绿色絮凝剂的合成与处理天然气钻井废水的应用研究

·114·钻采工艺DRIUUNG＆PR0DUCT10NTECHN0IJ0GY2007年1月Jan．2O0r7绿色絮凝钢的合成与处理天然气钻并废水的应用研究李京(中国地质大学·北京)李京．绿色絮凝剂的合成与处理天然气钻井废水的应用研究．钻采工艺，2007，30(1)：114—115摘要：常用于天然气钻井废水处理的絮凝剂有无机物型和有机高分子型，无机絮凝剂投加量大、产生污泥多；有机高分子絮凝剂，选择絮凝剂的价格较贵，且单独使用效果不佳。因此针对天然气钻井废水水质，需要寻找一种价廉物美、无污染、制用方便，效果好的绿色絮凝剂。经实验合成了一系列磷酸酯胺盐表面活性剂，其反应的原料、过程和产物都较为绿色化。此磷酸酯胺盐是利用从植物中提取的类葡萄糖结构的无毒天然化工产品为原料制成的，具有分子量小、易生物降解的优点。以磷酸酯胺盐作为絮凝剂，与A1：(sO)，溶液复配使用，在对川东天然气钻井废水的絮凝处理实验中获到一定效果。其结构兼具对金属缓蚀的功效，是一种多功能的绿色表面活性剂。关键词：磷酸酯胺盐；绿色合成；絮凝剂；钻井废水中图分类号：TE922文献标识码：A文章编号：1006—768X(2007)01—0l14—02絮凝技术是目前国内外普遍采用的处理工业废水的方法¨]。其操作简便易行，效果好，设备费用低，可间歇或连续运行l2J。絮凝法的关键是絮凝剂的选择，选择絮凝剂的原则是价格便宜、易制备、用量少、沉淀密实、沉淀速度快、易于水分离等。絮凝剂的絮凝原理可分为化学絮凝和物理絮凝两种。当发生凝结作用时，胶体粒子必失去稳定作用或发生电性中和，不稳定的胶体粒子再互相碰撞而形成较大的颗粒。当加入离子型絮凝剂时，它会在溶液中离子化，并在带相反电荷的胶体离子表面形成价键，为克服离子彼此间的排斥力，絮凝剂会由于搅拌及布朗运动而使得粒子间产生碰撞，当粒子逐渐接近时，氢键及范德华力促使粒子结成更大的颗粒，碰撞一旦开始，粒子便经由不同的物理化学作用而开始凝集，较大颗粒粒子从水中分离而沉引。天然气钻井废水水质比较复杂，废水成分浓度与地质条件、气井的构成钻井泥浆成分的有关。针对天然气钻井废水水质，需要寻找一种价廉物美、无污染、制用方便，效果好的绿色絮凝剂。研究中合成了一种磷酸酯胺盐表面活性剂，在对川东天然气钻井废水的絮凝处理实验中收到一定成效，其还兼具对金属缓蚀的功效]。其磷酸酯胺盐是利用从植物中提取的类葡萄糖结构的无毒天然化工产品为原料制成的，具有分子量小、易生物降解的优点。一、原料及绿色合成方法1．原料试剂R(OH)，磷酸，C一Ⅱ型催化剂。胺类化合物R(OH)型多元醇是从植物中提取的类葡萄糖结构的无毒天然化工产品，CⅡ是一种自制有机一无机混合催化剂，具有无毒、稳定性高的特点。这样，使其反应的原料、过程和产物都较为绿色化。一2．实验仪器DF一101B集热式恒温磁力搅拌器，三颈烧瓶，冷凝管，温度计，导管。3．实验方法R(OH)+磷酸多元磷酸酯磷酸酯胺盐在选配实验原料时，将多元醇与磷酸的总物质量之比定为1：4，即合成四元磷酸酯作为中间体，再将四元磷酸酯与胺类化合物按物质量比为1：2或1：4进行胺化，得到磷酸酯胺盐产品。文中采用五种不同结构的胺类化合物(市售)与磷酸酯进行反应，制得五种不同结构的磷酸酯胺盐产品，编号为PN1，收稿日期：2006—10-08作者简介：李京(1981一)，获环境科学专业理学硕士学位，现为中国地质大学(北京)博士研究生。地址：(100011)北京市西城区六铺炕三区16号楼4门302，电话：13683392622，E—mail：lijingl9gl0705@163．coln’维普资讯http://www.cqvip.com第30卷第1期V01．3ONo．1钻采工艺DRIULING＆PR0DUC’n0NTECHN0L0GY·ll5·PN2，PN3，PN4，PN5。磷酸酯合成实验过程中采用恒温加热与磁力搅拌同时进行的方法。实验条件为：保持体系达温度100℃左右，在适量c一Ⅱ型催化剂的作用下，反应时间为4ho四元磷酸酯胺化过程中采用加热与磁力搅拌同时进行的方法，体系温度保持在4O℃～60℃，加热时间为半小时。4．结构分析利用质谱分析仪器对合成的磷酸酯混和样品进行分子结构分析，从质谱分析图中可见，试验反应4h后，反应产物中以三元和四元磷酸酯含量最高。1．实验方法二、絮凝处理应用以取自川东遂宁地区天然气钻井废水(COD值为4716mg／L)为处理对象，将五种类型磷酸酯胺盐与Al(SO)，溶液复配使用，对五种类型磷酸酯胺盐进行絮凝性能对比。复配方法为：胺盐(投加浓度50mg／L)+2(sO)3(投加浓度550mg／L)。在室温下取lOrnl钻井废水稀释成100ml，转移至250ml烧杯中，在360r／min的快速搅拌下加入适量的复配絮凝剂，2min后将搅拌速度