.3 硅含量的测定
• 2.4.4 盐基度的测定
• 3 絮凝剂PSAF 的制备及其性质与应用
• 3.1 聚硅酸的制备
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验方法
• 3.1.3 PSAF 絮凝剂的传统制备方法
• 3.2 PSAF 絮凝剂的制备
• 3.2.1 实验原料及器材
• 3.2.2 实验原理与方法
• 3.2.3 实验结果与讨论
• 3.3 絮凝剂对模拟废水的初步应用研究
• 3.3.1 实验原料及器材
• 3.3.2 实验方法
• 3.3.3 实验结果与讨论
• 3.4 絮凝剂的发展前景
• 4 PSAF 絮凝剂在油田水处理中的应用与研究
• 4.1 实验原料及器材
• 4.1.1 实验水样
• 4.1.2 实验原料
• 4.1.3 实验仪器
• 4.2 实验方法
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 絮凝剂PSAF 投加量对油田注水处理效果的影响
• 4.3.2 pH 值对油田注水处理效果的影响
• 4.3.3 PSAF 与PFS、PAC 絮凝效果比较
• 4.3.4 PSAF 的最佳水力条件分析
• 4.4 絮凝剂形态特征及絮凝机理初步分析
• 4.4.1 硅酸的聚合机理
• 4.4.2 铁盐的性质及形态分析
• 4.4.3 氧化硅的性质及形态分析
• 4.4.4 聚硅酸铝铁絮凝剂作用机理初探
• 4.5 PSAF 在处理油田注水中的优点
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录