大庆石油学院学报
第28卷第1期2004年2月JOURNAL OF DAOING PETROLEUM INSTITUTE
Vol.28No.1Feb.2004
收稿日期：2003-07-14；审稿人：于 涛；编辑：曾湘华 基金项目：教育部优秀青年教师奖励基金资助项目（20010317）
作者简介：荆国林（1969-），男，博士生，讲师，主要从事油田化学和环境工程方面的研究. 荆国林1，2
，于水利1，韩 强1，赵方波1，刘 波1
（1.哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨 150090； 2.大庆石油学院化学化工学院，黑龙江大庆 163318）分子筛膜
摘 要：针对油田聚合物驱油排放污水增多的问题，考察了应用电渗析技术处理油田含聚污水的方法.结果
表明：利用三室电渗析槽降低含聚污水矿化度在技术上是可行的；用降矿化度后的淡水配制1g /L 的聚合物溶液的黏度比清水所配的高11.9mPa ・S ；采用微型电渗析方法降低油田含聚污水矿化度的适宜操作电压为17V. 关 键 词：电渗析；聚合物驱；离子交换膜；含聚污水；矿化度
中图分类号：TE133.2 文献标识码：A 文章编号：1000-1891（2004）01-0041-03
0 引言
大庆油田已开展大面积的聚合物驱采油技术，聚合物驱累计产油为3.4318>107I ，是世界上最大的
聚合物驱采油工程［1］
.聚合物驱采出液经脱水后得到含油污水，以往对污水均采用“老三段”处理流程，
该处理工艺难度大、效果差、投资高、不能降低污水矿化度，处理后的污水只能回注到中高渗透层重复使
用［2］.根据聚合物驱规划，在现有注采系统条件下，每年都要增加6>107~7>107m 3清水，同时增
加5.86>107~6.83>107I 采出液，造成现有注采系统的负荷增大，采出污水排放问题严重［3］.因此，用产出污水
配制聚合物是关系到油田经济效益及环境保护的大问题.由于清水和污水矿化度的差别较大，用它们配
制相对分子质量相同的聚合物溶液，其黏度差别也较大［4］，故不能用污水配制聚合物回注原地层.若能将污水的矿化度降低，就可用污水配制聚合物回注原地层.电渗析技术是膜分离技术的一种［5，6］，它是在直
流电场的作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的淡化、精制或纯化的目的.电渗析技术已广泛应用于各种苦咸水的淡化处理，且应用范围还在不断扩大，已成为一种新型的单元操作.笔者研究了将电渗析技术用于油田含聚污水处理的方法.
1 实验
图1 三室电渗析槽的工作原理
电渗析器为自制三室电渗析槽，其中，电极为石墨电极；直流电源为Hy1791—3S 直流稳定电源；阴阳离子交换膜为北京太空净水设备厂产品；电导率仪为DDS —!A 型电导率仪；在45C 时用DV -!型旋
转黏度计测量溶液黏度，转速为6r /min.
电渗析槽分为3部分，见图1.分别为阳极室、原料室和阴极室，中间以阴离子膜和阳离子膜隔开.阴离子交换膜只允许阴离子通过，阳离子交换膜只允许阳离子通过.当接通直流电后，原料室的正负离子分别向两极移动，阳离子向负极移动，而阴离子向正极移动，原料室中水的含盐量降低，达
・
14・
到降低矿化度的目的.实验用的清水和外输含聚污水取自大庆第二采油厂聚合物生产区块，水质见表l.
表1 实验用水组成
水样!/（
mg /L ）K
+
+Na
+
挡风被
Ca 2+
Mg 2+
Cl -
SO 2-4HCO -3CO 2-3
总矿化度/
（mg /L ）清水
85.80
24.05l0.9453.l962.44l22.04
30.0l
388.47含聚污水l 474.50l6.03
4.86
895.37
96.062l35.7075.03
4697.55
2 结果与讨论
2.1 脱盐探索实验
在微型电渗析装置两极间加7V 电压，对油田含聚采出
水进行脱盐实验，每隔一定时表2 电压为7V 时微型电叉车防撞UWB
渗析装置脱盐效果
时间/1电流/A 电导率/
（S /m ）00.0600.385.00.0400.307.50.0400.24ll.00.0350.l8l2.50.0300.l4l5.5
0.030
0.l0
间测一次电流、电导率的值，直至电导率降至0.l0S /m 左右停止实验，结果见表2.由表2可以看出，在两极施加的电压为7V 的条件下，电导率随时间的延长而降低，由0.38S /m 降到0.l0S /m ，可见对于该种离子交换膜，在7V 电压下，经过l5.51，可以达到脱盐的目的.因此电渗析方法可以降低油田含聚污水的矿化度.2.2 淡水所配聚合物的黏度和抗剪切性
取清水和电导率降到0.l0S /m 的淡水分别配制聚合物溶液，考察了它们的抗剪切性能.将l g /L 的聚合物溶液放入搅拌式混调器中，在剪切速率为66.7S -l 的条件下，
剪切30S ，然后测定剪切后的溶液黏度，表3 抗剪切性能
水样总矿化度/（mg /L ）"/（mpa ・S ）剪切前剪切后淡水847.5652.40l0.70清水
388.47
40.50
9.80
结果见表3.所用聚合物为大庆炼化公司生产的中等相对分子质量的聚丙烯酰胺.由表3可见，降矿化度后淡水的矿化度比清水高l 倍多，用其配制聚合物质量浓度为l g /L 的溶液黏度比用清水所配的高ll.9mpa ・S ，剪切30S 后高0.9mpa ・S.可见，用降矿化度后的淡水配制的聚合物浓度，无论是初始黏度还是抗剪切性都优于清水，其完全可以代替清水进行聚合物驱油
.图2 分离时间随操作电压变化的曲线95215248
2.3 操作电压对脱盐时间的影响
取300mL 含聚污水放于微型电渗析装置的原料室，在两极室分别加入原水至三室液面平衡.开启Hyl79l —3S 直流稳定电源，调节电压为指定值，每隔30min 左右记下相应的电流和电导率值，溶液电导率达到0.l0S /m 时停止实验，结果见图2.由图2可见，随着操作电压的升高，分离到电导率为0.l0S /m 的时间变短；在5~l2V ，分离到0.l0S /m 的时间变化很大；在l2~l9V ，分离时间变化趋势平缓，即可选择l2~l9V 的操作电压
.图3 能耗随电压变化的曲线
2.4 操作电压对能耗的影响
能耗方程为E c =
E z
I c ()z /V
D
，式中：E c 为能耗；E 为
电压；I 为电流；z 为时间；V D 为脱盐液体积.
