《油田含聚废水COD电化学去除研究》-毕业论文（设计）.doc

PAGE 6 本科毕业设计（论文）开题报告 题 目： 油田含聚废水COD电化学 去除研究 学生姓名 学　号 教学院系 化学化工学院 专业年级 环境工程 指导教师 职　称 讲 师 单　　位 西南石油大学 西南石油大学毕业设计（论文） 1 绪论 1.1选题目的以及意义 随着我国目前的采油技术的发展，聚丙烯酰胺(PAM)在油田开采中得到了广泛的应用。聚丙烯酰胺（PAM）为水溶性高分子聚合物，不溶于大多数有机溶剂，具有良好的絮凝性，可以降低液体之间的磨擦阻力，按离子特性分可分为非离子、阴离子、阳离子和两性型四种类型，此次研究的目标HPAM则是阴离子聚丙烯酰胺。HPAM具有絮凝性强，溶解性好，活性高，适应性强并且受水体pH和温度影响低，腐蚀性小等优点，因此在采油过程中可用作泥浆添加剂、聚合物驱油剂、调剖堵水剂等。 然而正是由于这些优点，导致采油过程产生的污水含油量严重超标。含聚污水的粘度高、油水分离难度大、可生化性差等特点，对环境的负面影响也越来越明显。因此对于含聚废水的部分降解已经成为油田工作中亟待解决的问题。 1.2 国内外的研究现状 从油田开采过程开始对HPAM的应用以来，含聚废水最好的处理方法就是外排或者采用更先进的技术使其达到用于低渗透地层的注水标准。而想要外排的首要问题就是废水中HPAM的完全降解，以防止其对环境造成污染。然而，由于聚合物驱溶液的驱油效率与其黏度有直接关系，降解将会降低溶液的黏度。因此，对促进降解以达到外排标准或抑制降解以提高驱油效率的研究引起了各方关注，目前研究较多的主要有生物降解、光化学氧化和光催化氧化降解、化学氧化降解、超声波技术降解、电化学降解等。 1.2.1 生物法降解PAM 采用聚合物驱油产生大量含PAM的污水急需处理，其中生物处理技术是最有发展前景的绿色技术，核心问题是PAM的生物化学降解。由于PAM为人工合成的水溶性高分子，很难进行生物降解。目前，关于PAM生物降解性能研究的文献较少，且多数研究结果表明高分子量PAM难以被微生物利用和降解。Kay．Shoemake JL等研究了农业土壤中存在的微生物对PAM的降解作用。结果表明，PAM能作为细菌的唯一氮源，但不能作为唯一的碳源[1,2]。 1.2.2 光化学氧化和光催化氧化降解PAM 光化学氧化和光催化氧化以其可在常温、常压下进行，可彻底去除有机污染物，无二次污染等优点，而被广泛用于难降解有机物处理上。陈颖[10]等以纳米二氧化钛为催化剂，对三次采油污水中的PAM进行了光催化氧化可行性研究，研究结果表明在中压汞以灯为光源的条件下，污水中PAM的降黏率可达90％以上。任广萌[3]等采用紫外/臭氧/过氧化氢组合，研究PAM的降解规律，实验发现，在pH值为4，臭氧和过氧化氢的投加量分别为230mg/(L．h)和660mg/L的条件下，质量浓度为93.7mg/L的PAM在反应120min后，其去除率可达90％。 光化学法处理难降解有机物具有高效彻底的优点，只是处理成本相对较高。 1.2.3 化学氧化降解PAM 过氧化氢与亚铁离子的结合即为Fenton试剂。Fenton试剂具有极强的氧化能力，特别适用于某些难治理的或对生物有毒性的工业废水的处理。邵强[4]等以PAM污水为处理对象，通过正交试验确定了Fenton试剂处理PAM污水的最佳操作条件：Fe2+和H2O2浓度分别为400mg/L、1.0mL/L，反应温度40℃、反应时间15 min，反应体系的pH为3左右，HPAM·的降解率能达到88％以上，COD降解率高达97％。 1.2.4 超声波技术降解PAM 超声波技术作为一种新的废水处理技术，在国外已有大量的实验室基础研究成果，并有部分进入实际应用。超声波对有机物的降解是基于空化理论和自由基理论[5]。 (1)空化理论超声波对有机物的降解不是直接的声波作用，而是和液体中产生的空化气泡的崩灭有密切关系，其动力来源是声空化； (2)自由基理论在空化作用产生的高温、高压下，水分子裂解产生自由基。自由基由于含有未配对电子，所以其性质活泼，很容易进一步反应成为稳定分子。 对超声波降解聚合物主要在聚合物解聚上，其降解机理如前所述，主链被空化作用产生的高温高压环境以及水力剪切力作用而断裂，形成自由基，自由基之间相互反应形成新的化合物。 1.2.5 电化学法降解PAM 随着废水处理研究的不断深入，生物法的颓势已经渐渐开始显现，而各种化学方法也不利于清洁生产。因此电化学法逐渐成为目前社会上的研究热点。电化学法主要包括以下几种：电化学氧化法、电化学还原法、电絮凝法、内电解法以及电渗析法等。 1.2.5.1 电化学氧化法 电化学氧化法是在阳极上