Эмульсия CPAM для очистки сточных вод

Флокуляционный эффект сшитого жидкого ионообменного полиакриламида обусловлен его взаимодействием с загрязняющими веществами в сточных водах, такими как коллоидные частицы, нефтяные эмульсии и взвешенные частицы. На него влияют различные факторы, включая свойства самого агента, параметры сточных вод и условия эксплуатации. 

Конкретные факторы влияния следующие: 

1. Свойства CPAM для агента водоподготовки

Молекулярная структура и физико-химические свойства жидкости CPAM являются основой для определения эффекта флокуляции жидкости CPAM, в основном включая следующие параметры: 

1). Степень сшивания жидкости CPAM

Степень сшивания определяет плотность поперечных связей между молекулярными цепями и напрямую влияет на компактность трехмерной сетчатой структуры. 

Если степень жидкого состояния CPAM слишком низкая: трёхмерная структура становится рыхлой, с низкой механической прочностью и слабым сопротивлением сдвигу. Она склонна к разрушению при сильном потоке или перемешивании, что приводит к снижению способности к образованию мостиков и лёгкому разрушению хлопьев. 

Если степень сшивки слишком высокая: молекулярная цепь жидкого CPAM становится слишком жёсткой, и его растворимость снижается (может быть даже труднорастворимым). Он не может полностью диспергироваться в сточных водах для контакта с загрязняющими веществами, а слишком плотная структура сетки может препятствовать инкапсуляции и адсорбции коллоидных частиц, что приводит к снижению эффективности флокуляции. 

2). Степень катионности жидкости CPAM

Степень катионности жидкости CPAM определяет способность нейтрализовать заряд и напрямую влияет на эффективность адсорбции отрицательно заряженных загрязняющих веществ (таких как эмульсии сырой нефти, глинистые частицы). 

3). Молекулярный вес жидкости CPAM

Молекулярная масса жидкости CPAM влияет на длину молекулярной цепи и эффект стерических препятствий. 

При большой молекулярной массе: цепочка CPAM-жидкости длиннее, а её связующая способность сильнее, что позволяет связывать больше коллоидных частиц с образованием крупных хлопьев. Однако слишком высокая молекулярная масса может привести к снижению растворимости и склонна к разрушению в условиях высокой скорости сдвига. 

Если молекулярная масса мала: цепь жидкости CPAM короткая, связующая способность слабая, хлопья мелкие, а седиментация медленная. 

На практике молекулярная масса (обычно от 1 до 10 миллионов) должна подбираться в зависимости от скорости потока сточных вод (прочности на сдвиг) и размера частиц загрязняющих веществ. 

2. Параметры качества сточных вод 

Сточные воды нефтепромыслов имеют сложный состав (содержат нефть, взвешенные вещества, высокую соленость, высокую температуру и т. д.), и характеристики качества воды в них напрямую влияют на взаимодействие жидкости CPAM с загрязняющими веществами:

1). Значение рН: значение рН влияет на степень диссоциации жидких групп CPAM и поверхностный заряд загрязняющих веществ, тем самым изменяя эффект флокуляции.

 2). Температура: Температура влияет на молекулярную подвижность и структурную стабильность жидкости CPAM: 

При низких температурах (<20℃): Молекулярная цепь жидкости CPAM движется медленно, вероятность столкновения с загрязняющими веществами уменьшается, скорость реакции флокуляции замедляется, а время образования хлопьев увеличивается. 

При высоких температурах (не более 80 ℃): Хотя это может ускорить движение молекул, это может вызвать частичную деградацию структуры поперечных связей жидкости CPAM (особенно, если связи поперечных связей слабые), разрушая трехмерную структуру сетки и снижая сопротивление сдвигу. 

В то же время высокие температуры могут сделать эмульсию сырой нефти более стабильной, что затрудняет флокуляцию. - Адаптивность: для сточных вод глубоких скважин на нефтяных месторождениях (60 - 120 ℃) необходимо выбирать сшивающие агенты, устойчивые к высоким температурам (например, CCPAM, сшитый с эпихлоргидрином), чтобы избежать структурного разрушения при высоких температурах. 

3). Соленость (ионная сила): сточные воды нефтяных месторождений содержат высокие концентрации На⁺, Ca²⁺, Мг²⁺, Кл⁻ и т. д. 

4). Тип загрязняющего вещества и его концентрация — поверхностный заряд загрязняющих веществ: адсорбционная способность жидкости CPAM к эмульсиям сырой нефти (имеющим сильный отрицательный заряд), частицам глины (имеющим отрицательный заряд) и бактериальным остаткам (имеющим отрицательный заряд) в сточных водах нефтяных месторождений различна. 

