影响污水配制聚合物溶液粘度水质相关因素研究
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水质对聚合物溶液粘度影响因素研究
聚合物溶液粘度指的是在溶液中,聚合物与溶剂的相互作用所导致的流体阻力大小。
水是应用较为广泛的聚合物溶剂,然而水的质量对溶液粘度有着很大的影响。
本文将探讨水质对聚合物溶液粘度的影响因素。
1. pH值
pH值是表述水酸碱程度的指标。
聚合物在溶液中的分子结构、电荷分布会随着pH值的变化而改变,因而对聚合物溶液的粘度有着较大的影响。
在某些情况下,聚合物分子能够吸附水分子,并导致聚合物分子间的相互引力增强,从而提高了聚合物溶液的粘度。
酸性条件下,聚合物通常会呈现卷曲的状态,从而导致相对微小的闪烁和水合作用,这些因素进而导致粘度的提高。
2. 电离度
电离度是指水溶液中离子的浓度比。
电离度的变化会影响到聚合物静电斥力,从而导致溶液粘度的变化。
当增加离子的浓度时,聚合物溶液会呈现电中性的形态,吸附水分子的能力大幅下降,从而导致粘度的下降。
3. 温度
温度变化也能影响聚合物溶液中分子之间的相互作用,从而影响溶液粘度。
温度升高时,分子之间的引力变得更小,分子的运动速度更快,从而导致粘度降低。
相反,温度降低时,分子之间的引力变得更强,从而导致粘度增加。
4. 溶剂中杂质的存在
杂质,包括杂质离子,可以影响到聚合物溶液的粘度。
杂质离子会干扰聚合物之间的相互作用,从而导致粘度的变化。
杂质离子不仅会降低聚合物之间的相互作用能力,还可以增加聚合物分子的吸附作用,从而导致粘度的提高。
总结来看,水质对聚合物溶液粘度影响因素比较复杂。
在实际应用中,需要充分考虑水质及其影响因素,确保聚合物分析结果的准确性和可靠性。
水质对聚合物溶液粘度影响因素研究1. 引言1.1 研究背景研究背景:水质对聚合物溶液粘度的影响是一项具有重要意义的研究课题。
在工业生产和实验室应用中,许多溶液都是由聚合物和水混合而成的。
而水质的好坏会直接影响到溶液的粘度,进而影响到溶液的流动性和稳定性。
水质不良可能会导致溶液粘度失控,影响产品的品质和工艺的稳定性。
水质对聚合物溶液粘度的影响还涉及到环境保护和资源利用的问题。
随着环境污染日益严重,水质问题也备受关注。
研究水质对聚合物溶液粘度的影响,不仅可以帮助我们更好地控制产品质量,提高生产效率,还可以为环境保护和资源利用提供科学依据。
深入研究水质对聚合物溶液粘度的影响因素,对于提高生产工艺的稳定性,推动环境保护和资源利用具有重要意义。
本研究旨在探讨水质对聚合物溶液粘度的影响因素,为相关领域的研究和应用提供理论支持和技术指导。
1.2 研究意义水质对聚合物溶液粘度的影响是一个值得深入探讨的问题。
了解水质对聚合物溶液粘度的影响有助于工业生产中的质量控制。
在许多工业生产中,聚合物溶液的粘度直接影响到产品的成品率和性能,因此控制水质可以有效地优化生产过程,提高产品质量。
研究水质对聚合物溶液粘度的影响还有助于环境保护。
随着环境污染问题的日益严重,水质对聚合物溶液的影响也将成为一个重要的研究方向。
通过深入了解水质和聚合物溶液粘度之间的关系,可以有效地减少环境污染,保护生态环境。
研究水质对聚合物溶液粘度的影响还有助于提高化学工程领域的研究水平,推动科学技术的发展。
本研究具有重要的理论和实践意义。
2. 正文2.1 水质对聚合物溶液粘度影响因素分析水质是指水中包含的各种物质的种类、含量和比例。
在聚合物溶液中,水质的不同会直接影响溶液的粘度。
