油田用絮凝剂的研究进展-USB迷|专注于互联网分享

2024年3月11日发(作者：贰阳飇)

第51卷第12期辽宁化工 Vol.51，No.12

2022年12

月 Liaoning Chemical Industry December，2022

油田用絮凝剂的研究进展

杨红丽

，韩静

，骆薇

，严茹

，马全全

（1. 延安职业技术学院，陕西延安 716000； 2. 西安职业技术学院，陕西西安 710077）

摘要：随着油田生产进程的加快，油田注水用水量不断增多，油田污水处理问题逐渐加重。通

过絮凝沉淀的处理方法，能够有效对油田污水进行处理。而在这一过程中，絮凝剂不但对油田污水效

果有直接影响，也决定着后续工艺流程以及出水质量。所以，为了适应油田污水不断变化的需求，絮

凝剂需要不断更新。随着相关研发技术的不断优化，絮凝剂也从单一向多元化方向发展，新型高效絮

凝剂实现了絮凝过程的优化，也越来越关注解决水污染处理中的环保问题。本文以油田用絮凝剂为例，

探索相关絮凝剂的研究进展情况。

关键词：油田水处理；絮凝剂；环境友好

中图分类号：TQ31 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2022）12-1759-04

油田污水主要产生于三个方面，一是钻井产生

的污水，一是采油产生的污水，还有一种是地面生

[1]

产中产生的污水。针对油田的污水处理，一般使

用混凝沉淀处理的方法，这种处理方法见效快、效

果好，且操作方便快捷，所以是目前油田污水处理

中的主要方法。而在混凝沉淀处理中，絮凝剂选择

是关键，这对于混凝沉淀效果有直接影响。随着人

们的生态环保意识不断增强，在油田的污水处理中，

不仅关注处理效率和成本，近年来，对于絮凝剂环

保性的关注也在不断提升，这使得相关絮凝剂研究

进一步发展。

1 絮凝原理分析

针对油田污水进行混凝沉淀处理，絮凝剂是关

键作用环节。絮凝过程中涉及到物理以及化学方面

的反应和变化。针对絮凝剂的作用机制，相关研究

也比较多，但是在具体絮凝过程中，实际受到的影

响因素是比较多的，所以实际水处理过程以及理论

研究之间的差异较大。在理论上，也存在不同见解。

综合相关研究理论，目前国内研究者比较倾向于一

种解释，即压缩双电层、吸附电中和作用、吸附架

[2]