3. Условия рабочего процесса Рабочие параметры процесса флокуляции напрямую влияют на дисперсию, реакцию и образование хлопьев жидкости CPAM: 

1). Дозировка: Дозировка является ключевым фактором, влияющим на эффект флокуляции: 

Недостаточная дозировка: не удается полностью нейтрализовать загрязняющие вещества или соединения, что приводит к образованию мелких хлопьев, высокой мутности и высокому содержанию нефтепродуктов в сточных водах. 

Избыточная дозировка: избыточные молекулы жидкости CPAM адсорбируются на поверхности частиц, образуя положительно заряженную оболочку (дддххх). Частицы повторно диспергируются из-за отталкивания того же заряда (т.е. дддхххре - стабилизация), что одновременно увеличивает стоимость препарата и ХПК сточных вод. 

Оптимальная дозировка: определяется методом проб в стеклянной банке. Обычно для сточных вод нефтяных месторождений она составляет 5–50 мг/л (с корректировкой в зависимости от концентрации загрязняющих веществ и эффективности жидкости CPAM).  

2). Интенсивность и время перемешивания. Целью перемешивания является равномерное распределение жидкости CPAM и обеспечение ее полного контакта с загрязняющими веществами, но интенсивность и время необходимо контролировать: 

Этап смешивания (через 1–5 минут после дозирования): Для обеспечения равномерного распределения средства и избежания чрезмерной локальной концентрации требуется перемешивание средней или высокой интенсивности (скорость вращения 100–300 об/мин). 

Стадия флокуляции (через 5–20 минут после смешивания): Для стимуляции роста хлопьев и избежания сильного сдвига, приводящего к разрушению образовавшихся хлопьев, требуется перемешивание низкой интенсивности (скорость вращения 30–60 об/мин).

Недостаточное перемешивание: Средство диспергируется неравномерно, что приводит к чрезмерной флокуляции в некоторых областях и недостаточной реакции в других. 

Чрезмерное перемешивание: хлопья разрушаются, а эффективность осаждения ухудшается. 

3). Способ дозирования. Перед дозированием необходимо приготовить водный раствор CPAM определенной концентрации (обычно 0,1–0,5%). Следует избегать непосредственного добавления твердых веществ во избежание слеживания (рыбьи глаза), которое влияет на растворение и реакцию. Поэтапное дозирование (сначала добавление раствора низкой концентрации, а затем повторная доливка через определенный промежуток времени) позволяет снизить риск стабилизации и повысить эффективность флокуляции. 

4. Влияние сопутствующих веществ 

В сточных водах нефтяных месторождений могут присутствовать и другие агенты (например, деэмульгаторы, бактерициды) или примеси, влияющие на эффект флокуляции жидкости CPAM: 

Синергетический эффект: при использовании в сочетании с неорганическими флокулянтами (такими как ПАУ, FeCl₃) неорганические агенты сначала сжимают двойной электрический слой, а затем жидкость CPAM играет связующую роль, что может повысить эффективность флокуляции (например, комбинация "PAC + CCPAM" обычно используется в сточных водах нефтяных месторождений). 

Эффект интерференции: при наличии избыточного количества анионных агентов (например, анионных деэмульгаторов, полиакрилата натрия) в сточных водах они могут вступать в реакцию с катионными группами жидкости CPAM с образованием осадков, поглощающих активный агент. Кроме того, восстанавливающие вещества, такие как сульфиды (S²⁻) и гуминовая кислота, могут разрушать сшитую структуру жидкости CPAM, снижая её стабильность. 

Эффект флокуляции сшитого катионного полиакриламида является результатом совокупного действия свойств самого агента (степень сшивки, степень катионности, молекулярная масса), качества сточных вод (рН, температура, соленость, характеристики загрязняющих веществ), условий эксплуатации (дозировка, перемешивание, способ дозирования) и сопутствующих веществ. 

В практических приложениях (например, при очистке сточных вод на нефтепромыслах) ключевые параметры необходимо оптимизировать с помощью мелкомасштабных и пилотных испытаний, чтобы сбалансировать влияние различных факторов и добиться эффективной флокуляции (например, содержание нефти в сточных водах < 10 мг/л, взвешенных частиц < 20 мг/л).

Отраслевые атрибуты

Другие атрибуты

Возможность поставки

Мастерская синтеза Цзюфан Технологический

Лаборатория Цзюфан