影响因素包括但不限于以下几点:1. 溶解度:水质中溶解的物质对溶液粘度有直接影响。
比如溶解度较高的盐类物质会增加溶液的粘度,而溶解度较低的有机物则会降低溶液的粘度。
2. pH值:水的酸碱性会影响聚合物分子的结构和相互作用,进而影响溶液的粘度。
聚合物溶液粘度影响因素研究【摘要】本文对影响了聚合物溶液粘度的pH值、温度、金属阳离子、搅拌速度和时间等不同因素做了研究。
对以上因素进行了室内试验分析,并确定了现场配制时应控制的主要指标范围:pH值应控制在6~9,温度以15~30℃为宜,并且应当尽量用矿化度较低的清水配制,配制时搅拌速度应控制在150 r/min以下,搅拌时间不应超过3h。
【关键词】聚合物溶液粘度金属离子pH值1 概述作为一种重要的三次采油技术,聚合物驱用聚合物水溶液为驱油剂,以增加注入水的粘度,提高其波及效率,使原油采收率的到显著提高。
一般来讲,聚合物溶液的粘度与驱油效果成正比。
影响聚合物溶液粘度的因素是多方面的,包括金属离子、pH值、温度、搅拌速度和时间等。
搞清这些因素对粘度的影响程度,对指导聚合物的现场配制、提高聚合物溶液粘度的保留率、确保聚合物驱的效果有十分重要的意义。
2 实验仪器和药品2.1 主要实验仪器布式粘度计DV-Ⅱ,RW20型电动搅拌器,HH-6型电热恒温水浴锅,JCHG-5型恒温干燥箱,PHS-3C型酸度计,AW220型天子天平、50mL酸、碱滴定管。
2.2 主要实验药品分析纯NaCl,KCl,CaCl2,MgCl2·6H2O,Na2CO3,蒸馏水,聚合物干粉(分子量为750×104~900×104)。
3 影响因素分析3.1 金属离子对聚合物溶液粘度的影响3.1.1?一价金属离子对聚合物溶液粘度的影响室温下,测定不同Na+、K+含量下的聚合物溶液的粘度。
随着金属离子含量的增加,溶液的粘度快速降低。
浓度大于500 mg/ L以后,粘度下降趋势变缓。
塔2区块聚合物配注站用水矿化度在1000mg/L,塔2区块地层水矿化度在3000mg/ L,其中Na+、K+离子含量在1500mg/L,对粘度效果有明显影响(表1所示)。
着Ca2+和Mg2+浓度的增加,粘度急剧下降,当浓度大于200 mg/L以后,粘度下降趋势变缓。
2020年01月污水稀释聚合物体系粘度的影响因素研究张贞贞魏静张文辉韩世寰苑培培(新疆科力新技术发展股份有限公司,新疆克拉玛依834000)摘要:水一油的流度比可以根据聚合物水溶液的粘度来改善,通过降低驱替相指数,加大波及系数,进而达到提高采收率的效果。
为了加强驱油效果,减少开发成本,很多机构都在研究相应的方法使聚合物水溶液的粘度达到稳定或增加它的粘度。
有很多的方面可以对聚合物溶液的粘度产生影响,对于一般的聚合物来说,主要因素有分子量、水解度、溶剂、浓度、温度、矿化度、搅拌速度和热、氧等。
而温度、矿化度、搅拌速度和热、氧等主要影响一些特定的聚合物。
文章主要对影响聚合物粘度的一些因素进行分析。
关键词:污水;聚合物;溶液粘度1离子1.1Na +和K +对聚合物溶液粘度的影响选取约5000mg/L 的母液进行Na+和K+的配置,分别配制成含有不同浓度的Na +和K +溶液并用定量的清水进行稀释(HPAM 质量浓度确定为1700mg/L ),通过不同浓度Na +、K +以及相同浓度分别对聚合物粘度的影响对比,可知在Na +、K +的浓度在0~1500mg/L 时,随着Na +、K+浓度的增高,聚合物粘度快速降低,并与离子浓度呈二次多项式递减的关系,当Na +、K +的浓度大于1500mg/L 时,HPAM 粘度在离子浓度增高时,下降过程逐渐变慢,两者慢慢处于一种趋势较为平缓的线性关系,随着离子浓度的再加大,粘度逐步稳定下来。
