在页岩气资源的开采钻井过程中会产生大量的油基钻屑,已被国家明确规定为危险固体废弃物,必须得到有效妥善的处置。当前工程应用中处理油基钻屑的技术方法大多具有成本高、效率低和设备操作复杂等缺点。改性芬顿法被广泛应用于污水处理和土壤修复的应用中,并具有处理效果好、操作要求低及成本低廉等优点。而改性芬顿法处理油基钻屑目前尚未有相关的报道。本文提出采用将化学破乳-离心分离法和改性芬顿氧化法有机结合起来处理油基钻屑中的石油类物质,以油基钻屑中石油类物质的去除率为指标,研究了化学破乳-离心分离处理两种不同污染程度(即含油量分别为48423.89mg/kg和93800.23mg/kg)油基钻屑时对其中石油类物质去除的影响条件,并通过优化得到最佳工艺参数。制备了改性芬顿试剂,探究改性芬顿氧化体系下对油基钻屑中石油类物质氧化去除的影响条件,并进行优化得到最佳工艺参数,开展了该体系下的优化实验。研究了采用该联用法处理油基钻屑时的反应机理和反应动力学,通过SEM、XRD、TG-MS、FTIR、GC-MS等测试方法分析了处理前后油基钻屑样品的形态形貌表征变化以及对其中石油类物质的组分含量变化规律进行了探究。得到如下结论:(1)破乳分离-改性芬顿氧化法处理油基钻屑的最佳条件:筛选出最佳破乳剂为BASF-L62,对于10 g油基钻屑样品,破乳分离最佳条件为破乳剂投加量200 mg/L,破乳温度为65℃,破乳时间为2 h,离心转速为7000 r/min,离心时间为10 min;改性芬顿氧化最佳条件为30%过氧化氢投加量6 mL,柠檬酸-硫酸亚铁催化剂投加量5.8 mmol/L,反应初始pH为6,反应温度65℃。最佳综合条件下,轻度污染程度油基钻屑和中重度污染程度油基钻屑中石油类污染物去除率分别为90.03%和85.09%。(2)研究了改性芬顿氧化法处理油基钻屑的优化实验:得出对于轻度污染程度的油基钻屑,其投加方式为一次性投加催化剂和过氧化氢的时候,取得最佳的石油类去除率,为64.32%;对于中重度污染程度的油基钻屑,当投加方式为催化剂和过氧化氢两次投加时且投加时间间隔为6 h时,取得最佳的石油类去除率,为55.96%。(3)对除油机理进行了初步探究:通过SEM、XRD可发现处理前后油基钻屑中晶相为发现较大变化,仍主要为石英、重晶石、碳酸钙等。反应动力学拟合结果显示改性芬顿氧化法处理油基钻屑中石油类更符合符合准二级反应动力学。通过热重分析发现,在初温至300℃这一阶段,处理后的油基钻屑样品比处理前的失重率大大减小,终温处处理后样品的余重率远远大于处理前样品的余重,表明处理后油基钻屑中的石油类物质去除效果得到显著提升。处理后石油类物质中直链烃所占比例上升,支链烃、环烷烃、芳香烃类物质比例减少,羰基等物质减少,更利于后续微生物的深度处理。