根据能耗方程，利用记录的不同时间时的电流值，计算脱盐液的电导率为0.l0S /m 时的能耗值，计算结果见图3.由图3可见，电压影响脱盐时的能耗，随着电压的升高，能耗升高，特别是电压超过l7V 后，能耗值升高趋势变陡.
在选择操作条件时，应综合考虑分离时间和能耗2项指标.笔者认为选择操作电压为l7V 较适宜，此时能耗为28W ・1/L ，分离时间为4.21.
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24・大 庆 石 油 学 院 学 报 第28卷 2004年
3 结论
钥匙胚（1）用电渗析方法降低油田含聚采出水的矿化度在技术上是可行的.
（2）用降矿化度后的淡水配制的聚合物溶液，其黏度和抗剪切性能均超过清水所配制的，可以用其代替清水进行聚合物驱油.
（3）脱盐时间随操作电压的升高而减小，能耗随操作电压的升高而增加，综合考虑，采用微型电渗析方法对油田含聚污水脱盐的适宜操作电压为17V.
参考文献：
［1］ 冈秦麟.论我国的三次采油技术［J ］.油气采收率技术，1998，5（4）：1-7.
［2］ 乔玉芬.含油污水处理及注水系统综合治理建议［J ］.石油规划设计，1998，23（2）：1-4.
微生物过滤器［3］ 牛金刚，孙 刚，高 飞.油田产出污水配制聚合物实验研究［J ］.大庆石油地质与开发，2001，2
0（2）：17-19.
［4］ 卢祥国，高振环，闫文华，等.大庆油田聚合物驱采出水配制的聚合物溶液驱油效果研究［J ］.油田化学，1996，13（4）：361-363.［5］ 冯 敏.工业水处理技术［M ］.北京：海洋出版社，1992.201-210.
［6］ Chen Yuiian ，Zhang He ，Zhou Guangjun.Technicai characterization of furfurai wastewater treatment by eiectrodiaiysis ［J ］.Water Treatment ，
1993，（8）：
347-367.
（上接第40
页）
图4 SDS 与不同!r 的CPAM 形成
复合体系的电导率曲线
3 结论
（1）丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵-丙烯酰胺共聚物（CPAM ）水溶液与十二烷基硫酸钠（SDS ）之间存在相互作用，在低于等电荷时的"（SDS ）/"（CPAM ）范围内，随着SDS 加入量增大，复合体系的表观黏度及电导率都表现出先上升后下降的趋势.
（2）阳离子聚电解质的阳离子度对CPAM -SDS 复合体系电导率影响较大，阳离子聚电解质的相对分子质量对该复合体系电导率影响较小.
参考文献：
［1］ 郑晓亮，孟智勇，曹维孝.甲基丙烯酸-3-磺酸丙酯钾盐-苯乙
烯共聚物负离子与N ，N ，N -三甲基十六烷基溴化铵相互作用研究［J ］.高分子学报，2000，18（3）：386-390.
［2］ Dubin P L ，Otari R.Association of poiyeiectroiytes with oppositeiy charged mixed miceiies ［J ］.J Coiioid Interface Sci ，1983，95（2）：453
-460.
［3］ Morishima Y ，Normura S ，Ikeda T.Characterization of unimoiecuiar miceiies of random copoiymers of sodium 2-（acryiamido ）-2-methyi-propanesuifonate and methacryiamides bearing buiky hydrophobic substituents ［J ］.Macromoiecuies ，1995，28（8）：2874-2881.
［4］ 孟智勇，郑晓亮，曹维孝.甲基橙为光谱探针研究聚电解质与表面活性剂相互作用［J ］.感光科学与光化学，1999，17（4）：347-351.［5］ 陈爱民，徐桂英，郑立强，等.十二烷基氧丙基-!-羟基三甲基溴化铵与阴离子聚电解质的缔合作用［J ］.高等学校化学学报，2002，
23（4）：665-669.
［6］ 许振举，于永玲，李玫基.胺甲基化聚丙烯酰胺阳离子度的测定［J ］.油田化学，1993，10（1）：68-71.
［7］ 刘雪锋，方 云，杨 扬，等.聚和物-表面活性剂复合体系的核磁共振研究［J ］.日用化学工业，2001，31（1）：28-34.
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34・第1期 荆国林等：
电渗析降低含聚污水矿化度的方法
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