目前,中國(guó)大多數(shù)油田已經(jīng)步入高含水開(kāi)采期,石油煉化過(guò)程中所產(chǎn)生的大量油田采出水亟待處理。磁混凝是一項(xiàng)由傳統(tǒng)混凝與磁分離有機(jī)結(jié)合的新興技術(shù),因其具有高效分離性、高吸附能力以及再生性等特點(diǎn),其已然成為環(huán)境工程領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一。本論文以硫酸鋁、硅酸鈉、納米四氧化三鐵(FeNPs)為主要原料合成了一種具有混凝性能的磁性納米復(fù)合材料——PFeNPs。通過(guò)對(duì)油田采出水的混凝實(shí)驗(yàn),優(yōu)化得到了 PFeNPs的最佳制備條件:pH為1.5,(Al)/n(Fe)摩爾比為3.67:1,n(Al)/n(Si)摩爾比為2:1,活化時(shí)間5h,熟化時(shí)間11h,超聲時(shí)間0.5h。將此條件制備的PFeNPs、聚硅酸鋁(PSA)以及FeNPs分別進(jìn)行了 FT-IR、XRD、Zeta電位、Al-Ferron逐時(shí)絡(luò)合比色法以及VSM對(duì)比分析,證明了 PFeNPs是以Si-O-Fe化學(xué)鍵聚合而成的納米級(jí)磁性聚合物,其表面含有大量-OH活性基團(tuán)。此外,通過(guò)SEM發(fā)現(xiàn)了 PFeNPs是由絲狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的PSA所纏繞包裹而成的三維“蠶蛹”狀的無(wú)機(jī)高分子材料�；炷龑�(shí)驗(yàn)以油田采出水為PFeNPs性能評(píng)價(jià)對(duì)象。分別在熟化時(shí)間為4h、9h、11h、22h 下制備得到四種混凝劑:PFeNPs4、PFeNPs9、PFeNPs11、PFeNPs22,并在加量為0.6g/L、pH為8.0和攪拌時(shí)間為16min的條件下,混凝劑在濁度、總有機(jī)碳(TOC)以及鈣離子分別為96.2%、99.87%、98.02%。PFeNPs混凝后的絮體由于磁性擠壓以及自身重力的因素,其含水率僅有67.23%,遠(yuǎn)低于聚硅酸鋁絮體含水率98.29%,并且滿足熟化時(shí)間與絮體分形維數(shù)變化規(guī)律。此外,通過(guò)絮體破碎與再生性能研究可知,隨PSA熟化時(shí)間的增加,PFeNPs對(duì)油田采出水混凝主導(dǎo)機(jī)理由電中和過(guò)渡到網(wǎng)捕卷掃。以電中和為主導(dǎo)所形成絮體的強(qiáng)度因子和恢復(fù)因子均高于由網(wǎng)捕卷掃占主導(dǎo)所形成的絮體。網(wǎng)捕卷掃形成的絮體發(fā)生大規(guī)模破碎后,絮體所帶Zeta電位越高恢復(fù)因子越低。通過(guò)混凝后絮體(PFloc)再生性研究表明,PFloc無(wú)法再次混凝,而采用聚硅酸鋁作為再生溶液可使其恢復(fù)活性(MPFloc),重復(fù)再生使用5次后的濁度、TOC與鈣離子去除率可達(dá)96.8%、78.4%、46.5%。將MPFloc與PFloc通過(guò)FT-IR、XRD、熱重、SEM以及接觸角分析對(duì)比,發(fā)現(xiàn)PFloc活性位點(diǎn)被污染物所占據(jù),活性羥基含量?jī)H有1.46%遠(yuǎn)低于MPFloc(6.67%),同時(shí)MPFloc比PFloc擁有更為致密的PSA包裹,并且MPFloc在油田采出水中有著更優(yōu)異的分散性能。
【學(xué)位單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：X741;TB383.1
【部分圖文】：

圖１－１磁性顆粒全受力分析圖??２）磁性顆粒物化特點(diǎn)對(duì)水處理影響??

圖２－１絮體分形維數(shù)計(jì)算過(guò)程

圖２－２標(biāo)準(zhǔn)鋁溶液曲線??４）?Ａｌ形態(tài)時(shí)間界定??Ａｌ－Ｆｅｒｒｏｎ逐時(shí)絡(luò)合比色法根據(jù)反應(yīng)時(shí)間將ＡＩ形態(tài)分為Ａｌａ、Ａｌｂ、Ａｌｅ三種聚合??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2873377