本文關(guān)鍵詞：PEP型嵌段聚醚清水劑合成規(guī)律及其界面性質(zhì)研究

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【摘要】：在原油開采過程中,產(chǎn)生了大量含油污水,其油水乳狀液穩(wěn)定性高,給污水處理工作帶來了許多困難。傳統(tǒng)的陽離子型清水劑雖然絮凝效果好,起效迅速,但在處理過程中產(chǎn)生大量的粘性油泥,容易堵塞污水處理設(shè)備以及管道。通過前期的研究發(fā)現(xiàn),非離子型嵌段聚醚在處理這類污水時(shí)既能夠達(dá)到較好的水處理效果,同時(shí)不會有大量絮體的產(chǎn)生,是解決海上采油平臺污水處理問題的一種有效手段。本文采用不同起始劑合成了一系列嵌段聚醚清水劑,總結(jié)了它們的聚合反應(yīng)規(guī)律,為以后的工業(yè)放大生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)依據(jù)。另外,測試了不同清水劑的界面性質(zhì)與清水性能,建立了非離子清水劑結(jié)構(gòu)-界面性質(zhì)-清水性能間的關(guān)系。論文使用了 N,N-二甲基乙醇胺、山梨醇、壬基酚、一縮二乙二醇等多種起始劑,以環(huán)氧乙烷(EO)、環(huán)氧丙烷(PO)為單體,合成了一系列聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷(PEP)嵌段結(jié)構(gòu)的聚醚清水劑。考察了合成路線、起始劑類型和油頭大小等因素對聚合反應(yīng)各個(gè)階段反應(yīng)速率和產(chǎn)物羥值的影響規(guī)律。結(jié)果表明:不同的起始劑類型主要對聚合第一階段反應(yīng)速率和產(chǎn)物羥值影響較大,二元醇為起始劑時(shí)其第一階段的反應(yīng)速率最大,k達(dá)到0.069 min-1,所得產(chǎn)物羥值最低,為18.40mgKOH/g。固定起始劑為一縮二乙二醇時(shí),隨著合成油頭中起始劑與環(huán)氧烷烴投料比(MO:MEO)由1:9增加至1:39(即油頭逐漸增大),第三階段反應(yīng)速率由0.033 min-1下降至0.020 min-1,產(chǎn)物羥值由30.93 mgKOH/g降至17.79mgKOH/g,在M0:MEO達(dá)到1:39后,隨著反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行,受反應(yīng)體系傳質(zhì)速率影響,其反應(yīng)速率與羥值的下降變慢,總體趨于穩(wěn)定。通過實(shí)驗(yàn)測定了清水劑的界面張力(IFT)、界面擴(kuò)張模量以及其在瀝青質(zhì)上的吸附層質(zhì)量,考察了不同起始劑、油頭大小、EO/PO質(zhì)量比對清水劑上述界面性質(zhì)的影響。結(jié)果表明:起始劑類型對產(chǎn)物臨界膠束濃度影響較小,對界面張力、界面膜強(qiáng)度以及吸附性能有一定程度的影響。起始劑分子活性越大,產(chǎn)物界面活性就越大,其中二元醇為起始劑時(shí)產(chǎn)物的界面張力最低,為300mg/L時(shí)IFT為0.69 mN/m,界面擴(kuò)張模量為7.70 mN/m,在瀝青質(zhì)表面最大吸附層質(zhì)量為11.45 ng/mm2。不同的油頭大小和EO/PO質(zhì)量比對產(chǎn)物的界面性質(zhì)影響較大。起始劑為一縮二乙二醇時(shí),隨著油頭的增長,清水劑的界面張力與界面擴(kuò)張模量會先下降,在M0:MEO=1:39時(shí)達(dá)到最低,濃度為300mg/L時(shí)IFT為0.69mN/m,界面擴(kuò)張模量為7.70 mN/m,在瀝青質(zhì)上最大吸附層質(zhì)量為11.45 ng/mm2,之后隨著油頭大小的繼續(xù)增長,清水劑的界面張力與界面擴(kuò)張模量開始緩慢上升。隨著嵌段聚醚EO/PO質(zhì)量比的增加,產(chǎn)物界面活性呈上升趨勢,MEO:MPO由1:1上升至1:2,IFT由1.62 mN/m降至0.69 mN/m,界面擴(kuò)張模量由16.79 mN/m降至7.7mN/m,在瀝青至上吸附層質(zhì)量由10.59ng/mm2增加到11.46ng/mm2。論文評價(jià)了各清水劑對SZ36-1平臺含油污水的除油率,探討了嵌段聚醚型清水劑的分子結(jié)構(gòu)、界面性質(zhì)、清水性能三者間的關(guān)系。結(jié)果表明:產(chǎn)物界面擴(kuò)張模量越小且吸附量越大時(shí),除油率越高。采用二元醇(乙二醇、一縮二乙二醇)為起始劑,先與EO反應(yīng)再與PO反應(yīng)所得到的清水劑除油率普遍較高,300 mg/L加量下它們的除油率在68.3%-88.4%范圍內(nèi),油頭中M0:MEO=1:39,產(chǎn)物中MEO:MPO=1:2時(shí)達(dá)到最高值88.4%。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X741;TQ317

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