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离子液体用于处理油田污水的初步研究

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离子 液体 用于 处理 油田 污水 初步 研究
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石油艨制与记工赢境保#_二:====二≥∑=兰兰兰竺竺竺竺兰竺竺竺兰兰兰兰兰竺兰幺…2010聿‘亲一41甚虿’6砭—……盛逛=========================:二敝, 年第 卷第 期五离子液体用于处理油田污水的初步研究范洪富1,李凤华2,张翼3,王法高4(1.中国地质大学(北京)能源学院,北京100083;2.大庆石油学院化学化工学院;3.中国石油勘探开发研究院采收率所;4.大庆油田有限责任公司采气分公司)摘要采用油浴法合成了3种疏水性咪唑类离子液体:[F。,[F。,[究这三种离子液体对油田污水的萃取效果,考察萃取时间、离子液体加量、时对再生离子液体处理油田污水的效果进行研究。实验结果表明,萃取在20 油田污水与离子液体的体积比为5、油田污水F。萃取效果较好:随着咪唑基团上烷基链长度的增加,离子液体的疏水性增强,兀…兀共轭效应也增强,从而具有更强的油田污水处理能力;再生离子液体[F。处理油田污水后,污水右,离子液体的循环使用次数对污水的处理效果影响不大。关键词:离子液体油田污水去除率1前言目前国内石油企业多采用“隔油一过滤”和“隔油.浮选(或旋流除油).过滤”处理工艺(通常称为“老三套”)来去除采油废水中的石油类、悬浮物等杂质,然后用于油田注水。“老三套”处理工艺对石油类杂质有较好的处理能力,废水处理后石油类杂质基本达标,但对化学需氧量(去除效果不明显,特别是稠油污水、注聚合物污水和高含氯废水要外排,达标难度就更大。因为稠油污水的油水密度相差较小;注聚合物污水中有机物成分复杂,油水乳化严重;而高含氯废水的微生物生存环境较差,加之氯离子对于经初级处理后仍存留下来对考虑用离子液体进行深度萃取。室温离子液体…通常简称为离子液体,具有以下优点【2]:较低的蒸气压,不易挥发;较高的热力学和化学稳定性;可溶解各种极性、非极性的有机物、无机物;易与其它物质分离,可以循环利用;电导率高和较宽的电化学窗口等。离子液体不溶于水,不挥发,故在蒸馏过程中不损失,可以反复循环使用,既不污染水相,也不污染大气,并且离子液体中被萃取的低挥发性有机物可以用超临界流体除去。由于这些特性,离子液体一60一逐渐成为国内外研究的一大热点,目前已经被广泛应用于催化、电化学和萃取分离等领域【3是离子液体用于处理油田污水的报道很少。本课题以疏水性离子液体【F。,【F。作为萃取剂,研究离子液体处理油田污水的性能。2实验2.1试剂和仪器Ⅳ海嘉辰化工有限公司生产,使用前减压重蒸;1.溴丁烷,天津市光复精细化工研究所生产;1.溴己烷,天津市光复精细化工研究所生产;1一溴辛烷,上海嘉辰化工有限公司生产,使用前减压重蒸;六氟磷酸钾,上海嘉辰化工有限公司生产;氢氧化钠等试剂均为分析纯。金坛市中大仪器厂上海一恒中科技有限公司联磁力加热搅拌器(精密C),离心分离机(.4A),冷凝回流装置等玻璃仪器。2.2离子液体的合成准确称取一定量的Ⅳ代烷烃收稿日期:2009—11.23;修改稿收到日期:2010—01.26。作者简介:范洪富(1965一),男,教授,博士生导师,主要从事油田应用化学方面的研究工作,已发表论文40余篇。基金项目:教育部科学技术研究重点项目(207032)。万方数据蔓墨童竺:妻王婆堡里三竺矍塑里翌查塑垫垄堡壅/么:2010,1,遢●■■■■■■■●■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■●_■_■_。