当Na +、K +浓度相同时,可明显的看到Na+对聚合物粘度比K+影响更强。
1.2Ca 2+、Mg 2+、Mn 2+对聚合物溶液粘度的影响同(1),配制出Ca 2+、Mg 2+、Mn 2+的聚合物溶液,由实验可得出,Ca 2+浓度在0~40mg/L 时聚合物粘度下降较快,但是到40~80mg/L ,粘度下降逐渐变缓,随着离子浓度进一步加大,在80~140mg/L 时,粘度再一次快速下降;Mg 2+浓度在0~40mg/L 时聚合物粘度也在快速下降,在40~60mg/L 时,粘度下降变缓,当离子浓度达到60~80mg/L ,粘度再次快速下降;Mn 2+浓度在20~40mg/L 时,对聚合物粘度影响较大,粘度处于快速下降阶段,当浓度在80~100mg/L 时,下降趋势变缓,直到、Mn 2+浓度升至100~160mg/L ,粘度进一步快速下降。
2018年05月污水配制聚合物溶液影响因素及增粘效果分析管尊雪(大庆油田有限责任公司第三采油厂,黑龙江大庆163453)摘要:经过了科学的理论和专业的动态剪切实验中我们得出了,聚合物溶液是高分子材料中比较广泛,比较重要的一种聚合物。
是现在高分子材料科学研究探讨的一种新的重点。
其中运用最多聚合物溶液的是聚丙烯酰胺,其具有非常多的功效。
由不同的分子,粘弹性以及浓度等一些因素下它们的对比化度以及关系从而得知:聚合物溶液的相对分子质量如果越大的话其它的浓度就会越高,只有具有强的粘弹性聚合物溶液才能提高驱油的效率的矿化度也会随之越来越低,粘弹性则是随频率的增加先是增大后再慢慢减小和随温度的。
关键词:污水;聚合物溶液;粘弹性;影响因素;驱油效果聚合物溶液的粘度要比本体聚合低,生存操作和温度都是比较好控制的,聚合物溶液的特点在于容易散热和混合。
对于聚合物溶液我们只是使用大量甚较贵的溶剂的话会增加生产的成本,大多设备需要更多的投资,主要是对环境也会造成一定不利的影响。
对于提高聚合物溶液的粘度、减少污水外排、加强环境保护以及增加聚合物驱油的效果对清水配制聚合物都具有重大的意义也会给社会经济带来大的效益。
根据驱油聚合物溶液粘度从而提出了配制聚合物溶液的水质指标限制研制出了既可以提高聚合物溶液的粘度还能使粘度的稳定性也得以保持。
1聚合物的概念聚合物被称之为高分子的化合物,它是由众多的原子以共价键结合形成的相对分子量达到九千以上的化合物。
当有很多个原子都以共价键相互结合而成时,相对分子质量就会特别大而且还具有重复复杂的结构单元化合物我们又将这称之为聚合物的简单定义。
一般将高于一万的分子的相对分子质量称之为高分子。
高分子又通常是由一百零三个左右个原子以共价键形式连接形成的。
因为聚合物溶液是由较多的高分子聚合得到的(高分子是由许多小分子聚合而成的),所以通常也会被称为聚合物(或者成为高聚物)。
2溶液聚合的特点和影响因素因为现在油田开采所以需要聚合物驱油是要大量的清水来配置聚合物溶液,因为排出的污水不能够顺利回注到油层,这样做会导致环境污染以及造成资源的浪费。
水质对聚合物溶液粘度影响因素研究摘要:聚合物溶液的粘度是一项重要的物性参数,了解聚合物溶液粘度的影响因素对于工业生产、工艺优化以及新产品的设计具有重要意义。
本文主要研究了水质对聚合物溶液粘度的影响因素,通过实验研究和数据分析,得出了一些结论,并提出了一些建议。
