聚苯乙烯樹脂表面改性及其處理模擬油田采出水的研究.pdf

1、隨著全球工業(yè)的迅速發(fā)展，特別是石油化工工業(yè)的迅猛發(fā)展，含油廢水的排放量與日俱增，與此同時對環(huán)境的污染也日益嚴重。油田采出水主要來自在油田開采過程中采出液經(jīng)油、氣和水三相分離后的剩下的廢水。油田采出水的主要特點為水溫高、含油量高、礦化度高、pH較高、含有大量的結(jié)垢離子和細菌，且溶解氧較低及殘存一定量的破乳劑，污染強度大。隨著中國的發(fā)展，對生產(chǎn)工藝的提高、出水水質(zhì)的要求及污水綜合排放標準日益嚴格，而處理含油廢水的關(guān)鍵之一是處理材料的選擇，隨

2、著材料的發(fā)展，越來越多的材料涌現(xiàn)，但是都存在著各種各樣的不足。因此，尋求經(jīng)濟合理、處理效能高的含油廢水新材料勢在必行。
　　聚苯乙烯樹脂作為一種吸附材料，在水處理方面的應(yīng)用被寄予了很高的期望，但其本身為兩親性材料，在含油廢水處理上限制了其應(yīng)用。本論文提出采用各種陽離子表面活性劑和納米零價鐵改性001×7聚苯乙烯陽離子樹脂，以單獨增強其親油性和疏水性。經(jīng)表面活性劑改性后的樹脂具備吸附、絮凝和聚結(jié)作用，而經(jīng)納米零價鐵負載的樹脂具備吸附

3、和降解作用，為聚苯乙烯樹脂在含油廢水中的應(yīng)用開辟了一條新的途徑。因此，本實驗通過對樹脂的表面修飾，力圖合成一種絮凝效果好、吸附性能高、綠色環(huán)保并且能夠回收處理的新型含油廢水處理材料。主要研究成果如下：
　　1、表面活性劑改性的篩選
　　本論文以十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）、十六烷基三甲基氯化銨（CTAC）、十六烷基溴化吡啶（CPB）及十六烷基氯化吡啶（CPC）為改性劑，以反應(yīng)物配比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)溶劑為影響因素

4、，依據(jù)接枝量及對模擬油田采出水的去油率和去濁率為評價指標，確定最佳的改性條件及最佳表面活性劑改性樹脂。經(jīng)研究表明，最佳表面活性劑改性順序為CTAB＞CPB＞CTAC＞CPC。
　　2、表面活性劑和納米零價鐵樹脂改性樹脂的制備與表征
　　本論文用用各種表面活性劑和納米零價鐵改性樹脂，并檢測了改性物的物理化學(xué)性質(zhì)。表面活性劑改性樹脂通過采用離子交換法所制得，而納米零價鐵改性樹脂則采用液相還原法制得。改性后的樹脂利用紅外光譜（FT

5、IR）、熱分析法（TG）、掃描電鏡（SEM）等手段來證明其被成功改性，并研究了產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。經(jīng)改性后的樹脂，其親油性和疏水性增強。用改性后的樹脂處理含油廢水，結(jié)果表明，在最佳條件下，去油率與去濁率均達到了95％以上。
　　3、R-CTAB與R-CPB改性樹脂處理模擬油田采出水的研究
　　用湖南省湘潭市湘鋼軋鋼含油廢水配制模擬油田采出水。含油廢水的水質(zhì)參數(shù)全部按照國家標準進行測定，廢水中所含油的濃度遠遠超過國家頒布的排放標準。R

6、-CTAB與 R-CPB主要采用粗粒化法對含油廢水進行處理，討論了改性樹脂的用量、柱高、流速、進水濃度、進水pH等對其影響，并與原樹脂在相同條件下進行比較。實驗結(jié)果表明，R-CTAB與R-CPB對于模擬油田采出水的處理具有用量少、處理效果好、適用于不同濃度的含油廢水等特點，R-CTAB與R-CPB對含油廢水的去油率比R-H均高出10%左右。并對其表面活性劑改性樹脂處理含油廢水進行了系統(tǒng)的機理研究。
　　4、負載納米零價鐵改性樹脂處

7、理模擬油田采出水的研究
　　負載納米零價鐵改性樹脂處理含油廢水主要采取靜態(tài)吸附方法，將該新型吸附材料用于處理含油廢水。利用聚苯乙烯陽離子樹脂作為對比，分別從吸附劑用量、吸附時間、溫度、pH、廢水濃度、轉(zhuǎn)速等因素進行了探討，優(yōu)化了其條件。并將實驗數(shù)據(jù)應(yīng)用于動力學(xué)準一級方程和準二級方程，通過與聚苯乙烯陽離子的對比，探究了其處理含油廢水的機理。結(jié)構(gòu)表明，在最佳條件下，負載納米零價鐵改性樹脂處理含油廢水的去油率達到了90%以上且具有用量少