油田聚合物驅(qū)油聚丙烯酰胺降解方法

【資料簡(jiǎn)介】

    油田聚合物驅(qū)油聚丙烯酰胺降解方法

聚丙烯酰胺的降解方法

    隨著聚合物驅(qū)油技術(shù)在我國(guó)油田的大面積推廣，聚丙烯酰胺污水的產(chǎn)量也在逐年增加，該污水具有粘度高、油水分離難度大、可生化性差等特點(diǎn)，造成的環(huán)境負(fù)面影響越來(lái)越明顯。

    聚合物驅(qū)采油廢水中不僅含油量高，而且還含有大量的聚丙烯酰胺。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，聚合物驅(qū)采出水的終出路只有外排或者處理后達(dá)到用于低滲透地層的注水標(biāo)準(zhǔn)。聚合物驅(qū)采出水處排要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是使聚丙烯酰胺*降解，以避免外排后累積在環(huán)境中造成污染，目前研究較多的主要有生物降解、化學(xué)氧化降解、光化學(xué)氧化、光催化氧化降解、機(jī)械降解和熱降解等。

    1.生物法降解聚丙烯酰胺

    聚合物驅(qū)油產(chǎn)生的大量含聚丙烯酰胺的污水需要處理，其中生物處理技術(shù)是有發(fā)展前景的綠色技術(shù)。由于PAM為人工合成的水溶性高分子，很難進(jìn)行生物降解。目前，關(guān)于PAM生物降解性能研究的文獻(xiàn)較少，且多數(shù)研究結(jié)果表明高分子量PAM難以被微生物利用和降解。

    農(nóng)業(yè)土壤中存在的微生物對(duì)PAM的降解作用：PAM能作為細(xì)菌的唯yi氮源，但不能作為唯yi的碳源。對(duì)硫酸鹽還原菌降解聚丙烯酰胺的情況進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在接種量為3.6×104個(gè)/毫升，溫度為30℃下培養(yǎng)7d后，1000mg/l的聚丙烯酰胺溶液的粘度降低了19.6%。采用降解聚丙烯酰胺菌和烴類(lèi)氧化菌處理聚丙烯酰胺質(zhì)量濃度為563.3 ﹣163.4mg/l的采油污水，60h后聚丙烯酰胺的去除率達(dá)到92%以上。

    2.化學(xué)氧化降解聚丙烯酰胺

    Fenton試劑具有*的氧化能力，特別適用于某些難治理的或?qū)ι镉卸拘缘墓I(yè)廢水的處理。以聚丙烯酰胺污水為處理對(duì)象，通過(guò)正交試驗(yàn)確定了Fenton試劑處理聚丙烯酰胺污水的*條件；Fe2+和H2O2濃度分別為400mg/l、1.0ml/l，反應(yīng)溫度40℃、反應(yīng)時(shí)間15min，反應(yīng)體系的pH為3左右，HPAM的降解率能達(dá)到88%以上，COD降解度高達(dá)97%。

    高鐵酸鉀對(duì)油田含聚丙烯酰胺污水進(jìn)行降解和降粘的效果，試驗(yàn)結(jié)果表明，控制pH值為3-4，溫度為45℃左右，對(duì)低濃度含PAM油田污水，投加0.001mol/l高鐵酸鉀，反應(yīng)15min時(shí)，PAM的降解率達(dá)90%以上，同時(shí)污水的粘度可將至與蒸餾水相近，出水的油含量達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

    對(duì)聚合物驅(qū)采油污水進(jìn)行曝氣處理，污水粘度也會(huì)明顯下降，而且在污水中加入少量亞鐵鹽后，污水粘度下降幅度更大。

    3.光化學(xué)氧化和光催化氧化降解

    光化學(xué)氧化和光催化氧化以其可在常溫、常壓下進(jìn)行，可*去除有機(jī)污染物，無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛用于難降解有機(jī)物處理上。

    以納米二氧化鈦為催化劑，對(duì)三次采油污水中的聚丙烯酰胺進(jìn)行了光催化氧化可行性研究，研究結(jié)果表明在以中壓汞燈為光源的條件下，污水中聚丙烯酰胺的降粘率可達(dá)90%以上。

    采用紫外/臭氧/過(guò)氧化氫組合，聚丙烯酰胺的降解規(guī)律，在pH值為4，臭氧和過(guò)氧化氫的投加量分別為230mg/l(l h)和660mg/l的條件下，質(zhì)量濃度為93.7mg/L的聚丙烯酰胺在反應(yīng)120min后，其去除率可達(dá)90%以上。

    光化學(xué)法處理難降解有機(jī)物具有*的優(yōu)點(diǎn)，只是處理成本相對(duì)較高。

    4.機(jī)械降解

    三次采油的注水中加入線(xiàn)形聚丙烯酰胺可增大其粘度，防止“指進(jìn)”現(xiàn)象的出現(xiàn)；而在原油或其他流體輸送過(guò)程中，在流體中加入少量的線(xiàn)性PAM。則可以起到減阻的作用。以上兩種應(yīng)用中，均會(huì)由于流體流動(dòng)過(guò)程中的剪切作用，使PAM發(fā)生降解，分子量降低，降低PAM的增粘或減阻作用。

    5.PAM的熱降解

    由于PAM主要以水溶液的形式被應(yīng)用。因此對(duì)固態(tài)PAM的熱降解性的研究較少。目前已有的文獻(xiàn)中，對(duì)PAM熱降解性的研究主要是利用熱重分析和微分掃描量熱的方法，根據(jù)不同升溫速率下PAM的失重曲線(xiàn)判斷PAM的降解機(jī)理。通過(guò)對(duì)比PAM和PMM的N取代烷基衍生物的失重曲線(xiàn)研究，認(rèn)為PAM在升溫過(guò)程中發(fā)生率兩次降解，反應(yīng)溫度分別為326℃和410℃，其中次降解過(guò)程主要為相鄰酰胺基之間相互縮合，脫氨并形成酰亞胺的過(guò)程；第二次降解主要是脫氮、形成二氧化碳的過(guò)程，則進(jìn)一步根據(jù)不同溫度下的熱重曲線(xiàn)計(jì)算出了兩次降解過(guò)程的活化能分別為137.1kj/mol和190.6kj/mol。

    6.結(jié)語(yǔ)

    目前，聚丙烯酰胺的應(yīng)用范圍和規(guī)模正呈快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，同時(shí)其在環(huán)境中的累積，遷移、轉(zhuǎn)化帶來(lái)的毒性亦將逐漸顯露出來(lái)，并將給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)不可估量的長(zhǎng)期危害。近年來(lái)，人們對(duì)于PAM降解的研究已逐步深入，但是在有效控制PAM的降解方面，特別是在對(duì)PAM的*無(wú)機(jī)化，防止PAM環(huán)境累計(jì)方面，還有許多工作要做。