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聚丙烯酰胺的降解研究進展

發布日期:2015-07-20 11:35:45

聚合物驅采油廢水中不僅(jin) 含油量高,而且還含有大 量的聚丙烯酰胺。從(cong) 長遠來看,聚合物驅采出 水的最終出路隻有外排或者處理後達到用於(yu) 低滲透地層 的注水標準。聚合物驅采出水外排要解決(jue) 的關(guan) 鍵問題是 使聚丙烯酰胺完全降解,以避免外排後累積在環境中造 成汙染,目前研宄較多的主要有生物降解、化學氧化降 解、光化學氧化、光催化氧化降解、機械降解和熱降解等。

聚合物驅產生的大量含聚丙烯酰胺的汙水需要處理, 其中生物處理技術是最有發展前景的綠色技術。由於 PAM為人工合成的水溶性高分子,很難進行生物降解。 目前,關於PAM生物降解性能研宄的文獻較少,且多數 研宄結果表明高分子量PAM難以被微生物利用和降解。
研究了農業土壤中存在的微生 物對PAM的降解作用。結果表明,PAM能作為細菌的唯 一氮源,但不能作為唯一的碳源。黃峰等對硫酸鹽還原 菌降解聚丙烯酰胺的情況進行了研宄。結果發現,在接種 量為3.6X104個/毫升,溫度為30°C下培養7d後,1000 mg/L的聚丙烯酰胺溶液的黏度降低了19.6%。宋永亭 等采用高效降解聚丙烯酰胺菌和烴類氧化菌處理聚丙烯 酰胺質量濃度為56.3 — 163.4 mg/L的采油汙水,60 h後 聚丙烯酰胺的去除率達到92%以上。
高鐵酸鉀對油田含聚丙烯酰胺汙水進 行降解和降粘的效果。試驗結果表明,控製pH值為3_4, 溫度為45C左右,對低濃度含PAM油田汙水,投加 0.001 mol/L高鐵酸鉀,反應15 min時,PAM的降解 率達90%以上,同時汙水的粘度可降至與蒸餾水相近, 出水的油含量達到排放標準。
對聚合物驅采油汙水進行曝氣處 理,汙水黏度也會明顯下降,而且在汙水中加入少量亞鐵 鹽後,汙水黏度下降幅度更大。
光化學氧化和光催化氧化以其可在常溫、常壓下進行,可徹底去除有機汙染物,無二次汙染等優點,而被廣 泛用於難降解有機物處理上。陳穎等以納米二氧化鈦為 催化劑,對三次采油汙水中的聚丙烯酰胺進行了光催化 氧化可行性,結果表明在以中壓汞燈為光源的 條件下,汙水中聚丙烯酰胺的降黏率可達90%以上。
三次采油的注水中加入線形聚丙烯酞胺可增大其粘 度,防止“指進”現象的出現;而在原油或其它流體輸送 過程中,在流體中加入少量的線性PAM,則可以起到減 阻的作用。以上兩種應用中,均會由於流體流動過程中的 剪切作用,使PAM發生降解,分子量降低,降低PAM的 增粘或減阻作用。
由於PAM主要以水溶液的形式被應用,因此對固態 PAM的熱降解性的較少。目前己有的文獻中,對PAM熱降解性的主要是利用熱重分析和微分掃描量 熱的方法,根據不同升溫速率下PAM的失重曲線判斷 PAM的降解機理。Silver等通過對比PAM和PAM的N取代烷基衍生物的失重曲線認為,PAM在升溫過程中發 生了兩次降解,反應溫度分別為326°C和410°C,其中第 一次降解過程主要為相鄰酰胺基之間相互縮合,脫氨並形成酰亞胺的過程;第二次降解主要是脫氫、形成二氧 化碳的過程。Yang則進一步根據不同溫度下的熱重曲線計算出了兩次降解過程的活化能分別為137.1 kj/mol和 190. 6 kJ/mol。
目前,聚丙烯酰胺的應用範圍和規模正呈快速增長趨勢,同時其在環境中的累積、遷移、轉化帶來的毒性亦 將逐漸顯露出來,並將給生態環境帶來不可估量的長期危害。近年來,人們對於PAM降解的己逐步深入,但
是在有效控製PAM的降解方麵,特別是在對PAM的徹底無機化,防止PAM環境累積方麵,還有許多工作要做。
聚丙烯酰胺的降解研究進展