聚丙烯酰胺（PAM)已被廣泛應用於三次采油 中，其產生的含聚丙烯酰胺汙水水量大，粘度高， 研究表明，聚丙烯酰胺可以起到乳化劑的作用， 並且在油-水之間形成彈性膜，增大了油田汙水處 理難度mm, [%]。對油田聚驅汙水處理的關鍵是去除 水中的聚丙烯酰胺，降低汙水的粘度，破壞油-水 穩定體係，達到油珠凝聚加速分離的目的。為此， 本文提出利用以產生.0H為主要特點的高級氧化 法(A0PS)氧化去除汙水中的聚丙烯酰胺，使汙水 的粘度降低，達到破乳的目的，後續可采用常規 的油田水處理技術對汙水進行再處理。

Fenton氧化法是典型的均相A0Ps。過氧化氫

與亞鐵離子的結合即為Fenton試劑。Fenton試劑

具有極強的氧化能力，特別適用於某些難治理的或 對生物有毒性的工業廢水的處理[3]。本文利用 Fenton試劑氧化去除聚丙烯酰胺，並考察了可能影 響其降解效果的因素，如pH值，H202，Fe(!) 等，並估算了各藥劑的消耗費用，預測了 Fenton 試劑處理油田含聚丙烯酰胺汙水的應用前景。

1去除油田汙水中聚丙烯酰胺的可行性分析,試驗方法

試驗在燒杯中進行，取質量濃度為400 mg/L 聚丙烯酰胺（聚丙烯酰胺相對分子質量1 800萬， 水解度30/水溶液100 mL(pH值7 ~ 8)，用1 mol/L的Na0H溶液或1 mol/L鹽酸溶液調節溶液 pH值至設定值後，加入FeS04.7H20固體和H02 (30/)水溶液到所需濃度，搖勻，去除油田汙水中聚丙烯酰胺的可行性分析,置於設定到一定溫度值的恒溫水槽中。在磁力攪拌下反應。間隔 取樣，測定體係中聚丙烯酰胺含量。測定方法采 用澱粉-碘化鎘分光光度法[4]。以實際殘存率表示 去除效果。

2結果與討論

2.1油田含聚合物汙水特性

油田汙水中的乳化油是粒徑小於10 的油 球，是與石油中存在的天然表麵活性劑％例如，環 烷酸、瀝青質、膠質等'乳化形成的，是0/W型 乳化油。表麵活性劑的親油基伸入油相，親水基 伸向水相，形成一層介於油水之間的油水界麵膜， 通過阻礙界麵膜排液％油'而影響乳化油的破乳， 采用普通的物理方法很難去除。

聚合物驅汙水分析結果表明：在聚合物存在 下，油水乳化較嚴重，油含量很高，並且宏觀性 質發生了很大變化，油水界麵膜隨著聚丙烯酰胺 含量的增大而增加，聚合物是兩親性分子，與天 然乳化劑分子相似，吸附在油-水界麵，與乳化劑 一起組成油-水界麵的複合膜，由於聚合物自身粘 度很大、具有良好的柔韌性，所以形成的界麵膜 具有較大的強度和良好的彈性，破除此膜更難。 而處理的關鍵是破壞掉聚丙烯酰胺和天然表麵活 性劑形成的界麵膜，或使膜變得鬆弛脆弱，使乳 滴聚集聚結，達到油水分離目的#7$124。圖1為作者 提出的聚合物乳化機理模型。

 

綜合以上的分析，油田聚驅汙水的處理關鍵 就是破壞、去除形成在油-水界麵膜的物質——天

然乳化劑和聚合物，也就是加入一種物質，捕捉、 破壞聚丙烯酰胺分子，破壞油-水界麵膜，達到破 乳作用。本文提出采用Fenton試劑氧化降解聚丙 烯酰胺，降低汙水粘度，達到破乳目的，它可以 對水體進行深度處理，氧化降解聚丙烯酰胺和破 乳效果明顯。

2.2Fenton試劑法氧化降解聚丙烯酰胺的條件 2.2.1 初始pH值的影響

固定體係（400 mg/L的聚丙烯酰胺溶液100 mL，25 8，FeS0*7H30 的投加量 150mg/L，H303 為0.1 mL)，調節反應體係初始pH = 2.0，3.0, 3.5，4.5，5.9;反應10 min。從表1可以看出，當 pH = 3時，聚丙烯酰胺殘存率在59左右。所以， Fenton試劑氧化聚丙烯酰胺降解的最優pH值為3。 在所查多篇文獻中，Fenton氧化其他有機物的最優 pH值都在3左右[:;<$。而且該範圍與有機物種類關 係不大[=]。

