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油田污水处理是目前油田生产面临的难题之一,传统的水处理方法已不能很好的解决该问题。鉴于磁分离技术能够有效改善絮凝法处理污水的效果,本文合成具有核一壳结构的Fe3O4纳米磁粉,并将其与聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)复配应用于油田污水的处理,通过赋予磁粉不同的表面活性以及改变物料的加入顺序,来提高其絮凝处理效果。同时针对油田模拟含油污水,研究影响磁粉絮凝性能的因素,为进一步的应用提供一定的理论依据。
本论文以聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙二醇(PEG)、油酸钠、十二烷基硫酸钠、油田用阳离子表面活性剂901对纳米Fe3O4进行表面改性,以形成核.壳结构。通过正交实验和单因素实验,考查了反应温度、反应时间、体系的pH、表面活性剂用量等因素对产品絮凝性能的影响,并通过红外光谱、动态光散射仪、透射电子显微镜等表征手段对产物进行了表征。
本论文进一步研究了Fe3O4/PEG水基磁流体的合成,通过正交实验和单因素考察确定了改进共沉淀法制备Fe3O4/PEG的最适宜条件:滴定方式为反滴,n(Fe2+-)/n(Fe2+)=1.5/1,体系pH≥12,反应时间为1h,反应温度为50℃,PEG的浓度为90g/L。通过红外光谱、动态光散射仪、X-射线衍射仪、振动磁强计、透射电镜对产物进行表征。将Fe3O4/PEG水基磁流体与PAC、1#阳离子复配处理油田污水,除油率可达96%以上,悬浮物含量可降至5mg/L。
将制备的纳米Fe3O4用于处理模拟油田含聚污水,考察了不同粒径、不同磁性、不同表面改性对纳米磁粉除油性能的影响。实验结果表明,粒径越小,其除油效果越好,随着磁性的增加,其除油率增加,PEG改性效果最佳。将纳米磁粉与PAC、PAM复配处理模拟油田污水,考察了加料顺序以及各絮凝剂之间相互作用的情况,实验结果表明,最佳的加料顺序为Fe3O4-PAC-PAM,Ve3O4与PAC、PAM复配使用可增快絮体的产生速度,提高絮体的凝实度。利用其磁性,借助磁分离器,能高效去除污水中的残余油和悬浮物,提高其絮凝性能。