…06。-_¨o■__o’·__o’__■■■■■■■■●●■■●o■■■●■●■●■…'■■于反应瓶中,混合均匀后,在50℃下进行磁力搅拌4 h,然后将溶液静置l h,撤去油浴并继续搅拌直至温度降至室温。然后将反应瓶置于50℃下继续反应20 到中间产物,将其溶于少量水中,加入等摩尔六氟磷酸钾水溶液,在常温下磁力搅拌10 h,静置3 蒸馏水洗涤直至滴加液无沉淀产生,然后将产物置于真空干燥箱中于60℃干燥12 h,最后制得产物[.3实验方法萃取前先使用蒸馏水洗涤离子液体,将水饱和的离子液体作为萃取剂。取油田采出水,通过常规的去油热处理,得到实验用污水水样。实验时取10 入一定量的离子液体,用恒温磁力搅拌器进行搅拌,间隔取样后再用离心分离机沉淀样品中的悬浮物,未沉淀下来的残余悬浮物再用过滤的方法去除,然后测定体系水的以当污水的透光率增大时,污水的B 11914—89)测定。)按照下式计算:R=(00%式中,。试验采用的油田废水中含有原油、驱油剂(聚丙烯酰胺含量约为600 )、微生物及阻垢剂等有机添加剂,化度高。将现场取得的水样稀释一定倍数后测得其。3结果与讨论3.1萃取时间对萃取效果的影响在萃取温度为25℃时,以离子液体[F。作为萃取剂,在油田污水和离子液体体积比为5的条件下,测量污水果见图1。由图1可知,萃取时间超过20 明萃取基本达到平衡。这是由于【F。具有大7【键,这使它与油田污水中的有机物(如苯、酚等)可以形成兀…7高了它与这些有机物的作用,所以在较短时间内实现了萃取分离。3.2离子液体加入量对萃取效果的影响选择萃取温度为25℃,以离子液体[F。作为萃取剂,取10 图1萃取时间对萃取油田污水性能的影响取时间为60 察离子液体加入量对萃取效果的影响,结果见图2。从图2可以看出,随着离子液体[F。加入量的增加,污水离子液体加量超过2.0 水是由于此时离子液体与污水中的有机物形成的复合物达到了饱和状态,单体间的兀…兀共轭效应减弱,并且离子与离子之间的库仑力也影响复合物的形成。摹●瓣篮粕 萃取温度为25℃、以离子液体[F。作为萃取剂、萃取时间为60 田污水和离子液体体积比为5的条件下,考察果见图3。由图3可以看出,在酸性条件下,离子液体对油田污水的萃取效果较好,在着水与离子液体与污染物的作用机理有关,离子液体对有机污染物的萃取可能主要源于离子液体的阳离子与有机物的相互作用。一61—万方数据三。。。年第4。卷第6期“忑. 墨堕丝塑鱼丝兰表2离子液体笾稍凸F。在水溶液中存在下述平衡: 于与H+作用,溶液中量减少,这样就减少了利于离子液体与有机物的相互作用,有机物的回收率增大。相反,当溶液呈碱性时,离子液体阳离子的竞争增强,有机物的回收率降低。这就为反萃取的进行提供了有利的依据。3.4 咪唑基团上烷基链长度对离子液体处理油田污水效果的影响为了考察咪唑基团上烷基链长度对离子液体处理油田污水效果的影响,选用F。,[F。处理油田污水,不同离子液体对油田污水的处理效果比较结果见表l。由表1可以看出,污水是因为碳链长度的增加使得离子液体的疏水性增强,并且可以增加离子液体的亲酯性和对非极性溶质的溶解性,减少离子与离子之间的库仑力,从而使离子液体处理油田污水的能力增强。表1不同离子液体对油田污水的处理效果比较3.5离子液体的再生及处理效果3.5.1 离子液体的再生根据刘庆芬处理污水后的离子液体[F。进行反萃取,离子液体[F。的再生效果见表2。从表2可以看出,离子液体[F。有较高的再生率。一62一项目 实验 96.5 97.6 95.1 95.4 95.6 96.043.5.2再生离子液体对油田污水的处理效果考察再生离子液体[F。对油田污水的处理效果和循环使用次数对油田污水处理效果的影响,结果分别见表3和表4。由表3和表4可以看出,再生离子液体[F。处理油田污水后,污水右,离子液体的循环使用次数对污水的处理效果影响也不大,这说明离子液体可以经再生后循环使用。