基于紊流状态下浮选剂的制备与性能评价

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目前,大部分海上油田含油污水处理后需要回注到地层达到增产减排的目的,因此对污水处理效果和处理量要求较高。然而,由于海上采油平台空间受限,配套的污水处理设施大都安装在平台周围海面的船上。在含油污水产量大、处理设备空间小、海上风浪大等因素共同影响下,污水在设备中多呈紊流状态流动,给其中油粒及悬浮颗粒物的处理增加了难度。叶轮气浮在处理过程中需要投加配套的浮选剂以提高处理率,但目前国内并无成品,多靠国外进口,价格昂贵且供给性差。根据以往的研究,叶轮气浮用浮选剂主要由聚合物和表面活性剂组成。其中,聚合物具有很强的絮凝和增大油粒粒径的能力,能使含油污水中胶粒破乳脱稳,利于提高含油污水处理效率;表面活性剂可以使水中悬浮颗粒物表面润湿性发生改变,增强气泡与絮体的黏附能力,且表面活性剂要在水中形成强度较大且稳定的泡沫层,才能有效阻止带气絮体下翻的现象发生。通过对叶轮气浮用浮选剂的作用机理进行分析后,制备出一种紊流条件下可用的乳液型浮选剂。能够合成既有一定阳离子度又有合适分子量的阳离子聚合物是成功制备紊流状态下可用浮选剂的关键。通过调节单体配比(DMC:AM)改变聚合物的阳离子度;固定单体配比,通过改变单体质量分数、交联剂和链转移剂的加量制得相同阳离子度下不同分子量的聚合物。用合成的一系列聚合物对含油污水进行气浮处理评价,结果表明控制聚合物阳离子度在20%左右、分子量在160万左右时,对含油污水处理效果最佳。然而,使用阳离子聚合物虽可在一定程度上提高气浮处理效率,但由于絮体携带气泡能力仍较弱且污水表面未能形成稳定泡沫层等原因,导致处理后污水透光率仍不高。因此,需要将具有合适分子量、阳离子度的聚合物与能改变絮体表面润湿性的硬脂酸钙、可提高絮体疏水性的聚丙烯酸乙酯以及具备起泡性的AES进行复配,制备成乳液型浮选剂。但乳液的稳定性对产品性能和实际应用效果有很大的影响,实验通过向油相中加入聚丙烯酸乙酯以及调节复合表面活性剂配方等来提高乳液的稳定性。通过观察气浮过程中絮体产生情况以及测定处理前后实验室模拟含油污水的透光率,对自制乳液型浮选剂进行评价。发现自制乳液型浮选剂在不同紊流程度、pH值、含盐量等条件下,对实验室模拟含油污水均有较好的处理效果。当浮选剂投加量为40 mg/L时,可将含油污水的透光率由1.4%提升至90.3%。自制乳液型浮选剂具有能使胶体破乳脱稳、可改变颗粒物表面润湿性和在水面形成稳定泡沫层等特点,可有效解决油田含油污水在紊流状态下气浮处理效率不佳的问题,并为今后相关浮选剂的进一步研究提供了理论依据。
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