桥作用以及卷扫沉淀作用。结合具体的絮凝机理

以及实际操作情况，一些情况下只有一种机理发挥

作用，一些情况下则是多种机理发挥作用，或是在

同时发挥作用的情况下，有某种机理占据主要。原

因是在差异化的水体环境中，胶体颗粒、水中电解

质以及悬浮颗粒也是存在差异的，此外，水体中的

温度、杂质浓度、酸碱度等对于絮凝剂的使用效果

也会产生影响。

就相关研究来看，学者们通过实验发现，动态

分离器中水体颗粒物去除过程中，卷扫沉淀作用是

关键，通过使用阳离子、阴离子以及非离子聚合物

充当絮凝剂，去除水体中的胶体颗粒，其絮凝效果

大致相同，可见，絮凝效果和电性没有太大关联。

也有学者通过阴离子聚丙烯酰胺和硫酸铝以及硫酸

铁等聚合物制作絮凝剂，探索絮体的沉降速度，发

现在理想的酸碱值以及絮凝剂浓度下，卷扫沉淀激

励和吸附电中和激励作出了很好的解释，但是在酸

碱值最佳的情况下，卷扫沉淀作用最佳。

2 常见絮凝剂

2.1 无机絮凝剂

无机絮凝剂又包含无机低分子絮凝剂以及无机

高分子絮凝剂。而在油田使用中，最常见的是无机

高分子絮凝剂。这种絮凝剂包含聚铁类无机高分子

絮凝剂以及聚铝类无机高分子絮凝剂。这类絮凝剂

中应用范围比较广的要数聚合硫酸铁以及聚合氯化

铝。前者的絮凝效果比较好，沉降速度快，对金属

设备产生的腐蚀性小，且产生二次污染的几率低，

不过缺陷是使用这种絮凝剂，会产生较多的污泥，

且其生产工艺繁杂，成本相对更高；后者在油田污

水处理中，絮凝效果相对铝盐要好很多，这种絮凝

剂使用量不大，但是产生的污泥量较少，不过其在

絮凝中的沉降速度相对慢一些，也容易导致二次污

基金项目：延安职业技术学院科学研究基金项目，油田回注水处理技术及处理剂的研究与应用（项目编号：YZKY2001）。

收稿日期： 2021-05-25

作者简介：杨红丽（1977-），女，陕西省延安市人，副教授，硕士，2008年毕业于长江大学环境工程专业，研究方向：油田化学品研发与应用。

1760 辽宁化工 2022年12月

[3]

染的问题出现。

2.1.1 单一无机絮凝剂

在无机高分子絮凝剂中，聚合铝盐以及聚合铁

盐是最常用的，其中主要是以聚合物为主研制的，

相关聚合物在水解后容易生成单核配位物，在聚合

后生成多核，这种絮凝剂可以压缩双电层，消除水

体中胶体的电位，让颗粒之间的排斥力不断降低。

其正电荷和比表面积也比较大，可以将水体中的带负

电杂质吸附掉，其吸附性比较好，具有很好的净水效

[4]

果。刘晓云直接以结晶氯化铝和结晶氯化铁为原料，

采用焙烧法制备了聚合氯化铝铁，通过正交试验确定

-1[5]

了最佳制备条件，絮凝剂用量为9 mg·L。喻德忠

采用慢速滴碱法制备出新型无机絮凝剂聚合氯化钛

-1

（PTC），加量（以Ti计）为1 000 mg·L时, 混凝

处理效果最好, F去除率在95%以上。

2.1.2 聚硅酸金属盐类无机絮凝剂

聚硅酸金属盐类絮凝剂属于复合型絮凝剂，通

过金属盐水水解作用，形成多羟基阳离子对胶体产

生电中和效应，聚硅酸属于阴离子型，其吸附作用

比较强，在多重聚合物共同作用下可以促进絮凝效

果的提升。在具体的使用中，做好絮凝剂化学结构

控制，是实现絮凝剂优化应用的有效举措之一。刘

[6]

延慧以硅酸钠、三氯化铁、氯化钙等为原料制备

-1

了聚硅酸铁钙絮凝剂,并对50 mg·L模拟含磷废水

进行处理研究，絮凝剂投加量为0.9 g, 废水pH值

为2.0～8.0, 混凝时间为25，除磷率可达95.7%。

[7]

周楠等通过共聚法制得高聚铝复硅絮凝剂（HAS），

铁铝比为18，硅铝比为0.05～0.1的FHAS，除浊除

锌效果最佳，去除率均可达99%以上。

2.2 有机絮凝剂

这种絮凝剂也被称为聚电解质，这种絮凝剂有

人工合成的，也有天然聚合物改性制成的。和无机

絮凝剂对比，这种絮凝剂在用量上更少，受盐类和

环境的影响更小，使用中产生的污泥量也更少，所

以在应用中逐渐取代了无机絮凝剂。

2.2.1 人工合成絮凝剂

这种絮凝剂分子量比较大，可以按照不同污水

处理要求来对于产品的分子量大小和分布进行调

节，他们会自主的进行单体结构和需要的官能团选

择，完成合成目标。例如，聚丙烯酰胺及其改性产

品，目前，国内有机高分子絮凝剂中，这类絮凝剂

使用量在85%以上，按照离子类型不同也可以进行

其他分类。其中，阳离子型对油田废水的絮凝效果

要比其他的聚丙烯酰胺更好，这是因为阳离子对于

污水中的胶体微粒具有很好的吸附效果和电性中和

[8]

作用，对于颗粒沉降有一定作用。郭肖依等以丙

烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵（DBC）和丙烯酰胺

（AM）为原料,通过水溶液自由基聚合法制备了一

种阳离子聚合物P（AM-DBC），除油率和絮体状态

[9]

