1、目前,我國大部分油田己進入三次采油階段,其中聚合物驅采油技術是提高原油采收率的一種重要方法.經(jīng)過多年的研究,礦場試驗取得全面成功,并且該技術已在油田進行大面積工業(yè)化推廣應用,其技術已達到世界領先水平.隨著油田聚合物驅技術的應用,含聚合物(聚丙烯酰胺,HPAM)污水作為油田的一個新的難題出現(xiàn),采用傳統(tǒng)油田水處理技術處理含聚合物污水很難達到同注指標,特別是聚合物驅面積的擴大,采出污水的數(shù)量也在不斷增加,部分污水需要排放,更難達到排放指標.為

2、此,必須研究特殊技術對含聚合物污水進行處理.高級氧化技術(AOPs)作為水處理的新方法,其特點是通過具有強氧化能力的自由基氧化污水中的有機物,具有較強的優(yōu)勢及廣闊的應用前景.為此,我們提出AOPs作為深度氧化技術對聚合物驅的污水進行深度處理,達到排放標準,也可作為常規(guī)油田水處理技術中一個中間(或預處理)手段處理回注污水.本論文以油田含聚合物污水為研究對象,以HPAM為污染物目標,采用AOPs中光催化法、光-Fenton法和Fe(Ⅵ)法研

3、究其在油田含HPAM污水處理中的應用,并且研究了上述三種方法降解HPAM的影響因素及降解機理,取得了創(chuàng)新性研究成果. (1)顯微圖像研究表明,在聚合物存在下,含聚合物驅污水油水乳化較嚴重,含油量很高,污水中的聚合物吸附在油/水界面,與天然乳化劑一起組成油/水界面的復合膜,此界面膜具有較大的強度和良好的彈性,破除此膜更難. (2)根據(jù)聚合物驅污水中油和HPAM的存在形式與乳化機理的分析結果,提出了油和HPAM在聚合物驅

4、污水中存在形式及乳化機理,本文指出聚合物驅污水的處理關鍵就是破壞、去除形成油/水界面膜的物質(天然乳化劑和聚合物),即加入一種物質,能夠進入油水界面膜,氧化成膜物質,破壞油/水界面膜,達到破乳和去除有機物(石油)的目的. (3)采用溶膠-凝膠法(Sol-Gel法)及摻雜調(diào)制技術制備了納米TiO<,2>光催化劑,考察不同的熱處理條件對二氧化鈦(TiO<,2>)納米粒子的晶粒尺寸、晶體結構、表面性質的影響,并研究了納米TiO<,2

5、>在油/水體系中的形態(tài)與存在形式,顯微圖像觀察結果表明,TiO<,2>納米粉可以進入油/水界面,在油/水體系中具有較好的分散性能和界面性質,形成一層固體膜,并且具有很強的穩(wěn)定性.這一結果也證明我們采用光催化處理污水的設想是可行的. (4)考察了納米TiO<,2>光催化劑的催化活性和影響催化活性的因素.光催化活性研究表明,納米級TiO<,2>光催化粒徑、焙燒溫度等因素對催化劑的活性影響也很火；各因素對水中HPAM降解影響研究表明

6、,光催化劑用量在0.5﹪～1﹪范圍內(nèi),低濃度HPAM污水降解效果較好,在光催化反應過程中,加入微量的Fe<'3+>(含量為3.70×10<'3->mol/L)或H<,2>O<,2>(含量為5×10<'-3>mol/L)時,對水中HPAM的降解有較好的效果:利用太陽光處理HPAM水溶液經(jīng)過4h光照降解率達到80﹪以上. (5)由于聚合物驅污水中HPAM的存在使污水黏度增加,導致污水處理更加困難,利用光催化法對HPAM降黏進行了研

7、究,首次提出光降黏的概念.研究結果表明,利用光催化法對HPAM水溶液降黏在技術上是可行的,且降黏效果顯著,光源、催化劑的類型與用量、氧化劑的加入等對HPAM光催化降黏有不同的影響,在HPAM濃度為200mg/L,光催化劑用量為1﹪體系中,加入微量的Fe<'3+>(含量在10<'-3>mol/L數(shù)量級)、H<,2>O<,2>(含量在10<'-3>mol/L數(shù)量級)時,5min左右污水基本達到了蒸餾水黏度；太陽光輻射對HPAM光催化降黏結果

8、表明,光照3 h同樣達到了蒸餾水的黏度,因此利用太陽能進行HPAM光催化降黏是可行的. (6)系統(tǒng)地研究了油田聚合物驅含HPAM污水的光催化降解和降黏性能.研究結果表明,油田聚合物驅污水光輻射2h后HPAM降解率達到70﹪以上,可以預計延長光照時間或加入微量的氧化劑,光催化降解聚合物驅含HPAM污水將會達到預想的效果；污水光催化降黏速度非?？?含量為370 mg/L HPAM的污水,光照5min左右,黏度下降90﹪以上,10

9、min后,黏度同蒸餾水接近,含量為520mg?L HPAM的污水,光照30min黏度也接近蒸餾水的黏度；在370mg/L,油田聚合物驅污水中,加入1﹪光催化劑和5×10<'-3>mol/L的H<,2>O<,2>,太陽光輻照5h后,油田聚合物驅污水中的HPAM降解95﹪以上,HPAM濃度降到15mg/L以下,由此可知太陽光降解油田聚合物驅污水的可行性. (7)采用光-Fenton試劑對HPAM進行降解實驗,考察其對HPAM降解的

10、影響.實驗結果表明,光-Fenton試劑(UV/Fenton/C<,4>H<,4>O<,6><'2->)組合體系能快速有效去除HPAM；溶液的pH值對Fenton體系有顯著的影響,弱酸性環(huán)境有利于降解反應的進行；對于確定的反應體系來說,H<,2O<,2>的濃度對HPAM氧化表現(xiàn)出一個最佳值. (8)系統(tǒng)地合成了Fe(Ⅵ)基化合物,并對其氧化能力和容量進行了調(diào)制,使其滿足氧化油田污水中的HPAM的氧化電位和能力,并采用Fe(Ⅵ

11、)基化合物為氧化劑,對油田含聚合物污水中HPAM進行了氧化降解實驗研究.結果表明,選擇Fe(NO<,3>)<,3>·9H<,2>O作為鐵源,并控制鐵鹽投加量在85﹪～95﹪之間,KOH吸收液的濃度為10.5mol/L、溫度在0～5℃條件下,通過二次結晶,可獲得較高的產(chǎn)率和高純度Fe(Ⅵ)基化合物；Fe(Ⅵ)氧化法降解HPAM污水時,最佳溫度范圍為40～60℃,初始濃度對氧化性能的影響不大,最佳的pH條件為pH=3.Fe(Ⅵ)濾液,是一種