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在聚合物驱过程中,含有聚合物(部分水解聚丙烯酰胺HPAM)的废水被注入油井驱油。与水驱相比,聚合物驱能增加采油率12%以上。目前,聚合物驱油技术已广泛应用于国内各大油田,如大庆,胜利油田等。结果,产生了大量的含油高浓度HPAM的采油废水。有研究表明,残留的HPAM能增加废水的粘度和水化膜强度,从而抑制了油滴的聚结和浮选,即增加了含油废水的处理难度。与处理水驱的含油废水相比,传统的处理方法包括重力沉降、浮选和过滤处理聚合物驱废水时都低效甚至无效的。如果增加新的设备或新的处理程序,其成本将会很高昂。开发高效的絮凝剂是最适用的方法,高效的絮凝剂能使聚合物废水中小的油滴聚结而分离开来。而传统的絮凝剂如氯化铝、聚合氯化铝用于处理聚合物废水时,由于其带有较高的正电荷,会与废水中HPAM发生电中和作用而显著增加其加药量,从而增加了处理成本。聚硅酸带负电荷,由硅酸聚合而成,其可以与金属盐如铝盐、铁盐等形成聚硅酸金属盐类絮凝剂。聚硅酸金属盐类絮凝剂由于同时具有点负电荷的聚硅酸的网捕作用和金属盐的电中和作用,其在处理含油废水特别是聚合物驱废水方面引起广泛关注。
聚硅酸金属盐类絮凝剂是在传统絮凝剂基础上发展起来的一类新型的无机高分子絮凝剂。由于其易胶凝而失效,聚硅酸最初是被用作助凝剂来使用的。传统的无机絮凝剂是铁盐和铝盐,其利用所带的高正电荷通过电中和起到絮凝沉降作用,由于其起絮凝作用的是金属离子的水解成分,因此其絮凝效果受所处理水的温度、pH值、带电特性等影响较大;聚铝和聚铁则是在传统铁盐、铝盐基础上发展起来的无机高分子絮凝,由于其起絮凝机理是电中和和网捕的同时作用,与铁盐、铝盐絮凝剂相比,其具有用量小、效率高、受水质特性影响相对较小的优点,现在已经工业化生产,如PAC、聚合硫酸铁。聚硅酸金属盐则综合了聚硅酸的大分子网捕作用和聚合物金属盐的电中和作用发展起来的,与聚铝、聚铁等相比,其具有更大的分子量,能更加充分发挥电中和作用和网捕作用。本论文以高岭土为原料,添加氧化锌,通过焙烧-酸浸的工艺制备出聚硅酸铝锌絮凝剂,在最佳焙烧温度、焙烧时间、物料配比、浓硫酸的用量、酸浸温度、酸浸时间等条件下,聚硅酸铝锌絮凝剂对含油废水COD去除率达到80%,含油量的去除率达到90%,在相同条件下,其絮凝效果优于硫酸铁、氯化铝。以粉煤灰为原料,在相同的制备工艺条件下制备出了聚硅酸铝铁锌絮凝剂,并用于处理聚合物驱含油废水,通过单因素及正交试验考察了Zn/灰、添加剂的量、焙烧条件、酸浸条件对所制备絮凝剂效果的影响,并考察了不同Zn/灰对絮凝剂稳定性的影响。研究表明,在聚硅酸铝铁锌的加药量达到1000mg/L时,其对聚合物浓度为73.14mg/L的废水处理效果较好,处理后废水的浊度降到1NTU以下,聚合物浓度降到5mg/L以下。通过红外光谱对所制备絮凝剂结构进行了表征,用XRD表征焙烧中间产物结构,说明了在焙烧过程中发生的反应。用所制得的絮凝剂处理聚合物驱含油废水,有较好的处理效果。