二硫代氨基甲酸盐的絮凝机理及对聚合物驱采油污水的处理性能

【摘要】： 聚合物驱采油污水由于含有大量的残余聚丙烯酰胺(HPAM),污水粘度大,乳化稳定性增强,处理难度增大,出水水质难以达到回注原地层的水质要求。针对聚合物驱采出水的特点,在现有污水处理工艺系统的基础上研制高效的油水分离剂,是目前有效处理含聚污水最为切实可行的方法。 本文首先用端氨基聚醚化合物与二硫化碳反应,合成二硫代氨基甲酸盐(dithiocarbamate,简称DTC),采用红外光谱(IR)、元素分析等现代分析仪器对合成产物进行了分析表征。以高岭土悬浊液为处理对象考察了DTC盐的絮凝特性,结合Zeta电位分析、扫描电镜(SEM)等方法探讨了DTC药剂的絮凝机理。然后用合成的DTC药剂处理模拟聚驱采油污水,考察了投药量、Fe~(2+)浓度、HPAM浓度(0,200,500和900 mg/L)、pH值(4.5～9.5)、无机盐离子等因素对除油效果和絮凝过程的影响。利用透光散射技术(PDA)分析了絮体的生长过程,评价了药剂对胜利油田聚驱采出水的絮凝性能。 研究表明,DTC盐单独使用不具有絮凝的作用,DTC分子中带有CSS~-基团,可与污水中的Fe~(2+)发生配位反应而形成絮体,并在搅拌过程中依靠絮体的网捕和卷扫作用去除水中的胶体颗粒。在对模拟污水的处理中,高浓度HPAM的存在,降低了DTC(T403)与Fe~(2+)碰撞反应的几率,影响絮体的生长和对油珠的网卷作用。Fe~(3+)易与氧原子配位,絮凝搅拌条件下不能与DTC螯合产生絮体。中性和弱酸性条件下DTC药剂的除油效果较好,pH值升高会促使Fe~(2+)的氧化,影响絮凝效果。水样中的HCO_3~-由于水解产生OH~-,也会影响药剂的絮凝作用。DTC盐用以处理胜利油田聚驱采油污水时,在Fe~(2+)配合作用下,20 mg/L的投药量可以使油浓度从70 mg/L降至10 mg/L以下。PDA絮凝动态分析表明,絮凝剂发挥作用快,絮体尺寸较大。 【关键词】：二硫代氨基甲酸盐 端氨基聚醚 絮凝 聚合物驱 配位反应 采油污水处理
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 聚合物驱采油技术概述11-13
• 1.2 聚驱采油污水的性质13-15
• 1.2.1 采油污水的来源和一般组成13-14
• 1.2.2 聚驱采油污水的主要特点14-15
• 1.3 聚驱采油污水处理15-20
• 1.3.1 油田污水处理后出路及水质要求15-16
• 1.3.2 油田污水处理技术现状16-17
• 1.3.3 聚驱采油污水处理出现的问题17-18
• 1.3.4 聚驱采出水处理技术研究进展18-19
• 1.3.5 高效絮凝剂的开发19-20
• 1.4 二硫代氨基甲酸盐(DTC)类絮凝净水剂20-22
• 1.4.1 DTC盐的概述20-21
• 1.4.2 DTC型絮凝剂在油田水处理中的研究进展21-22
• 1.5 本论文的研究内容及创新之处22-24
• 第二章 实验材料和方法24-32
• 2.1 药剂和材料24-27
• 2.1.1 实验药剂24
• 2.1.2 仪器和设备24-25
• 2.1.3 高岭土悬浊液的配制25
• 2.1.4 模拟聚合物驱采出液配制25-26
• 2.1.5 实际聚合物驱采出液26-27
• 2.2 实验方法27-32
• 2.2.1 红外(IR)测定方法27
• 2.2.2 元素分析方法27
• 2.2.3 Zeta电位的测定方法27-28
• 2.2.4 扫描电镜分析方法28
• 2.2.5 端氨基聚醚化合物胺值的测定28
• 2.2.6 水中含油量测定28-29
• 2.2.7 水中总铁含量测定29
• 2.2.8 颗粒物粒径分布测定29-30
• 2.2.9 絮凝试验30
• 2.2.10 PDA絮凝过程动态研究30-32
• 第三章 DTC药剂的絮凝特性和机理研究32-43
• 3.1 引言32
• 3.2 DTC的合成及表征32-35
• 3.2.1 DTC药剂的合成32-33
• 3.2.2 红外光谱分析33-34
• 3.2.3 元素分析34-35
• 3.3 DTC药剂的絮凝机理35-42
• 3.3.1 DTC(T403)的除浊效果36-38
• 3.3.2 DTC(T403)投量对絮凝的影响38-39
• 3.3.3 DTC(D230)的除浊效果39-40
• 3.3.4 絮体Zeta电位的变化40-41
• 3.3.5 絮体的SEM观察41-42
• 3.4 小结42-43
• 第四章 DTC(T403)对模拟聚驱采油污水的处理43-57
• 4.1 引言43
• 4.2 对模拟聚驱采油污水的处理性能43-55
• 4.2.1 DTC(T403)投加量对除油效果的影响43-44
• 4.2.2 HPAM对除油效果的影响44-46
• 4.2.3 Fe~(2+)初始含量对除油效果的影响46-47
• 4.2.4 絮凝动态过程分析(HPAM的影响)47-50
• 4.2.5 Fe~(3+)替代Fe~(2+)作为螯合金属离子的絮凝效果50-51
• 4.2.6 水体pH值对絮凝效果的影响51-52
• 4.2.7 无机盐对絮凝效果的影响52-55
• 4.3 小结55-57
• 第五章 对实际聚驱采出水的处理57-62
• 5.1 絮凝除油效果57-58
• 5.2 絮凝后水样的残余含铁量58
• 5.3 絮凝动态过程分析(投药量的影响)58-60
• 5.4 与DTC(DETA)除油效果的比较60
• 5.5 小结60-62
• 第六章 结论62-64
• 参考文献64-71
• 致谢71-72
• 攻读硕士学位期间发表及在投的论文72-73
• 学位论文评阅及答辩情况表73

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