较好。柴逢鑫以丙烯酰胺（AM）和丙烯酰氧乙基

二甲基苄基氯化铵（DBAC）为聚合单体, 阴离子水

溶性直链聚丙烯酸钠（NaPAA）为模板,微量的乙烯

基烷氧基硅烷（VTMES）为交联单体, 采用自由基

模板聚合法合成了一种微嵌段交联阳离子型共聚物

[10]

TPADV, 对含油污水的脱油率效果较好。杨红丽

等以丙烯酰胺为主要原料, 阳离子单体为辅,通过过

硫酸铵引发自由基聚合,制备了阳离子絮凝剂,该絮

凝剂对陕北某油田采油污水絮凝效果良好, 除浊率

达95.00%

2.2.2 天然高分子改性絮凝剂

为了降低成本，学者们用天然高分子材料作主

要原料，对其进行改性，这些絮凝剂在油田污水处

理中也有一定的应用。熊健等用2,3-环氧丙基三

甲基氯化铵对糌粑进行改性，研究了糌粑改性絮凝

剂的制备以及对高岭土模拟水样的絮凝作用。当水

样温度≤50 ℃，初始pH≥5，絮凝剂用量为10～

20 mg·L时，用紫外可见分光光度计进行测定，其

透光率最高可达99%。张旺将丙烯酰胺（AM）和

阳离子单体甲基丙烯酸乙酯基三甲基氯化铵

（DMC）接枝到玉米淀粉和壳聚糖骨架上,制备出天

然高分子接枝阳离子型絮凝剂STC-g-PAD和

CS-g-PAD。赵凯强等通过开环聚合, 合成具有良

好水溶性的阳离子改性淀粉絮凝剂, 结果表明，电

荷量在0～0.5 mmol时,相对分子质量越大, 絮凝效

果越好。

2.3 复合絮凝剂

由于无机絮凝剂和有机絮凝剂絮凝机理不同，

无机絮凝剂主要靠压缩双电层、吸附电中和作用起

絮凝作用，有机絮凝剂主要靠吸附架桥作用起絮凝

作用，因此，实际生产中往往将二者复配使用，可

以发挥协同效应，提高处理效果。廖钦雄制备了

一种聚合氯化铁-壳聚糖（PFC-CTS）新型复合絮凝

剂, 投加量为40 mg·L时絮凝效果最佳,为污泥高

效减量化处理提供了理论依据。姚彬等采用硅烷

偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷作为硅源，与氯化铝

在碱性条件下合成出新型无机-有机硅铝复合絮凝

剂，该絮凝剂呈现空间网状的密实结构，吸附架桥

[15]

-1

[14]

[13]

[12]

-1

[11]

第51卷第12期杨红丽，等：油田用絮凝剂的研究进展 1761

性能优越。

够实现规模化生产，其发展前景是十分可观的。

3 絮凝剂发展方向

3.1 绿色絮凝剂

近年来，随着人们对环境安全问题的关注，人

们开始研究可降解绿色絮凝剂。这种絮凝剂原料来

源广泛、价格低廉、无毒，且能生物降解。这种絮

凝剂主要有淀粉类、纤维素类、甲壳素/壳聚糖类、

[16]

木质素类、单宁、海藻酸钠等几大类。姜磊等以

绿色化合物壳聚糖和多巴胺为主要原料，设计了绿

色絮凝剂合成的实验教学，产品用于含聚污水的絮

凝处理，达到了污水中有害物的减量化与无害化综

合处理的目的，提升了学生的创新研究意识与实践

[17]

能力。静海伟以花生壳和淀粉为原料,制备了绿色

絮凝剂，在酸性环境下, DMC/花生壳质量比为2,反

应时间5 h, 所研制的絮凝剂在室温酸性环境下具

[18]