1. 引言聚合物溶液的粘度是指聚合物分子间相互作用力对溶液流动阻力的一种表征。
水质是指水中溶解的无机盐和有机物质含量及其组成的综合指标。
水质对溶解聚合物分子的溶解度和分子间相互作用力有重要影响,因此对聚合物溶液粘度的影响也十分显著。
2. 实验方法在实验中,选择了几种常用聚合物,如聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸钠(PAA-Na)、聚乳酸(PLA)等,制备了它们的溶液。
通过添加不同水质的水溶液来调整溶液的水质,并通过粘度计测试不同水质下溶液的粘度。
3. 实验结果实验结果显示,水质对聚合物溶液粘度有明显的影响。
在同一浓度下,不同水质的溶液粘度存在较大差异。
水质越好,溶液粘度越低,水质越差,溶液粘度越高。
这是因为水质差的水中可能含有一些杂质,如离子、有机物等,这些杂质会与聚合物分子产生相互作用力,并增加分子间的距离,从而导致溶液的粘度增加。
4. 影响因素分析在实验过程中,发现水质对聚合物溶液粘度的影响与以下因素密切相关:溶液中杂质的种类和浓度、聚合物本身的结构和分子量、溶液的温度等。
溶液中杂质的种类和浓度是最重要的因素,不同种类和浓度的杂质对溶液粘度的影响程度存在差异。
溶液的温度也对溶液粘度有一定影响,一般来说,温度越高,溶液粘度越低。
5. 讨论与建议在实际生产和研究中,了解水质对聚合物溶液粘度的影响对于优化工艺、提高产品质量十分重要。
为了控制水质对溶液粘度的影响,可以考虑以下几个建议:一是选择较好的水源,尽量避免水质差的水源;二是采用水处理技术,净化水质,降低水中杂质的含量;三是在制备聚合物溶液时,控制好溶质的浓度,避免过高的浓度导致溶解度下降和溶液粘度升高;四是在实际操作中,注意控制溶液的温度,合理调整溶液的温度可以达到降低溶液粘度的效果。
油田污水对聚合物粘度影响及对策研究周敏(中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院, 山东 东营 257015)摘要:化学驱注聚配注污水水质逐年变差,污水中的矿化度、化学需氧量、还原性离子、悬浮物和原油均对聚合物溶液的粘度有不同程度的影响,室内和矿场实验结果表明孤岛化学驱注聚配注污水中的化学需氧量和二价铁是导致聚合物溶液粘度下降的主要因素,应用新型污水处理剂ST-1可以有效缓解污水对聚合物溶液粘度的影响,处理后污水配制聚合物溶液粘度大幅增加,增粘率大于50%。
关键词:聚合物;粘度;化学需氧量;污水处理中图分类号:TE357 文献标识码:A随着化学驱配注污水水质逐年变差,污水中的矿化度、化学需氧量、还原性离子、悬浮物和原油均对聚合物溶液的粘度有不同程度的影响,导致注聚区井口聚合物溶液粘度降低[1-3],为保证聚合物驱井口注入效果,不仅增加了聚合物干粉的用量,而且影响了吨聚增油量。
通过室内和矿场实验分析研究化学驱配注污水水质和污水中影响聚合物溶液粘度的水质因素,结果表明孤岛化学驱配注污水中的化学需氧量和二价铁是导致聚合物溶液粘度下降的主要因素,并采用新型污水处理剂ST-1对孤岛化学驱配注污水进行处理,处理后污水配制聚合物溶液粘度大幅增加,对聚合物驱油技术的降本增效具有重要意义。
1 实验部分1.1 实验仪器和试剂恒聚聚合物,固含量为90.6%,水解度20.8%,特性粘数2778 mL·g-1;实验用水为孤岛化学驱注入水;MCR302流变仪,5080140型手套箱,北京华兴目视测试管和郑州科学院多功能测试仪。
