阳离子水处理剂的合成及对乳状液的破乳絮凝性能研究

论文摘要

聚合物驱含油污水组成复杂,油及悬浮物含量高,稳定性强,污水中残余的部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）增加了处理难度。前期对孤岛油田含聚污水中乳化活性亚组分系统分离、分析及其乳化性能的研究结果显示,污水中乳化活性亚组分的质量浓度及乳化性能差别较大,这些差别势必影响含聚污水的处理效果。因此,本论文通过因素叠加的方法,研究了不同类型水处理剂对不同乳化活性亚组分所形成模拟乳状液的作用效果,同时考察了降解HPAM及污水中残留HPAM对水处理剂作用效果的影响,深入分析了影响含聚污水难处理的原因,提出了含聚污水的处理对策。采用发散法合成了不同代数的聚酰胺-胺（PAMAM）及改性聚酰胺-胺。用电位滴定法分析PAMAM树形分子改性反应进行程度,考察了反应时间、反应温度及投料比对PAMAM改性反应的影响。PAMAM 1.0G-DAC的最佳合成条件为:反应温度25℃,反应时间11 h,PAMAM 1.0G和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）的投料比为1:3。在前期聚合物驱采油污水稳定性研究的基础上,研究了不同水处理剂对乳化活性单亚组分及多亚组分乳状液的处理效果,并考察了水相中HPAM含量、pH值、温度、矿化度等因素对乳状液的絮凝效果的影响。研究表明,对于不含聚的模拟乳状液,低分子量、高阳离子度的水处理剂具有较好的作用效果;对于含盐含聚模拟乳状液,具有一定阳离子度的高分子量处理剂,如阳离子型聚丙烯酰胺（CPAM）的处理效果较好,CPAM与水相HPAM在较宽质量浓度范围内都有较强的协同絮凝作用。依据处理剂对模拟乳状液的作用效果,确定了孤二联和孤五联含聚污水的处理剂配方。孤二联污水中的聚合物为链状HPAM,使用单剂CPAM的处理效果较好。复配配方为聚铝（PAC）和CPAM以1:3复配,总加药量为40 mg·L-1,污水中的油含量从2350 mg·L-1降到150 mg·L-1,除油率达到93.6%。孤五联污水中的聚合物为交联HPAM,使用单剂PAC的处理效果较好。PAC和CPAM以3:1复配,总加药量为100 mg·L-1,污水中的油含量从2560 mg·L-1降到195 mg·L-1,除油率达到92.3%。CPAM对孤二联和孤五联采出液的油水分离效果较好,且CPAM与采出液的混合方式及混合时间、处理温度和浮油等都对处理结果有很大影响。通过测定处理剂对HPAM水溶液粘度的影响和对模拟乳状液Zeta电位的影响,并对絮体结构进行红外表征,得到CPAM与HPAM的作用机制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 含聚污水的组成及存在形式
• 1.2.2 含油污水破乳絮凝剂的研究
• 1.2.3 破乳剂对乳状液稳定性的影响研究
• 1.3 本课题研究内容
• 1.3.1 阳离子水处理剂的合成及表征
• 1.3.2 阳离子水处理剂对模拟乳状液的破乳及絮凝性能研究
• 1.3.3 不同水处理剂对实际污水的处理效果研究
• 1.3.4 破乳絮凝机理研究
• 第二章 改性聚酰胺-胺的合成及表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 聚酰胺-胺系列产品的纯度分析
• 2.2.2 改性聚酰胺-胺合成条件的确定
• 2.2.3 聚酰胺-胺系列产物的红外表征
• 2.2.4 聚酰胺-胺系列产物的表面张力测定
• 2.3 本章小结
• 第三章 不同水处理剂对模拟乳状液的破乳絮凝性能研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 实验方法
• 3.2 不同水处理剂对模拟乳状液的破乳絮凝效果
• 3.2.1 不同水处理剂对单亚组分乳状液的破乳絮凝效果
• 3.2.2 不同水处理剂对两亚组分乳状液的破乳絮凝效果
• 3.2.3 不同水处理剂对三亚组分乳状液的破乳絮凝效果
• 3.2.4 水相性质对单亚组分乳状液破乳絮凝效果的影响
• 3.3 HPAM存在下不同水处理剂对模拟乳状液的破乳絮凝效果
• 3.3.1 不同类型处理剂的破乳絮凝效果
• 3.3.2 HPAM含量对处理效果的影响
• 3.3.3 HPAM和盐同时存在对处理效果的影响
• 3.3.4 处理剂对孤岛油田脱油污水模拟乳状液的破乳效果
• 3.4 本章小结
• 第四章 不同水处理剂对实际污水的处理效果研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验原料
• 4.1.2 实验仪器
• 4.1.3 实验方法
• 4.2 水处理剂对孤二联污水的处理效果
• 4.2.1 单一水处理剂对孤二联污水的处理效果
• 4.2.2 复配水处理剂对孤二联污水的处理效果
• 4.3 水处理剂对孤五联污水的处理效果
• 4.3.1 单一水处理剂对孤五联污水的处理效果
• 4.3.2 复配水处理剂对孤五联污水的处理效果
• 4.4 本章小结
• 第五章 不同水处理剂对采出液的处理研究
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验原料
• 5.1.2 实验仪器
• 5.1.3 实验方法
• 5.2 孤五联采出液的油水分离实验
• 5.2.1 不同处理剂的作用效果
• 5.2.2 CPAM用量对处理效果的影响
• 5.2.3 振摇方式对处理效果的影响
• 5.2.4 温度对处理效果的影响
• 5.2.5 浮油对处理效果的影响
• 5.2.6 CPAM对原油脱水的影响
• 5.3 孤二联采出液的油水分离实验
• 5.3.1 水处理剂对采出液（油水比为1:4）的作用效果
• 5.3.2 水处理剂对采出液（油水比为1:1）的作用效果
• 5.4 本章小结
• 第六章 水处理剂的破乳絮凝机理研究
• 6.1 实验部分
• 6.1.1 实验原料
• 6.1.2 实验仪器
• 6.1.3 实验方法
• 6.2 不同水处理剂对HPAM水溶液粘度的影响
• 6.3 不同水处理剂对乳状液Zeta电位的影响
• 6.3.1 不同水处理剂对SF31所形成乳状液的Zeta电位的影响
• 6.3.2 含聚体系不同水处理剂对乳状液的Zeta电位的影响
• 6.4 PAC去除水溶液中HPAM的机理研究
• 6.5 CPAM去除水溶液中HPAM的机理研究
• 6.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