含聚丙烯酰胺污水催化氧化—絮凝—磁分离处理技术的研究

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采用聚合物驱油技术可以提高石油采收率,但产生的含聚丙烯酰胺(PAM)污水中聚合物含量高使污水粘度大、破乳困难、油水分离难度大,为含聚污水的处理带来了新的挑战。目前,非均相Fenton催化氧化法、絮凝法均是降解含聚污水的有效途径。本论文采用化学共沉淀法在有氧条件下制备出磁性纳米Fe3O4催化剂,对催化剂的结构性能进行表征,并考察了该催化剂在非均相Fenton体系中的催化活性,结果表明:在Fe3O4加入量为9 g/L、H2O2加入量为30 mmol/L、初始pH值为3.0、反应温度为45℃的条件下,初始浓度为200mg/L的含PAM模拟污水降解率达到91.34%、CODCr去除率为55.76%,且催化剂经4次循环使用后回收率为92.79%、催化活性保持在80%以上;此外,经催化氧化处理后含聚污水的粘度降为0.604 m Pa·s,油含量、悬浮物含量、总铁含量分别降为:5 mg/L、4 mg/L、0.372 mg/L。为了强化含聚污水的处理效果,本论文结合非均相Fenton催化氧化法与絮凝—磁分离法对初始浓度为500 mg/L的含PAM模拟污水进行降解,结果表明:氧化时间为30 min、磁粉加量为1500 mg/L、絮凝剂加量为100 mg/L、污水pH为8、快速搅拌(500 r/min)1min、慢速搅拌(80 r/min)5min的条件下,在外加磁场作用下沉降5 min可使初始浓度为500mg/L的含PAM模拟污水降解率达到92.05%,粘度降为0.586 m Pa·s,油含量、悬浮物含量、总铁含量分别降为:2.14 mg/L、2 mg/L、0.41 mg/L。与非均相Fenton催化氧化法相比,减少催化剂用量的同时,显著提高了絮体沉降速度,将反应时间缩短了80 min左右。最后,对比非均相Fenton催化氧化法与非均相Fenton催化氧化—絮凝—磁分离法处理现场含聚污水的效果发现:经两种方法处理后污水中PAM去除率分别达到80.36%、87.06%;粘度、悬浮物、油、离子含量等均明显降低。此外,研究结果表明:PAM絮凝降解主要依靠电荷中和、吸附架桥、网卷扫铺三种作用。
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