1.2 实验方法母液配制方法 用清水(黄河水)配制恒聚聚合物母液浓度为5000mg/L,分别称取恒聚聚合物干粉和黄河水,往黄河水中加入恒聚聚合物干粉时,搅拌速率为410 r/min,之后搅拌速率提升为700 r/min,搅拌1h,放置24 h后待用。
粘度测定方法 用实验用水稀释恒聚聚合物母液至1500mg/L,搅拌30min后,应用MCR302流变仪在温度为70℃,剪切速率为7.34-1条件下测定粘度。
水质对聚合物溶液粘度影响因素研究随着水资源污染的不断加剧,对水质的关注和研究成为了人们关注的热点。
水质的不同会直接影响到水处理及水质监测等方面,同时也会影响到液体聚合物的品质和性能。
因此,研究水质对聚合物溶液粘度的影响因素,对于推进水资源保护、水质监测及液体聚合物的生产改进具有重要的意义。
1. 溶解质的影响溶解质是溶液中存在的化学物质,如离子和分子等。
水中含有的溶解质种类和浓度的不同均会对聚合物溶液的粘度产生影响。
通常情况下,溶解质的添加会使聚合物溶液的粘度增加,其原因是由于溶解质会与聚合物形成复合物,形成大的分子量,使得聚合物分子间的相互作用加强,因此而导致聚合物溶液的粘度增大。
2. pH值的影响水质的pH值是指水中氢离子活度的大小,是一个重要的指标。
不同的pH值会使得聚合物分子间的相互作用方式发生改变,从而引起聚合物溶液的粘度变化。
在一定程度下,pH值的变化会导致聚合物溶液中出现离子化的现象,增加了电荷密度,导致聚合物分子间的空间构型发生改变,从而影响其粘度。
3.温度的影响温度的变化是影响聚合物溶液粘度的重要因素之一。
一般情况下,随着温度的升高,分子之间的相互作用力减弱,聚合物的分子间距增大,粘度降低。
相反,随着温度的降低,聚合物分子间相互作用力增加,分子距离变小,粘度增大。
溶解度是一个复杂的因素,包括两个方面:聚合物和快速沉淀。
溶解度高,聚合物分子之间的相互作用力要弱些,聚合物溶液的粘度降低,反之溶解度低,粘度会增加。
综上所述,水质对聚合物溶液粘度的影响因素主要包括溶解质、pH值、温度和溶解度等。
控制相应的水质参数,可以很好的改进聚合物溶液的品质和性能,促进液体聚合物生产的发展。
水质对聚合物溶液粘度影响因素研究
水质是指水中各种物质的含量和性质,包括水的溶解度、硬度、PH值、电导率等指标。
聚合物溶液的粘度是指该溶液流动时所表现的阻力大小。
研究水质对聚合物溶液粘度的影
响因素,有助于了解水质对聚合物溶液性能的影响,从而为聚合物溶液的工业应用提供基
础数据。
水质的硬度对聚合物溶液的粘度有一定影响。
硬水中富含钙离子和镁离子,这些离子
与聚合物分子中的功能基团发生配位反应,形成络合物,从而降低了聚合物分子链的流动性,使聚合物溶液的粘度升高。
溶液的酸碱性也会影响聚合物溶液的粘度。
酸性溶液中的氢离子与聚合物分子中的功
能基团发生酸碱中和反应,导致聚合物分子链的断裂和交联,使溶液的粘度增加。
碱性溶
液中的氢氧根离子会与聚合物分子中的酸性基团发生反应,也会增加聚合物分子链的断裂
和交联。
水质中的杂质、颗粒物和有机物等也会对聚合物溶液的粘度产生影响。
这些杂质和颗
粒物可能与聚合物分子发生物理吸附、化学吸附和引起交联等作用,导致聚合物分子链的
断裂和交联,影响溶液的流动性和粘度。
水质中的温度也是影响聚合物溶液粘度的重要因素。
随着温度的升高,溶液中分子的
平均动能增大,聚合物分子链的自由度增加,溶液的粘度减小。
水质对聚合物溶液粘度的影响因素包括硬度、酸碱性、杂质和颗粒物及温度等。
在实
际应用中,需要综合考虑这些因素对聚合物溶液性能的综合影响,调控水质来提高聚合物
