D0I:10.13374/j.issnl00I53.2006.04.006 第28卷第4期 北京科技大学学报 Vol.28 No.4 2006年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2006 多相催化氧化法处理油田污水 赵泉林) 鲁毅强)韩冬)韦莉) 林庆霞) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)北京科技大学应用科学学院，北京100083 3)中国石油勘探开发研究院采收率所，北京100083 摘要油田污水中的S2-,F®2+及细菌等可使部分水解聚丙烯酰胺产生降解，使聚合物溶液粘 度大幅度下降·采用浸渍法制备了过渡金属一稀土复合氧化物催化剂，用于多相催化氧化处理油 田污水，结果表明，MnC复合氧化物催化剂性能高效、稳定：与未处理的模拟污水相比，经多相 催化氧化处理后的模拟污水配制的聚合物溶液粘度提高548%. 关键词油田污水：多相催化氧化法：聚合物：粘度 分类号X703.1 “九五”以来，以大庆油田为代表的聚合物驱 目前多相催化氧化法主要应用于化工染料废 技术已进入全面工业化阶段，成为注水开发油田 水[7刀、焦化厂含酚氰废水等，尚无应用于油田 可持续发展的重要接替技术之一，保持注入溶液 污水处理的报道，本文以浸渍法制备过渡金属 有足够粘度是这项技术的核心问题，油田普遍清 稀土复合氧化物催化剂，用多相催化氧化法处理 水水源不足，而每年产生的大量采出污水因环保 油田污水，结果令人满意， 问题无法排放，用污水代替清水配制聚合物溶液 将有很大的经济效益和社会效益，但采出污水中 1实验部分 铁、硫离子及细菌等活性组分会导致聚合物的降 1.1催化剂制备 解，使聚合物溶液的粘度下降，油田现行的一些污 采用浸渍法制备催化剂，以Y一A203为载 水处理方法也不能从根本上解决污水配制聚合物 体，3.0mm,比表面101m2g,五叶草形，用一 溶液的问题1】，限制了聚合物驱技术的进一步 定浓度的金属硝酸盐溶液等量吸附24h,干燥并 推广和应用. 高温焙烧数小时 多相催化氧化法是近年来在化学氧化法的基 1.2模拟污水的配制 础上发展起来的一种新型水处理技术]，它利用 准确称取一定量的NaHCO3,CaCl2,MgS04· 固体催化剂的催化作用降低反应位垒，加快氧化 7H2O.Na2SO4.NaCl,Na2S.9H2O,FeSO4.7H2O, 剂与水中污染物的反应速度，由于能耗低，无二 并加入实验室培养的腐生菌(TGB)、硫酸盐还原 次污染，且固体催化剂容易回收，便于连续性操 菌(SRB)等，按华北油田污水水质分析（见表1） 作，多相催化氧化法在工业上可望得到广泛应用. 的离子组成配制模拟污水， 表1华北油田污水水质分析 Table 1 Composition of North-China Oilfield produced water K,Na/ Ca2+/ Mg2+/ cI/ so/ HCO3/ fe2+/ s2-/ TGB/ SRB/ (mgL)(mgL)(mgL)(mgL)(mg-L-)(mg-L)(mgL)(mg-L) mL.-1 mL-I 982.2 5.47 1.23 782.7 23.05 1074.8 0.4 12 10000 100000 1.3多相催化氧化反应评价 20g催化剂，搅拌25mim,过滤，取100mL滤液， 将150mL配制的模拟污水倒入烧杯中，加入 配制成10O0mgL-的HPAM溶液，用BROOK- FIELD粘度计在6.0rmim-1,30.0℃下测其粘 收稿日期：2005-02-27修回日期：2005-04-15 作者简介：赵泉林(1973一)男，工程师，博士研究生：鲁毅强 度.