表1初始pH值對Fenton試劑去除聚丙烯酰胺的影響

體係初始pH值2.03.03.54.55.9

PAM殘存率/=625307075

2.2.2>?(")的影響

Fenton在氧化過程中，>? % ")能催化H2O2生 成-OH，因為>?(")投加量直接影響.0H的生成 數量和速率，所以它對聚丙烯酰胺降解反應有很 大影響。固定體係（500 mg/L的聚丙烯酰胺溶液 100mL，25 8，初始 pH = 3.5，H2O2 為 0.1 mL)， FeS〇4.7H2〇 的投加量分別為 100，200，500，600 mg/L，反應10 min。。從表2可知，隨著>?(")投 加量逐漸增加，聚丙烯酰胺降解率迅速增大。但 >?(")投加量過高時，並不會提高氧化效果。

表2 Fe(")投加量對Fenton試劑去除聚丙烯酰胺的影響 FeS〇4.7H2〇 的投加量/(mg.L-1)100200500600

PAM 殘存率/%5310412

2.2.3H2O2的影響

固定體係（400 mg/L的聚丙烯酰胺溶液100 mL，25 8，初始 pH = 3.5，FeS〇4.7H2〇 的投加量 200 mg/L)，投加 H2O2 分別為 0.05，0.10，0.20 mL，反應10 min。從表3可以看到，當投加H2O2

0.05mL時，聚丙烯酰胺殘存率不足10=。當H2O2 投加量大於0.1 mL時，聚丙烯酰胺的殘存率並無 降低。原因可能是*OH和H2O2的反應，或者是兩個-0H結合形成了 H202。去除油田汙水中聚丙烯酰胺的可行性分析,這兩個反應都可能減少 聚丙烯酰胺和•0"碰撞的機會，導致殘存率升高。

2.3Fenton試劑去除油田含聚汙水試驗

采用大慶采油六廠聚合物驅試驗區汙水進行 試驗。其中聚丙烯酰胺的質量濃度分別為238, 137 mg/L。考慮到實際應用，采用最佳投加比例進行 試驗（初始 pH = 3，！（PAM) % !(FeS0!7 H20) % !(H2〇2) =400% 100% 165)，反應 10 min。從圖 2 可 看出，Fenton氧化法對三采含聚丙烯酰胺汙水的降 解作用十分明顯，PAM殘存率低於20&。

o o o o o

0 8 6 4 2

 

020406080100

時間/min

圖2 Fenton試劑氧化聚丙烯酰胺的殘存曲線

3經濟分析

實際運行中，主要構築物包括，pH值調節池/ 氧化反應池，沉澱池等。日處理量1 000 m3的設備 投資大約在20萬元左右。

曰常運行費用包括電費，藥劑費和維修費。 大慶含聚汙水聚合物的質量濃度小於500 mg/L， pH值7 ~8。經測量，反應後水體pH值仍在3左 右，所以為了達到排放標準需用堿調至7左右。 酸堿消耗是主要考慮的因素。實際應用中，我們 可以采用油田或工業廢酸、廢堿，這樣既解決了 廢酸廢堿的處理排放問題，也大大節約了成本。 所以酸堿消耗成本很低。考慮到實際應用，藥劑 投加比例為 m(PAM) % !(FeS04.7H20) % !(H202)= 400 % 100 % 165，處理每噸廢水的藥劑費用約為 1.24元。處理廢水的最高總運行成本小於2元/t。

4結論

①油田聚驅汙水的處理關鍵是破壞、去除形 成在油-水界麵膜的物質一聚丙烯酰胺，去除油田汙水中聚丙烯酰胺的可行性分析,也就是 加入一種物質，能夠進入油水界麵膜，捕捉、破壞 聚丙烯酰胺分子，破壞油-水界麵膜，達到破乳作 用。對於油田聚驅汙水，Fenton試劑法氧化降解聚 丙烯酰胺作為前期預處理是一種有效方法。

②Fenton試劑氧化降解聚丙烯酰胺的最佳pH 值為3，處理廢水的最高總運行成本小於2元/t。