溶液的性能和应用效果。
影响污水配制聚合物溶液粘度水质相关因素研究1鲍敬伟1,赵修太1,邱广敏1,刘德新1,刘高有21中国石油大学(华东)石油工程学院,山东东营 (257061)2胜利油田有限公司孤东采油厂,山东东营 (257237)E-mail:jwbao@摘要:从配制聚合物所用污水水质角度,实验研究了采油污水中影响聚合物溶液粘度的水质因素(温度、各种金属阳离子、溶解氧、悬浮物、细菌等),提出了配制聚合物溶液时各因素的限度。
研究发现了温度和金属阳离子既影响聚合物溶液的初始粘度也影响粘度稳定性,溶解氧、细菌主要影响聚合物溶液的粘度稳定性,悬浮物对聚合物溶液初始粘度影响不大,但影响粘度的稳定性。
关键词:聚合物驱;粘度;采油污水;影响因素中图分类号:TE3/TE4聚合物驱是重要的三次采油技术。
目前国内油田的聚合物驱通常是清水配制聚合物溶液或清水配制聚合物溶液污水稀释。
若能采用污水代替清水配制聚合物溶液,则可节约大量清水,减少污水外排,解决注采不平衡问题,有利于环境保护。
因此,采油污水配制聚合物越来越受到重视[1~4]。
本文研究了与配制聚合物用水水质有关的温度、金属阳离子、溶解氧、悬浮物、细菌对聚合物溶液初始粘度和稳定性的影响,提出了在采油污水配制聚合物溶液时的限度,为油田现场用采油污水代替清水配制聚合物溶液提供参考依据。
1. 实验部分1.1 实验试剂NaCl、无水CaCl2、 MgCl2·6H2O、 NaHCO3、FeCl3、FeSO4等均为分析纯;钠土、高岭土均为化学纯;高抗盐超高分子量聚丙烯酰胺:白色颗粒粉剂,水解度23﹪~30﹪,相对分子质量2300×104~2500×104,北京市恒聚油田化学剂有限公司。
实验用污水取自胜利油田孤东采油厂,水质分析结果见表1。
1.2 实验仪器Brookfield DV-Ⅲ ULTRA 可编程流变仪(美国);WFX-1F2B型原子吸收分光光度计(北京);101A-1E型红外干燥烘箱(上海);精密增力定时电动搅拌器(江苏金坛);恒温水浴锅(山东龙口);精密pH计(上海);分析天平(上海);常规玻璃仪器等。
表1胜利油田孤东采油厂污水水质分析表成分含量(mg.L-1) 细菌含量(个/mL)Na++K+ Ca2+ Mg2+Cl- SO42- HCO3-CO32-总铁溶解氧悬浮物SRB TGB FB2532 135 34 3983 28 513 35 0.340.45 25 10~1001~10 01本论文为中石化集团公司先导项目“胜利油田采出污水配注聚合物节水技术研究”部分研究成果(项目编号:306023)。
1.3 实验方法1.3.1 聚合物溶液的配制与粘度测定去离子水聚丙烯酰胺母液的配制按照SY/T 6576—2003[5]。
配制污水聚丙烯酰胺溶液时,烘干的聚丙烯酰胺干粉在120rpm ~150rpm 搅拌下缓缓加入到污水中,搅拌30min ~40min ,配成1500mg.L -1的聚丙烯酰胺溶液,然后在60℃恒温2小时,再用Brookfield DV-Ⅲ ULTRA 可编程流变仪在60℃、7.34 s -1下测定其表观粘度。
本文中聚合物溶液的浓度为1500mg.L -1。
1.3.2 聚合物溶液粘度稳定性的实验方法本文采用充氮气除氧法:将搅拌均匀的HPAM 溶液充氮气1小时,然后把HPAM 溶液转移至安瓿瓶中,酒精喷灯封口。
制备好的安瓿瓶放在60℃恒温箱中恒温老化,间隔一定时间取出安瓿瓶,测量老化的HPAM 溶液粘度随时间的变化。