本文以污水聚合物溶液粘度的增加评价污水 (1944一)，男，教授 处理的效果：多相催化氧化法处理油田污水 赵泉林1） 鲁毅强2） 韩 冬3） 韦 莉3） 林庆霞3） 1） 北京科技大学材料科学与工程学院‚北京100083 2） 北京科技大学应用科学学院‚北京100083 3） 中国石油勘探开发研究院采收率所‚北京100083 摘 要 油田污水中的 S 2－‚Fe 2＋及细菌等可使部分水解聚丙烯酰胺产生降解‚使聚合物溶液粘 度大幅度下降．采用浸渍法制备了过渡金属－稀土复合氧化物催化剂‚用于多相催化氧化处理油 田污水．结果表明‚Mn－Ce 复合氧化物催化剂性能高效、稳定；与未处理的模拟污水相比‚经多相 催化氧化处理后的模拟污水配制的聚合物溶液粘度提高548％． 关键词 油田污水；多相催化氧化法；聚合物；粘度 分类号 X703∙1 收稿日期：20050227 修回日期：20050415 作者简介：赵泉林（1973－）‚男‚工程师‚博士研究生；鲁毅强 （1944－）‚男‚教授 “九五”以来‚以大庆油田为代表的聚合物驱 技术已进入全面工业化阶段‚成为注水开发油田 可持续发展的重要接替技术之一‚保持注入溶液 有足够粘度是这项技术的核心问题．油田普遍清 水水源不足‚而每年产生的大量采出污水因环保 问题无法排放‚用污水代替清水配制聚合物溶液 将有很大的经济效益和社会效益‚但采出污水中 铁、硫离子及细菌等活性组分会导致聚合物的降 解‚使聚合物溶液的粘度下降‚油田现行的一些污 水处理方法也不能从根本上解决污水配制聚合物 溶液的问题［12］‚限制了聚合物驱技术的进一步 推广和应用． 多相催化氧化法是近年来在化学氧化法的基 础上发展起来的一种新型水处理技术［3］‚它利用 固体催化剂的催化作用降低反应位垒‚加快氧化 剂与水中污染物的反应速度．由于能耗低‚无二 次污染‚且固体催化剂容易回收‚便于连续性操 作‚多相催化氧化法在工业上可望得到广泛应用． 目前多相催化氧化法主要应用于化工染料废 水［47］、焦化厂含酚氰废水［8］等‚尚无应用于油田 污水处理的报道．本文以浸渍法制备过渡金属－ 稀土复合氧化物催化剂‚用多相催化氧化法处理 油田污水‚结果令人满意． 1 实验部分 1∙1 催化剂制备 采用浸渍法制备催化剂‚以 γ－Al2O3 为载 体‚●3∙0mm‚比表面101m 2·g －1‚五叶草形‚用一 定浓度的金属硝酸盐溶液等量吸附24h‚干燥并 高温焙烧数小时． 1∙2 模拟污水的配制 准确称取一定量的 NaHCO3‚CaCl2‚MgSO4· 7H2O‚Na2SO4‚NaCl‚Na2S·9H2O‚FeSO4·7H2O‚ 并加入实验室培养的腐生菌（TGB）、硫酸盐还原 菌（SRB）等‚按华北油田污水水质分析（见表1） 的离子组成配制模拟污水． 表1 华北油田污水水质分析 Table1 Composition of North-China Oilfield produced water K ＋‚Na ＋／ （mg·L －1） Ca 2＋／ （mg·L －1） Mg 2＋／ （mg·L －1） Cl －／ （mg·L －1） SO 2－ 4 ／ （mg·L －1） HCO － 3／ （mg·L －1） Fe 2＋／ （mg·L －1） S 2－／ （mg·L －1） TGB／ mL －1 SRB／ mL －1 982∙2 5∙47 1∙23 782∙7 23∙05 1074∙8 0∙4 12 10000 100000 1∙3 多相催化氧化反应评价 将150mL 配制的模拟污水倒入烧杯中‚加入 20g 催化剂‚搅拌25min‚过滤‚取100mL 滤液‚ 配制成1000mg·L －1的 HPAM 溶液‚用 BROOK￾FIELD 粘度计在6∙0r·min －1‚30∙0℃下测其粘 度．本文以污水聚合物溶液粘度的增加评价污水 处理的效果： 第28卷 第4期 2006年 4月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．28No．4 Apr．2006 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2006．04．006