有良好的絮凝性能。李佳凤等以天然高分子植物

胶粉为合成原料, 在微波加热条件下改性制得的新

型阳离子生物絮凝剂，对印染废水和洗煤废水具有

很好的处理效果。

3.2 微生物絮凝剂

这是一种新型絮凝剂，主要以生物技术为基础，

从微生物中进行分泌物的提取和纯化，从而获得一

种高效、安全可以实现自然降解的絮凝物质。微生

物絮凝剂也是天然高分子化合物的一种，包含了机

能性蛋白质和机能性多糖类物质，相应絮凝性受染

色体外絮凝遗传基因影响。目前研究中发现的具有

一定絮凝作用的微生物有多种，例如霉菌、细菌、

酵母菌等，微生物产生的絮凝物质分子质量比较轻，

[19]

但是吸附性较强，能够加速沉降。李宁杰等通过

高岭土悬浊液的絮凝活性测定，结合Zeta电位变化

与絮体显微图像，分析了黄孢原毛平革菌

BKMF-1767产生的胞外多糖絮凝剂的絮凝机理，结

果表明，该微生物絮凝剂是通过卷扫作用和吸附架

[20]

桥作用进行絮凝的。魏炜等以稻田土壤、活性污

泥为菌种来源，对絮凝效果最佳的菌株C2进行紫

外诱变，得到一株高效产絮菌C2-5，对高岭土悬浮

液的絮凝效果明显。

现阶段，微生物絮凝剂研制成为研究的重要领

域之一，但是因为这类絮凝剂的研发成本比较高，

所以应用并不多。但是随着相关培养条件的不断改

善，研制成本逐渐降低，微生物絮凝剂的生产价格

也在不断降低，生物活性更强，培养周期更短，能

4 结束语

从研究来看，油田污水处理中，需要用到絮凝

剂，油田污水产生有多种因素，不用的污水中还有

的污染物成分也是不同的，所以在具体絮凝剂使用

中，需要结合具体的污水情况来合理选择，要避免

单一的使用一种絮凝剂。从絮凝剂的研究发展来看，

近年来，绿色环保型絮凝剂的市场应用前景更大，

所以需要继续加大技术研发，缩减生产成本，促进

环保型絮凝剂的大规模生产。

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（下转第1764页）

1764 辽宁化工 2022年12月

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Research Progress of TiO

Photocatalytic Technology

for the Degradation of Printing and Dyeing Wastewater

HE Jing-ru

( School of Municipal and Environmental Engineering, Shenyang Jianzhu University, Shenyang Liaoning 110168, China)

Abstract: TiO

photocatalytic technology has good application prospects in pre-treatment and deep treatment processes of printing

and dyeing wastewater due to its non-toxic, good stability, easy availability of materials and strong oxidation ability. In this article,

the mechanism of TiO

photocatalytic degradation of organic pollutants was explained, different TiO

modification methods in recent

years at home and abroad were reviewed, the effect of TiO

photocatalytic technology in the treatment of dyeing wastewater was

analyzed, and the future application of TiO

photocatalytic technology in degrading printing and dyeing wastewater was prospected.

Key words: Photocatalytic oxidation technology;

Doping;TiO

Modification;

Printing and dyeing wastewater

（上接第1761页）

Research Progress of Flocculants for Oilfields

YANG Hong-li

, HAN Jing

, LUO Wei

, YAN Ru

, MA Quan-quan

（1. Yan’an Vocational＆Technical College, Yan'an Shaanxi 716000, China;

2. Xi'an Vocational and Technical College, Xi'an shaanxi 710077, China）

Abstract: With the acceleration of oilfield production process, the water consumption of oilfield water injection is increasing, the

problem of oilfield wastewater treatment is gradually aggravated. The treatment method of flocculation and sedimentation can

effectively treat oilfield wastewater. In this process, flocculants not only have a direct impact on the effect of oilfield wastewater, but

also determine the subsequent process flow and effluent quality. Therefore, in order to meet the needs of oilfield wastewater changing,

flocculants need to be constantly updated. With the continuous optimization of related research and development technologies,

flocculants have been also developed from a single direction to a diversified direction. The new efficient flocculants have realized the

optimization of flocculation process, and more and more attention has been paid to solving the environmental problems in water

pollution treatment. In this paper, taking oilfield flocculant as an example, the research progress of related flocculants was explored.

Key words: Oilfield water treatment; Flocculating agent; Environment-friendly