封口前测定充氮气除氧后溶解氧含量低于1mg.L -1 (含氧量的测定采用测氧管比色法[6]),不除氧的溶液中溶解氧含量为5mg.L -1以上。
2. 实验结果分析2.1 温度对聚合物溶液粘度的影响在不同温度下测定去离子水聚合物溶液的粘度,结果如图1所示。
由图可看出,随着温度的升高,聚合物溶液粘度下降。
这是因为随着温度升高,溶液内分子运动加剧,HPAM 分子无规线团变得松散,分子间力下降;同时溶剂的扩散能力增强,分子内旋转的能量增加,使大分子线团更加卷曲,都导致聚合物粘度降低。
图2为温度对充氮气除氧后去离子水聚合物溶液粘度稳定性的影响。
随着时间延长,聚合物溶液粘度都下降,温度越高聚合物溶液粘度稳定性越差。
由图1和图2可看出,温度既影响聚合物溶液初始粘度又影响粘度稳定性。
因此,最好在较低的温度下配制聚合物溶液。
粘度/(m P a .s )温度/℃图1 温度对聚合物溶液初始粘度的影响粘度/(m P a .s )时间/d图2 温度对聚合物溶液粘度稳定性的影响2.2金属阳离子对聚合物溶液粘度的影响2.2.1 Na+对聚合物溶液粘度的影响将NaCl 加入到去离子水稀释的聚合物溶液中,测定不同Na +含量下聚合物溶液的粘度,如图3所示。
随着Na +含量的增加,初始粘度一直下降,浓度大于3000 mg.L -1以后,粘度下降趋势有所平缓。
其原因是Na +浓度的增加,使聚合物分子上羧酸根所带的负电减弱,聚合物分子内和分子间的静电斥力减弱,分子变得蜷曲,分子间内摩擦力减小的缘故。
因此应控制Na +含量低于3000mg.L -1,最好低于1000 mg.L -1。
050100150200250粘度(m P a .s )Na +含量(mg.L -1)图3 Na+对聚合物溶液粘度的影响粘度/(m P a .s )时间/d-1-1图4 Na+对聚合物溶液粘度稳定性的影响图4 Na +对去离子水聚合物溶液粘度的影响。
Na +在低浓度时对聚合物溶液粘度稳定性影响较大,高浓度时影响较小。
当Na +含量为400 mg.L -1时,40天后聚合物溶液粘度损失达到45%。
2.2.2 Ca2+、Mg2+对聚合物溶液粘度的影响将CaCl 2、MgCl 2分别加入到去离子水聚合物溶液中,测定不同Ca 2+、Mg 2+含量下聚合物溶液的粘度,如图5。
聚合物溶液初始粘度随着Ca 2+、Mg 2+含量的增加,初始粘度先快速下降,当Ca 2+浓度大于200 mg.L -1、Mg 2+浓度大于100 mg.L -1以后,粘度下降趋于平缓。
Ca 2+、Mg 2+含量越高,粘度损失越严重,甚至出现聚合物的絮凝或沉淀。
从图5还可以看出,Mg 2+对聚合物溶液粘度的影响比Ca 2+大,这是因为Mg 2+的离子半径比Ca 2+小的缘故。
Ca 2+、Mg 2+之所以使聚合物溶液粘度下降,是因为Ca 2+、Mg 2+使聚合物发生分子内缩聚,分子链收缩,并引起去水化作用,使聚合物产生絮凝沉淀。
由于Ca 2+、Mg 2+对聚合物溶液粘度影响十分严重,Ca 2+的含量一般控制在100mg.L -1以下,Mg 2+含量一般控制在50mg.L -1以下。
CaCl 2加入到去离子水聚合物溶液中,其粘度稳定性如图6。
Ca 2+含量高时聚合物溶液粘度损失大,含量低时粘度损失小。
当Ca 2+含量为40mg.L -1时,聚合物溶液粘度保留率仅为20%,可见,Ca 2+对聚合物溶液粘度损失影响很大。
