阳离子型有机高分子絮凝剂处理含油污水

阳离子型有机高分子絮凝剂处理含油污水阳离子型有机高分子絮凝剂处理含油污水[摘要]概括总结了近年来国内外阳离子型有机高分子絮凝剂在含油污水处理中的应用情况;重点介绍了已用于处理含油污水的阳离子型人工合成高分子絮凝剂的机理、制备方法、种类、性能、应用方法以及对含油污水的应用效果;并对改性阳离子型天然有机高分子絮凝剂的发展前景做出了展望。[关键词]阳离子型有机高分子絮凝剂含油污水应用绝大部分油田的开采已经进入三次采油阶段。为了提高采收率，化学驱技术得到广泛应用。油层中采出的污水和地面处理、钻井、作业过程中排出的污水汇聚在一起，造成污水中驱油剂、油、悬浮物、泥砂以及机械杂质等含量高，使水质的净化很难处理[1]。目前油田污水的净化广泛使用的方法是絮凝沉淀法，也就是向水中加入絮凝剂。单独使用无机絮凝剂，存在加药量大，水中生成沉淀较多，易产生大量污泥和浮渣，且对加药设备、管线的防腐有较高要求等缺点，已经很难满足水处理的要求。阳离子有机絮凝剂不仅克服无机絮凝剂的这些缺点，而且在强化絮凝除去难生物降解有机污染物方面表现出了巨大的优势和应用前景。近些年来发展的将二者复配得到广泛应用，具有很好的环境和经济效益。在不改变现有处理工艺的情况下，研制并应用高效絮凝剂，应该是三次采油处理污水较为经济的方法。下面将对近年来阳离子型有机高分子絮凝剂在油田污水处理中的应用作扼要的综述。1阳离子型人工合成有机高分子絮凝剂阳离子型人工合成有机高分子絮凝剂阳离子型人工合成有机高分子絮凝剂是一种高分子聚电解质，具有分子量大、链的伸展度大，可以起到电性中和、吸附架桥、使体系中的微粒脱稳聚结等作用。由于合成的阳离子聚电解质的应用性能很好，因而很多学者在这方面开展了十分广泛的研究。1.1聚丙烯酰胺类1.1.1阳离子聚丙烯酰胺类随着油田开发时间的延长及各种提高采收率技术的实施，三次采油化学驱技术的推广使用，油田采出水的成份中也含有相应的驱油剂成分，这就使得采出水的性质更加复杂。研究发现含油污水中所含悬浮物和胶体颗粒以及阴离子聚丙烯酰胺(HPAM)水解之后带负电荷，阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)可与水中的微粒同时起到电中和及吸附架桥作用，从而使污水中的微粒脱稳、絮凝而达到良好的处理效果[2]。其中改性CPAM以其更显著的性能而占有较大比例。CPAM的制备通常是季铵化的聚丙烯酰胺(AM)，将—NH2经过羟甲基化和季铵化而得，另外就是由AM与阳离子单体共聚合得到。赵娜娜[3]用DAC与AM共聚合成出的CPAM处理渤海油田现场污水，用量为20mg/L，去油率达到87．8%。赵仕林[4]使用P(DMC-AM)处理各种废水，CODCr的去除率可达65%～90%。1.1.2复配阳离子聚丙烯酰胺类大量的实践表明，若把两种或两种以上的絮凝剂通过分别投加而进行复配使用、或在一定条件下通过混合或反应形成一种复合絮凝剂产品使用，药剂间具有“协同效应”，可提高药剂单独使用的效果。CPAM的处理效果好于元机絮凝剂，但其成本高，单独使用无机絮凝剂其加药量又太大。表1列出了已知的几种配方成分复配药剂处理油田污水效果。表1复配聚丙烯酰胺处理含油污水效果从表1中可看出，各种配方处理不同性质的含油污水，除油率、悬浮物去除率能达到90%以上。每一种复配效果与单独使用无机絮凝剂的相比[5-8]，复合使用可以降低药剂用量，降低成本。1.2聚二甲基二烯丙基氯化铵类1.2.1聚二甲基二烯丙基氯化铵类二甲基二烯丙基氯化铵的均聚物和共聚物具有很高的电荷密度，极易溶于水并具有优良的破乳絮凝性能，为季铵盐型强阳离子型聚电解质，是靠带强阳电荷的大分子链进行中和、吸附、架桥来完成絮凝过程的。而大分子在水中呈完全溶解状态且用量很少(相当于聚合氯化铝(PAC)用量的10%～20%)，其本身不是产生渣源的因素[9]。它所具有的强电中和性能可使水包油乳液破坏，油珠迅速上浮，废水中的悬浮物絮凝沉降，因而能达到理想的油水分离效果。合成聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)的方法有多种，如水溶液聚合、有机相溶液聚合、沉淀聚合、乳液聚合和悬浮聚合等。聚合反应过程中，催化剂的用量、乙二胺四乙酸的浓度、起始单体浓度和杂质含量等对聚合物的残余单体量和絮凝能力均有影响[10]。罗跃[11]使用反相乳液聚合方法合成PDMDAAC，确定单体浓度为45%，单体配比为7：3，引发温度为45℃，引发剂用量m(引发剂)/m(单体)为0．5%。合成产品对油田污水进行絮凝性能评价，其单独使用时浊度去除率为86．22%，COD去除率为87．95%;当与聚合氯化铝复配使用时浊度的去除率为92．91%，COD去除率为92．68%。复配使用比单独使用效果更好。1.2.2复配聚二甲基二烯丙基氯化铵类到目前为止，还没有发现国外关于铝(铁)盐-PDMDAAC或铝(铁)盐-P(EPI-DMA