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油田污水精细过滤腹膜材料粉煤灰改性研究
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摘要
粉煤灰为腹膜材料的精细过滤装置处理油田污水时,粉煤灰中含有的CaO、MgO等成分易导致滤后水结垢,影响油田回注水的品质。为此,本课题设计了一套完整的粉煤灰改性工艺,并对粉煤灰进行改性实验研究。
     在研究粉煤灰的理化性质和粉煤灰中成分盐酸浸出热力学反应的基础上,提出了酸溶除杂——碱热合成沸石的改性方法,即:在初步实验的基础上,通过HCl溶解粉煤灰中的杂质成分,然后通过碱热合成法,使得粉煤灰沸石化,从而实现粉煤灰的改性。通过改性后粉煤灰助滤过滤实验,并对滤后水进行结垢预测,结果显示改性粉煤灰不但没有增加滤后水中的Ca~(2+)、Mg~(2+)等结垢离子,还使得这些离子含量有所降低,粉煤灰改性比较成功。
     通过实验对影响酸浸除去粉煤灰中杂质成分的因素进行了研究,主要包括:酸浓度、液固比、酸溶温度和酸溶时间。确定了粉煤灰酸溶实验最佳参数:酸浓度为2.5mol/L,液固比为4:1mL/g,酸溶温度为90℃和酸洗时间为1h。并进一步研究了改性粉煤灰对Ca~(2+)的吸附特性,结果显示:改性粉煤灰对Ca~(2+)有较好的吸附能力,即使中性条件下表观吸附量也可达到55.60 mg/g,并且吸附速度相当快,20 min即可达到平衡。
     为了使改性后粉煤灰作为腹膜材料在污水处理中能取得最佳过滤效果,进行了改性粉煤灰过滤特性实验,确立了最佳的预涂参数,即在粉煤灰粒径范围为15 m~20 m、预涂厚度为2.5mm和过滤速度为预涂速度的2倍的条件下,粉煤灰预涂层过滤特性曲线最好。
     论文研究成果不仅对于降低腹膜材料成本具有巨大经济意义,并且实现了以废治废、环保节能的目的,获得巨大的社会效益与环境效益。
When oilfield sewage is filtered by precision filter coating with fly ash, filtered water is easily scaled due to CaO and MgO contained in fly ash, and affects qulity of injection water. In order to deal with this problem, the project designs a complete suite of fly ash modification technology, and carries out fly ash modification experiment.
     Base on research of physicochemical property of fly ash and thermodynamics reaction of HCl and fly ash, the project carry out acid-soluble and alkali-heating modifcation mothed. on the basis of experiments, use HCl dissolve impurity composition contained in fly ash, and then change fly ash into zeolite by alkali-heating method, and realize the modification of fly ash. The scaling prediction result of oilfield sewage filtered by modified fly ash indicated that calcium and magnesian ions contents in filtered water decreased instead of increase, which proved that the modification method of fly ash is success.
     This article mainly researched influence factors of removing impurity elements contained in fly ash, such as: acid concentration, solid-to-liquid ratio, acid-soluble temperature and acid-soluble time, and confirmed that the best parameters: acid concentration is 2.5mol/L, solid-to-liquid ratio is 4:1, acid-soluble temperature is 90℃and acid-soluble time is 1h. And research on adsorption characteristic of modified fly ash to calcium ion was carried out, and the result indictated that modified fly ash has preferable adsorption ability to calcium ion, even if in neutral condition adsorption amount can reach to 55.60 mg/g, and adsorption speed is very fast and would reach equilibrium in 20min.
     In order to acquire the best filtering effect when the modified fly ash is used to precoating material to deal with oilfield sewage, filtration characteristics experiment of modified fly ash is carried out, and the best precoating parameters are confirmed, when grain diameter scale of the fly ash is from 15 m to 20 m, precoating thickness is 2.5mm and filtration speed is twice than precoating speed, filtration characteristics curve shape of fly ash is best.
     The research results not only lower cost of filter aid and have great economic significance, but also have achieved goal of using waste treat waste and save energy and protect the environment, and aquired great social and enviromental benefit.
引文
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