油田聚合物驅油聚丙烯酰胺降解方法

【資料簡介】

    油田聚合物驅油聚丙烯酰胺降解方法

聚丙烯酰胺的降解方法

    隨著聚合物驅油技術在我國油田的大面積推廣，聚丙烯酰胺污水的產量也在逐年增加，該污水具有粘度高、油水分離難度大、可生化性差等特點，造成的環境負面影響越來越明顯。

    聚合物驅采油廢水中不僅含油量高，而且還含有大量的聚丙烯酰胺。從長遠來看，聚合物驅采出水的終出路只有外排或者處理后達到用于低滲透地層的注水標準。聚合物驅采出水處排要解決的關鍵問題是使聚丙烯酰胺*降解，以避免外排后累積在環境中造成污染，目前研究較多的主要有生物降解、化學氧化降解、光化學氧化、光催化氧化降解、機械降解和熱降解等。

    1.生物法降解聚丙烯酰胺

    聚合物驅油產生的大量含聚丙烯酰胺的污水需要處理，其中生物處理技術是有發展前景的綠色技術。由于PAM為人工合成的水溶性高分子，很難進行生物降解。目前，關于PAM生物降解性能研究的文獻較少，且多數研究結果表明高分子量PAM難以被微生物利用和降解。

    農業土壤中存在的微生物對PAM的降解作用：PAM能作為細菌的唯yi氮源，但不能作為唯yi的碳源。對硫酸鹽還原菌降解聚丙烯酰胺的情況進行了研究，結果發現，在接種量為3.6×104個/毫升，溫度為30℃下培養7d后，1000mg/l的聚丙烯酰胺溶液的粘度降低了19.6%。采用降解聚丙烯酰胺菌和烴類氧化菌處理聚丙烯酰胺質量濃度為563.3 ﹣163.4mg/l的采油污水，60h后聚丙烯酰胺的去除率達到92%以上。

    2.化學氧化降解聚丙烯酰胺

    Fenton試劑具有*的氧化能力，特別適用于某些難治理的或對生物有毒性的工業廢水的處理。以聚丙烯酰胺污水為處理對象，通過正交試驗確定了Fenton試劑處理聚丙烯酰胺污水的*條件；Fe2+和H2O2濃度分別為400mg/l、1.0ml/l，反應溫度40℃、反應時間15min，反應體系的pH為3左右，HPAM的降解率能達到88%以上，COD降解度高達97%。

    高鐵酸鉀對油田含聚丙烯酰胺污水進行降解和降粘的效果，試驗結果表明，控制pH值為3-4，溫度為45℃左右，對低濃度含PAM油田污水，投加0.001mol/l高鐵酸鉀，反應15min時，PAM的降解率達90%以上，同時污水的粘度可將至與蒸餾水相近，出水的油含量達到排放標準。

    對聚合物驅采油污水進行曝氣處理，污水粘度也會明顯下降，而且在污水中加入少量亞鐵鹽后，污水粘度下降幅度更大。

    3.光化學氧化和光催化氧化降解

    光化學氧化和光催化氧化以其可在常溫、常壓下進行，可*去除有機污染物，無二次污染等優點，而被廣泛用于難降解有機物處理上。

    以納米二氧化鈦為催化劑，對三次采油污水中的聚丙烯酰胺進行了光催化氧化可行性研究，研究結果表明在以中壓汞燈為光源的條件下，污水中聚丙烯酰胺的降粘率可達90%以上。

    采用紫外/臭氧/過氧化氫組合，聚丙烯酰胺的降解規律，在pH值為4，臭氧和過氧化氫的投加量分別為230mg/l(l h)和660mg/l的條件下，質量濃度為93.7mg/L的聚丙烯酰胺在反應120min后，其去除率可達90%以上。

    光化學法處理難降解有機物具有*的優點，只是處理成本相對較高。

    4.機械降解

    三次采油的注水中加入線形聚丙烯酰胺可增大其粘度，防止“指進”現象的出現；而在原油或其他流體輸送過程中，在流體中加入少量的線性PAM。則可以起到減阻的作用。以上兩種應用中，均會由于流體流動過程中的剪切作用，使PAM發生降解，分子量降低，降低PAM的增粘或減阻作用。

    5.PAM的熱降解

    由于PAM主要以水溶液的形式被應用。因此對固態PAM的熱降解性的研究較少。目前已有的文獻中，對PAM熱降解性的研究主要是利用熱重分析和微分掃描量熱的方法，根據不同升溫速率下PAM的失重曲線判斷PAM的降解機理。通過對比PAM和PMM的N取代烷基衍生物的失重曲線研究，認為PAM在升溫過程中發生率兩次降解，反應溫度分別為326℃和410℃，其中次降解過程主要為相鄰酰胺基之間相互縮合，脫氨并形成酰亞胺的過程；第二次降解主要是脫氮、形成二氧化碳的過程，則進一步根據不同溫度下的熱重曲線計算出了兩次降解過程的活化能分別為137.1kj/mol和190.6kj/mol。

    6.結語

    目前，聚丙烯酰胺的應用范圍和規模正呈快速增長的趨勢，同時其在環境中的累積，遷移、轉化帶來的毒性亦將逐漸顯露出來，并將給生態環境帶來不可估量的長期危害。近年來，人們對于PAM降解的研究已逐步深入，但是在有效控制PAM的降解方面，特別是在對PAM的*無機化，防止PAM環境累計方面，還有許多工作要做。