聚丙烯酰胺降解研究

2019-06-05宫丽斌

山西化工 2019年2期

宫丽斌

(西山煤电(集团)有限责任公司职业病防治所，山西太原 030053)

引言

在我国，油田的开采过程中已经普遍采用聚丙烯酰胺驱油技术，聚丙烯酰胺提高原油采收率的同时也使采出污水黏度及乳化程度升高，如何降解聚丙烯酰胺成为近些年化工领域的一项重要课题[1-3]。本文从化学降解角度入手，分别对氧化降解与光催化降解进行实验研究，增加聚丙烯酰胺降解率，并对其机理进行分析。

1 样品制备及药剂准备

本文所使用的实验药剂主要为聚丙烯酰胺(PAM)、Fenton法所用药剂以及光催化剂，如表1所示。

表1 实验药剂表

2 实验部分

本文主要通过化学方法对聚丙烯酰胺进行降解研究，其中包括氧化降解与光催化降解。在氧化降解实验中使用Fenton法对聚丙烯酰胺进行降解，实验过程中分别考虑温度、FeSO4·7H2O投放量和H2O2(30%)投放量3个因素对降解结果的影响，得出最佳降解结果的实验条件。在光催化降解实验中，实验过程分别考虑不同催化剂以及不同光源对聚丙烯酰胺降解结果的影响，得出最佳降解结果的实验条件。本文在氧化降解实验过程中，根据文献，最佳反应pH值定为3.0；聚丙烯酰胺初始质量浓度定为300 mg·L-1。在光催化降解实验过程中，聚丙烯酰胺初始质量浓度定为200 mg·L-1。恒温水浴锅型号为TY10WB-10，磁力搅拌器型号为德国IKA C-MAGMS10。

PAM含量检测方法为：利用淀粉-三碘化物分光光度法分析体系的PAM含量[4-6]。

2.1 氧化降解实验(Fenton法)

2.1.1 实验条件

本文在实验Fenton法对聚丙烯酰胺降解过程时，FeSO4·7H2O投放量分别为100、200、400、500、600 mg·L-1，H2O2(30%)的投放量分别为45、90、180 mg·L-1。

2.1.2 分步实验

2.1.2.1 温度变化对聚丙烯酰胺降解影响实验

1) 实验方法

取聚丙烯酰胺溶液100 mL，加入FeSO4·7H2O药剂400 mg·L-1，加入H2O2(30%)药剂90 mg·L-1，搅拌均匀，调节pH值为4，放入恒温水浴锅，设定温度分别为30、40、50、60 ℃，反应15 min后取样，检测样品中聚丙烯酰胺的残存率。

2) 实验结果及分析

根据对不同温度下反应后聚丙烯酰胺残存率的分析，总结降解率与温度的关系，如表2。

表2 温度对实验结果的影响

根据表2所示，PAM的降解率随着温度的升高同时也在升高，但超过50 ℃后，降解率反而下降，因此，反应的最佳温度为50 ℃。原因可能是，适当的温度会激活反应过程中的自由基，但温度过高时，会使得H2O2进行分解，反而影响到反应。

2.1.2.2 FeSO4·7H2O投放量变化对聚丙烯酰胺降解影响实验

1) 实验方法

取聚丙烯酰胺溶液100 mL，加入FeSO4·7H2O药剂量分别为100、200、400、500、600 mg·L-1，加入H2O2(30%)药剂90 mg·L-1，搅拌均匀，调节pH值为3.0，放入恒温水浴锅，设定温度为50 ℃，反应15 min后取样，检测样品中聚丙烯酰胺的残存率。

2) 实验结果及分析

根据对不同FeSO4·7H2O投放量的聚丙烯酰胺残存率分析，总结出降解率与FeSO4·7H2O投放量变化关系，如表3。

表3 FeSO4·7H2O投放量对实验结果的影响

根据表3所示，当FeSO4·7H2O投放量为500 mg·L-1时，PAM的降解率最大。溶液体系中FeSO4·7H2O投放量表示Fe2+的投入量，Fe2+与H2O2反应，在溶液体系中生成大量的OH-，同时，Fe2+被氧化成Fe3+，大量的OH-可以和有机物快速反应，使聚丙烯酰胺迅速降解；而Fe3+与H2O2反应生成O2H和Fe2+，O2H可以继续氧化聚丙烯酰胺。

2.1.2.3 H2O2(30%)投放量对聚丙烯酰胺降解影响实验

1) 实验方法

取聚丙烯酰胺溶液100 mL，加入FeSO4·7H2O药剂量为500 mg·L-1，加入H2O2(30%)药剂量分别为45、90、180 mg·L-1，搅拌均匀，调节pH值为3.0，放入恒温水浴锅，设定温度分别为50 ℃，反应15 min后取样，检测样品中聚丙烯酰胺的残存率。

2) 实验结果及分析

根据对不同H2O2(30%)的投放量的聚丙烯酰胺残存率分析，总结出降解率与H2O2(30%)投放量变化关系，如表4。