發(fā)布時(shí)間：2018-03-18 22:08

  本文選題：含油鉆屑　切入點(diǎn)：超聲　出處：《西南石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著油基鉆井液在頁(yè)巖氣開(kāi)采過(guò)程中的大量使用,不可避免的會(huì)產(chǎn)生大量的含油鉆屑。這種含油鉆屑處理不當(dāng)將會(huì)造成環(huán)境污染。而怎樣清潔高效的處理含油鉆屑是當(dāng)前研究的一個(gè)熱門(mén)�，F(xiàn)在常見(jiàn)的廢屑處理方法有土地耕作、鉆屑密封、鉆屑回注、表面活性劑清洗等等。目前研究較多的是表面活性劑清洗含油鉆屑。相對(duì)其他處理方法表活劑清洗能夠徹底的除油,洗脫后的鉆屑可以安全排放,且成本較低。但是單純的依靠表面活性劑清洗不僅效率低,而且清洗后會(huì)造成水的二次污染。針對(duì)表面活性劑處理含油鉆屑存在的問(wèn)題,本論文提出了聲-化聯(lián)合法處理含油鉆屑。引入超聲波,利用超聲波的空化作用以及它的附帶效應(yīng),如湍流效應(yīng)、微擾效應(yīng)、聚能效應(yīng)、界面效應(yīng)等,加速油污剝離、增強(qiáng)洗脫乳化、加速固液傳質(zhì)、降低油污粘附力提高表面活性劑的清洗效率。對(duì)于表面活性劑清洗造成水的二次污染,本論文提出合成pH敏感性表面活性劑清洗含油鉆屑,通過(guò)調(diào)節(jié)pH值處理超聲洗脫后的含油廢水,避免水的二次污染。論文首先以甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)以及殼聚糖(CS)為單體,采用乳液聚合法合成了一種pH敏感性表面活性劑。利用紅外光譜儀、XRD、DSC、熱重分析儀等對(duì)共聚物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。改變共聚物溶液的pH值對(duì)共聚物溶液的pH敏感性進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)共聚物在堿性條件下(pH≥12)具有非常低的表面張力,當(dāng)共聚物在酸性條件下(pH≤4)時(shí)失去表面活性,開(kāi)始絮凝沉降。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中以重慶涪陵油田的含油鉆屑為處理對(duì)象,首先分析了含油鉆屑的物性組成,其含油率為10%,巖屑90%且組分主要以石英、重晶石、斜長(zhǎng)石為主,不含水。以含油鉆屑的剩余含油率為考核指標(biāo),探討了水中NaOH濃度、固液比、表而活性劑結(jié)構(gòu)和濃度、超聲時(shí)間、超聲溫度、超聲功率等不同因素對(duì)聲-化聯(lián)合法清洗工藝的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到了聲-化聯(lián)合法處理的最佳工藝處理?xiàng)l件:NaOH濃度為2 g/ml,固液比為1:1,共聚物結(jié)構(gòu)為P(MMA-MAA-CS)-3,共聚物的濃度為5000 mg/L。超聲時(shí)間為20 min,超聲溫度為40 ℃,功率為200 W,重復(fù)處理3次后含油鉆屑的含油率由10%降至0.93%,處理后的鉆屑含油率達(dá)到國(guó)標(biāo)《一般工業(yè)固體廢物存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18599-2001)中明確規(guī)定排放物的含油率應(yīng)小于1%的標(biāo)準(zhǔn)。處理后的含油污水通過(guò)pH調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)油水分離:當(dāng)pH調(diào)節(jié)到4時(shí),含油污水中的共聚物失去表活性開(kāi)始絮凝,絮凝的表面活劑吸附水溶液中的污油聚沉。絮凝后的污水實(shí)驗(yàn)測(cè)得水中含油率為0mg/L,濁度也為0NUT,水色清測(cè),達(dá)到國(guó)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)。最后,論文針對(duì)聲-化聯(lián)合法清洗含油鉆屑的機(jī)理進(jìn)行了研究,主要考察了不同聚合物結(jié)構(gòu)、濃度對(duì)油水界面張力以及油-水-鉆屑三相接觸角的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)加入共聚物的濃度增加,油水界面張力降低、三相接觸角變大(且接觸角大于-90°,不潤(rùn)濕)。共聚物中CS、MMA、MAA單體改變對(duì)油水界面張力,三相接觸角均有影響,其中CS、MMA單體結(jié)構(gòu)越多油水界面張力降低,三相接觸角變大。結(jié)合聲-化聯(lián)合法洗油實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)實(shí)驗(yàn)機(jī)理進(jìn)行了解釋:表面活性劑溶液降低了油水界面張力使鉆屑污油能夠迅速在溶液中溶解,而超聲空化作用以及其附帶效應(yīng)加速了污油的在鉆屑表面的剝離,洗脫后的鉆屑表面被表面活性劑包裹與污油形成的三相接觸角發(fā)生變化,潤(rùn)濕性向不潤(rùn)濕轉(zhuǎn)變,這表明表面活性劑能夠阻止洗脫后的污油二次吸附在鉆屑表面,提高了清洗效率。
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本文編號(hào)：1631513