粘 度(m P a .s )离子含量(mg.L -1)图5 Ca2+、Mg2+对聚合物溶液粘度的影响粘度/(m P a .s )时间/d-1-1图6 Ca2+对聚合物溶液粘度稳定性的影响2.2.3 Fe3+对聚合物溶液粘度的影响将FeCl 3溶液与去离子水聚合物溶液以不同的比例混合稀释,测定不同Fe 3+ 含量下聚合物溶液的粘度,结果如图7。
随着Fe 3+含量的增加,聚合物溶液粘度快速下降,当Fe 3+的浓度超过5mg.L -1时,溶液中出现棕色絮状物,可见,Fe 3+对聚合物溶液初始粘度影响很大。
这是由于Fe 3+带三个正电荷,使HPAM 分子发生分子间缩聚和去水化的作用更强,微量的Fe 3+就能使聚合物分子絮凝,因此应严格控制Fe 3+含量,一般要低于1mg.L -1。
粘 度 (m P a .s )Fe 3+ 含 量 (mg.L -1)图7 Fe3+对聚合物溶液初始粘度的影响将FeCl 3溶液加入到去离子水聚合物溶液中,其粘度稳定性如图8。
Fe 3+对聚合物溶液粘度稳定性影响不大。
粘度/(m P a .s )时间/d-1-1图8 Fe3+对聚合物溶液粘度稳定性的影响2.2.4 Fe2+对聚合物溶液初始粘度的影响将新鲜的FeSO 4溶液加入到去离子水稀释的聚合物溶液中,测定不同Fe 2+含量下聚合物溶液的粘度,结果如图9。
由图9可知,随采油污水中Fe 2+含量的增加,聚合物溶液粘度先是急剧下降,然后下降趋于平缓,当Fe 2+含量为5 mg.L -1时,聚合物溶液粘度损失达到86%,少量的Fe 2+存在就会对聚合物溶液粘度产生强烈影响。
这是因为Fe 2+在聚合物溶液中发生氧化还原反应,起催化剂的作用,使聚合物溶液粘度急剧下降。
因此,在配制聚合物溶液之前要完全除去Fe 2+。
粘 度 (m P a .s )Fe 2+含 量 (mg.L -1)图9 Fe2+对聚合物溶液初始粘度的影响综合分析图3~图9,可发现:(1)污水中的金属阳离子对聚合物溶液的初始粘度和粘度稳定性影响都很大;(2)污水中非变价金属阳离子对聚合物溶液粘度的影向随化合价升高而增大,价数越高,对聚合物溶液粘度影响越大。
(3)由于可以发生氧化还原反应,Fe 2+对聚合物溶液粘度的影响远大于其他金属离子。
2.3 溶解氧对聚合物溶液粘度的影响去离子水聚合物母液加去离子水稀释,分别加热并充氮气除氧、搅拌溶氧,测定聚合物溶液的粘度,结果如下表2所示。
由表可看出,溶解氧对聚合物溶液初始粘度影响不大。
表2 溶解氧对聚合物溶液粘度的影响实验方法 不进行任何处理加热并充氮气除氧搅拌溶氧粘度(mPa.s)212 220 205去离子水聚合物母液加去离子水稀释,搅拌均匀,进行聚合物粘度稳定性实验,结果如表3。
由表3可知,当有溶解氧存在时,聚合物溶液粘度随时间的延长而快速下降,溶解氧对聚合物溶液粘度稳定性影响很大。
一般污水中溶解氧的含量应控制1mg.L -1以下。
表3 溶解氧对聚合物溶液粘度稳定性的影响粘度/(mPa.s)时间/d除氧 不除氧0 165.0 53.5 2 172.0 70.0 5 181.9 91.2 10 192.3 130.7 20 204.0 158.8 30 209.1 196.8 40 212.2 210.1HPAM 的热氧降解是自由基反应,其可能的反应历程可简写如下:O2 — O· (1)O· + P(HPAM) — P· (2)(1)式为自由基引发,是控制整个自由基反应速度的基元反应, (2)式是自由基的增长。
由于去离子水聚合物溶液中不含过渡金属离子等催化剂,(1)反应的发生变得困难,故溶解氧对聚合物溶液初始粘度几乎没有影响。