1 引言

針對當前油田污水處理的現狀,將吸附性高分子材料的研究成果,應用到油田污水處理工程中,必將有力的促進油田污水處理工藝的發展,提升處理后油田污水的水質.

2 吸附性高分子材料的定義

吸附性材料主要是指那些對某些特定離子或分子有選擇性親和作用,使兩者之間發生暫時或永久性結合,進而發揮各種功效的材料.

3 油田污水處理現狀及問題

3.1 油田污水處理現狀

油田污水處理,主要是對原油開采過程中的伴生污水進行相應處理,然后將處理達標后的污水再反注回地層的過程.伴隨著我國絕大部分油田的開發都已進入中后期,原油開采過程中,油井井口產出物中水的含量不斷攀升.油田污水處理的量越來越大,污水處理工作也越來越重要.

為使伴生污水不污染地層,不妨害油田開發,相應制定了一些油田污水回注地層水質標準.為了達到這個標準,當前油田采用的主要方法就是對污水進行加劑,然后再重力沉降分離,最后再通過精細過濾以達到去除污水中含有的機械懸浮雜質和原油液滴的目的.

3.2 油田污水處理存在的問題

在上述的油田污水處理過程中存在兩個問題,即污水處理過程本身產生的污水難以處理和精細過濾成本過高.

在關鍵的重力沉降過程中,由于污水中含油和機械雜質在同一個步驟中同時被處理,絮凝沉降出的機雜中含有大量污油,這就使沉降過程中排出的污水很難處理.含油污泥一方面是長期難以干化;一方面即便干化也會對環境造成較大危害,不易處理.

精細過濾成本過高的問題.通過重力沉降后,為進一步降低污水中機雜含量,防止機雜對地層巖隙造成堵塞,妨害油田開發,摘要污水處理過程中還要對污水進行精細過濾.

精細過濾就是采用擁有較小孔隙度濾料的過濾器,對污水進行過濾.在這一過程中,由于濾料在吸附機雜的同時,不可避免的對水中污油也進行了吸附.這使得混有機雜和污油的濾料再生異常困難.因此,必須定期對過濾器濾料進行更換,加大了過濾的成本.

4 吸附型高分子材料在油田污水處理中的應用

針對上述油田污水處理過程中存在的問題,結合吸附性高分子材料具有高吸附容量、高選擇性的特性,以及高分子吸附劑再生容易,耐熱、耐輻射、耐氧化、強度高、壽命長的優點.將吸附性高分子材料應用到油田污水處理過程中,具有很大潛力.

4.1 非離子型吸附樹脂在油田污水處理中的應用

根據吸附型高分子材料吸附作用高選擇性的特點,將油田污水處理過程中去除含油和機雜的過程分步驟進行.根據非離子型吸附樹脂能夠有效吸附水中有機物的特性,首先采用非離子型吸附樹脂去除污水中的含油.將水中含油先行分離后,再處理水中機雜將變得很容易,無論是沉降分離還是精細過濾,都將簡單易行.

4.1.1 主要的三類非離子型吸附樹脂的結構特點與性質

聚苯乙烯型:聚苯乙烯型吸附樹脂是以苯乙烯為主料,形成的均聚物或共聚物.聚苯乙烯型吸附樹脂的機理主要是通過被吸附物質的疏水基與吸附劑的疏水表面相互作用產生吸附.當被吸附物質的極性增加時,吸附能力下降,主要用于水溶液或空氣中有機成分的吸附與富集.該吸附劑不同于活性炭等無機吸附劑,它屬于可逆性吸附劑,即被吸附的物質可以通過適當的方法從吸附劑上100%脫除.脫附過程主要有熱脫附法和溶劑脫附法.

聚丙烯酸型:以聚甲基丙烯酸-雙甲基丙烯酸乙二酯交聯體為例,它是僅次于聚苯乙烯型吸附樹脂的吸附劑,由于其分子骨架中已經包含酯鍵,因此屬于中等極性吸附劑.

能從水溶液中吸附親脂性物質,也可以在有機溶液中吸附親水性物質.聚甲丙烯酸甲酯型吸附樹脂也可以做成凝膠型和大孔型兩種結構,分別適用于溶脹體系和非溶脹體系.

其它類型:除了上述兩種常見的吸附樹脂外,聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚酰胺、聚乙烯亞胺、纖維素衍生物等高分子材料也常作為吸附性樹脂使用.

4.1.2 非離子型吸附樹脂在油田污水處理過程中的應用淺析

根據油田污水處理實際,初步分析.由于污水中的懸浮油滴為非極性物質,初步選定聚苯乙烯型吸附樹脂作為污油吸附材料.

考慮濾料脫附和污油回收的問題,該吸附過程應盡量避免吸附水中機雜,因此制作的吸附材料宏觀外型不應為網狀,而應是樹枝狀,可置于管線中或是臥式吸附槽中.脫附過程建議采用溶劑法脫附,因為油田伴生輕烴量大,可作為理想的脫附溶劑.而且溶合在一起的輕烴和原油可以全部回收,送至煉廠.

4.2 陰離子型高分子吸附材料在油田污水處理中的應用

在油田污水處理過程中,衡量處理后污水水質的標準,除了機雜和含油外,還有ph值、細菌含量等指標.而這些,都可以通過離子型高分子吸附材料對特定離子的吸附,來達到目的.

4.2.1 離子型高分子吸附材料簡介

離子型吸附樹脂是一種在聚合物骨架上含有離子交換基團的功能高分子材料.在作為吸附劑使用時,骨架上所帶離子基團可以與不同離子通過靜電引力發生作用,從而吸附環境中的各種反離子.

4.2.2 離子型高分子吸附材料的性質及分類

離子型吸附樹脂應具有有良好的穩定性、良好的耐溶劑性質、良好的力學性能、具有一定的離子交換容量、對特定離子應具有選擇性吸附能力、具有較大的比表面積及適宜的孔徑和孔隙率.

離子型高分子吸附材料主要分為陽離子型吸附樹脂和陰離子型吸附樹脂.

4.2.3 陰離子交換樹脂在油田污水處理中的應用

陰離子型吸附樹脂的主要結構特征是分子內含有可解離的堿性基團.這種堿性基團可以是季銨化的強堿性基團,也可以是顯示弱堿性的各種有機胺結構.陰離子型吸附樹脂主要作為離子交換劑使用時被稱為陰離子交換樹脂.根據所帶離子交換基團的堿性強弱,常常將陰離子交換樹脂分成強堿性和弱堿性陰離子交換樹脂.

由于特定的陰離子交換樹脂,可以吸附交換特定的陰離子,而且完成交換后可以使溶液呈弱堿性.所以,我們可以設計生產專門針對硫酸根和亞硫酸根的陰離子交換樹脂,用于油田的污水處理.在去除硫酸根和亞硫酸根不利影響的同時,達到調節污水ph值得目的.

當然,這只是初步的設想.對于具體的吸附劑選型和應用,還需對吸附型高分子材料進行深入研究和對油田污水處理現狀進行仔細分析后,才能做出最終選擇.

5 結論

本文通過分析油田污水處理過程中存在的幾點問題,結合當前吸附性高分子材料的研究進展,簡單談了兩種吸附性高分子材料在油田污水處理過程中的應用前景.相信如果能將吸附性高分子材料正確應用到油田污水處理工藝中,解決油田開發伴生污水的處理問題將指日可待.

參考文獻:

[1] 趙文元,王亦軍 . 功能高分子材料 [J]. 化學工業出版社,2008,\\(01\\)