自制聚硅氯化铝在钻井污水中的应用

30精细石油化工进展ADVANCESINFINEPETROCHEMICALS第15卷第2期自制聚硅氯化铝在钻井污水中的应用潘登，郑延成，余丽雯，董三宝，孟浩(长江大学化学与环境工程学院，湖北荆州434020)[摘要]基于钻井污水含铁量高的特点，在室温、常压下以硅酸钠、硅酸乙酯和三氯化铝为原料制备了聚硅氯化铝(PASC)，并将其与筛选出的阴离子聚丙烯酰胺(APAM)复合使用，通过分析其对铁离子去除率的影响，确定了最佳的操作条件：温度3O℃，pH=7．0，PASC加量为50．0mg／L，APAM加量为10．0mg／L，搅拌速度60r／min，搅拌15min，静置40min。此条件下污水的铁离子去除率可达96．03％。实验表明，复合絮凝剂PASC和APAM是处理钻井污水的理想絮凝剂，采用PASC处理钻井污水的絮凝效果明显好于聚合氯化铝(PAC)。[关键词]复合絮凝剂聚硅氯化铝聚合氯化铝钻井污水聚丙烯酰胺钻井污水是由黏土、表面活性剂、油类和金属盐等构成的复杂体系，是油田污水的主要来源之一l。絮凝法处理钻井污水，操作简单，用量少、成本低、效果好，适用范围广泛J。常用的无机絮凝剂为Al¨盐系和Fe¨盐系，有机高分子絮凝剂主要为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠及其衍生物，但单一类型的絮凝剂已难以满足实际的生产需求，通过制备改性的复合絮凝剂来提高絮凝效果，是一种行之有效的技术手段』。聚合氯化铝(PAC)用量少，效率高，但生产条件苛刻，稳定性差l5j。聚硅酸具有较大的比表面积和高电荷密度，将适量的AI¨引入到活性聚硅酸后，Al¨与硅酸可通过共聚形成稳定的阳离子型聚硅酸，在混凝过程中同时发生静电中和、吸附架桥及网捕作用，从而产生良好的絮凝效果J。为了达到净化污水回注地层的目的，针对PAC的不足，现以硅酸钠、硅酸乙酯和三氯化铝为原料制备了聚硅氯化铝(PASC)，并对其絮凝性能和操作条件进行了探索研究J。1实验部分1．1试剂三氯化铝、硅酸钠、硅酸乙酯、盐酸、氢氧化钠、盐酸羟胺、邻二氮菲、冰乙酸、醋酸钠等，均为分析纯。PAC、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、阴离子聚丙烯酰胺(APAM)及非离子聚丙烯酰胺(NPAM)、聚合硫酸铝(PAS)、聚磷氯化铝(PPAC)，河南环创净水材料有限公司；钻井污水，取自江汉油田。1．2聚硅氯化铝的制备称取硅酸钠与硅酸乙酯，按照质量比2：1复合，加水稀释到SiO：含量为5．0％，用稀盐酸调pH值为5．0～6．0，熟化4h。向熟化好的硅酸盐中加入A1C1，，控制Al与si物质的量比为1．2，搅拌4O～50min，在室温下放置陈化3．0—4．0h，加水稀释使SiO的浓度为1．0％～2．O％，得到聚硅氯化铝溶液。1．3铁含量测试方法试验采用邻二氮菲分光光度法测定铁离子含量，该法灵敏度高、稳定性好，容易消除钙镁离子的干扰。在30℃下，取定量的污水水样，加人NaOH溶液调pH至7．0，再加入絮凝剂和助凝剂，低速搅拌一定时间，静置40～50min，取1mL上清液，加入1．0mL10％盐酸羟胺溶液(现配现用)，2．0mL0．15％邻二氮菲溶液和5．0mLCH3COOH—CH3COONa缓冲溶液，定容至50mL，放置15—20min待用，在510nm处测定吸光度，计算污水的铁离子去除率。2结果与讨论2．1絮凝剂筛选实验选取铝盐絮凝剂PAC、PAS、PPAC和合成的PASC，根据1．3的方法，向原水样中加入不同浓度的各种絮凝剂，测定污水的铁离子去除率，结果见图1。收稿日期：2013—12—24。作者简介：潘登，长江大学在读研究生，从事表面活性剂方面的研究。2014年3月潘登等．自制聚硅氯化铝在钻井污水中的应用31鬟寝絮凝剂加量，(mg·L-1)图1絮凝剂处理含铁污水的试验结果由图1可知，随着絮凝剂用量的增加，除铁效果越来越好，但絮凝剂用量加到80mg／L之后，铁离子去除率的增幅越来越小。在相同加量和条件下，PASC的除铁效果最好，搅拌后可迅速形成矾花，分层明显，上清液最为清澈，PPAC次之，PAC和PAS效果最差，因此絮凝剂选择PASC。2．2pI-I值的确定固定PASC加量为50mg／L，用20％NaOH溶液调节原水样的pH值，测试pH值对铁离子去除率的影响，结果见图2。旃褪图2pI-I值对铁离子去除率的影响由图2可知，pH值对铁离子去除率有较大的影响。随着pH值的增加，铁离子去除率先增加后减小，在pH值为7．0时，除铁效果最为理想，铁离子去除率可达85％以上，而当pH值超过7．0后，铁离子去除率迅速降低。这是由于pH值较小时，酸性条件下使得SiO：聚合沉积，减弱了PASC对污水中胶体颗粒的吸附架桥作用⋯；而pH值较大时，OH一会中和掉部分Al¨，使得PASC的电中和能力减弱，阻碍了絮凝反应的进行，使絮凝效果变差。2．3助凝剂筛选将无机高分子絮凝剂和