表3再生离子液体对油田污水的处理效果项目 实验1实验2实验3实验4实验5平均值80.5 80.8 80.1 81.2 79.6 80.4表4循环使用次数对油田污水的处理效果比较4结论(1)采用离子液体[F。萃取油田污水,在20 油田污水和离子液体的体积比为5、油田污水取效果较好。(2)咪唑基团上烷基链长度对离子液体处理油田污水效果有较大影响,随着碳链的增长,离子液体的疏水性增强,79"此可以通过改变所使用的离子液体的碳链长度,调节其疏水性,以达到最优的萃取效果。(3)再生离子液体『F。处理油田污水后,污水右,离子液体的循环使用次数对污水的处理效果影响不大,离子液体可以经再生后循环使用。参考文献【1】 李汝雄.绿色溶剂——离子液体的合成和应用[M】.北京:化学工业出版社,2004:10.29【2】 王均凤.张锁江,陈慧萍,等.离子液体的性质及其在催化反中的应用【J】.过程工程学报,2003,3(2):177一185[3】 乔馄,邓友全.室温离子液体反应介质中叔丁醇氢酯基化反应的研究[J】.化学学报,2002.60(6):996—1000『41 F, E.王塑堡塑!:墼碧垫里望查叟翘垄塑壅 ,(‘2010…,41,…~as in ].999,99(1):4339】[5】.].999·99(1):2071—2088 [10】[6】, F, A Z.】.002,1 02(1):3667—3691 [11】[7】 P,,,et a ].003,5(1):38—39 [12】【8】 赵东滨,寇元.室温离子液体:合成、性质及应用[J】.大学化学,2002,17:42.50 B,,et ].002,74(1):157—189 Q,。,et as a 】.J :00l,165(1):33.36 J,。 L,et of 】.003,5(1):224.226刘庆芬,余江.离子液体回收方法:中国,】.2007F i . 00083:2..F6 F6)he of of pH of of on of be 0 be at a to a pH by F6 he of F6 be OD of 0%.《××××鬟.(X×麓).《).《×篡××箕)-()-().《《).(××楚(.(熏熏)I(圜甘油衍生物可望用作汽油调合料巴西研究人员于2010年3月24日宣布,甘油与丙酮反应产生被称为衍生物有潜力用于与普通汽油相调合,这也将为生物柴油生产中副产的甘油开辟一种替代使用途径。这一成果已发表于美国化学学会的“。在此研究中,研究人员使甘油与丙酮和甲醛反应可分别生产出相应的缩酮和乙缩醛。这些化合物可以l%、3%和5%(体积分数)的比例与含有0~25%(体积分数)乙醇的汽油相调合。他们发现,调入甘油衍生物不会使汽油的蒸馏曲线产生大的变化。可使无乙醇的汽油辛烷值提高2.5个单位。而甘油/甲醛缩醛仅能溶解在含乙醇的汽油中,并会导致胶质生成增多和辛烷值稍有下降。因此,其适合使用在催化裂化生产的汽油中。[章文摘译自‰010—0363—万方数据离子液体用于处理油田污水的初步研究作者: 范洪富, 李凤华, 张翼, 王法高, i, 范洪富,国地质大学(北京)能源学院,北京,100083), 李凤华,庆石油学院化学化工学院), 张翼,i(中国石油勘探开发研究院采收率所), 王法高,庆油田有限责任公司采气分公司)刊名: 石油炼制与化工英文刊名: (期): 2010,41(6)参考文献(12条)色溶剂子液体的性质及其在催化反应中的应用 2003(2)温离子液体反应介质中权丁醇氢酯基化反应的研究 2002(6) E as in 999(1) 999(1) 002(1) a 003(1)温离子液体:合成、性质及应用 in 002(1) as a ) L to 003(1)子液体回收方法 2007本文链接:
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