聚表剂驱采出水水质特性及处理技术研究

以聚表剂驱采出水为研究对象,开展了水质特性分析及现场水处理试验研究。研究结果表明:采出水中聚表剂质量浓度在312~656 mg/L之间,粘度在1.2~2.4 m Pa·s之间,Zeta电位在-27.0~-22.0 m V之间,粒径小于或等于10.0μm的油珠占35%以上;其油水分离难于聚驱采出水,静置沉降16 h后,水中油的质量浓度降至100 mg/L以下。传统的连续流两级沉降除油工艺累计运行24 h,出水中油的平均质量浓度为107.9 mg/L;序批流沉降除油工艺能够实现累计运行22 h内出水油的质量浓度在96 mg/L以下,处理效果优于传统的连续流两级沉降工艺。     

采出水中模拟悬浮颗粒沉降规律研究

采用已知大小的碳酸钙固体颗粒模拟新疆油田采出水中的悬浮颗粒,研究了颗粒沉降规律及影响因素,实验结果表明,影响颗粒沉降的主要因素是絮凝剂,其次是p H值和离子强度。低浓度絮凝剂(20 mg/L)存在条件下,颗粒沉降速率及沉降效率即有显著提高,浓度越大,效果越明显;随着p H值的增大,颗粒沉降速率及沉降效率同样有明显提高;低矿化度条件下(500 mg/L),颗粒沉降速率几乎无变化,矿化度达到2 000mg/L时有较为明显提高;钙镁离子浓度的影响等同于矿化度的影响;聚合物整体上会促进颗粒的沉降,达到净化效果,但由于聚合物溶液存在一定粘度导致颗粒沉降规律变化较为复杂。     

碳化硅浓悬浮体的分散特性和流变性研究

通过对碳化硅粉体在有机单体介质中的Zeta电位，分散剂用量和浓悬浮体的粘度等的测试及其沉降试验，详细研究了粒径分布较宽的碳化硅粉体（0.2-250μm)的胶体分散特性，沉降行为以及浓悬浮体的流变行为。结果表明，选用适量的分散剂四甲基氢氧化铵可使SiC颗粒的Zeta电位绝对值提高近20mV，调整浆料pH至11．9附近可制备出固相体积分数高达70％的SiC浓悬浮体。该浓悬浮体中粗细SiC颗粒间能达到一稳定的分数，悬浮粒子不会产生明显地沉降，其流变行为符合Quemada模型。     

固体颗粒对油水界面性质及乳状液稳定性的影响

采用界面张力仪、表面粘弹性仪和Zeta电位仪,研究了固体颗粒对胜利原油油水界面性质及乳状液稳定性的影响。结果表明,固体颗粒的存在使得油水界面张力及界面剪切粘度增加,O/W型乳状液的稳定性增加,而且随固体颗粒浓度增加,乳状液稳定性增强;在0.21~500μm范围内,固体颗粒粒径减小,其与原油形成的O/W乳状液稳定性增强,乳状液内部油珠表面Zeta电位负值增加。     

聚丙烯酸钠调控硫酸钡形貌及粒度分布的研究

以聚丙烯酸钠(PAAS)为调控剂,采用化学沉淀法在室温下合成了亚微米级硫酸钡。采用扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度分析仪、X射线衍射(XRD)仪对硫酸钡微粒的形貌、粒度分布和结构进行表征。研究了PAAS加入量对硫酸钡颗粒形貌和粒度分布的影响。以硫酸作为沉淀剂时,当PAAS加入量为硫酸钡理论产量的1.0%(质量分数)时,得到平均粒径为0.5μm的球形硫酸钡颗粒,并进一步探讨了PAAS的作用机理。Zeta电位测定结果显示,PAAS吸附到硫酸钡颗粒表面,翻转了颗粒表面的电性,使其带有较强的负电性。提出了硫酸钡颗粒固体-溶液界面的双电层模型。以硫酸铵作为沉淀剂时,副产物氨水(NH3·H2O)电离出的氢氧根(OH-)减缓了表面吸附层变薄的趋势,当PAAS加入量为硫酸钡理论产量的0.4%(质量分数)时,获得平均粒径为0.45μm的硫酸钡颗粒。     

催化裂化油浆固含量测定及组成分析

采用灰分法、过滤法、离心法测量了某重油催化裂化装置外甩油浆的固体颗粒含量,对几种方法在固含量测定方面的结果差异进行对比分析。实验结果表明,离心法测量的固含量约为2850μg/g,介于灰分法和过滤法之间。离心法结果显示,油浆中重组分与细粉颗粒存在较强的吸附作用,分离中能否准确得到焦粉是造成结果差异的主要原因。离心法耦合后续焙烧能够分离获得油浆中一定量的催化剂细粉颗粒,通过激光粒度仪、元素分析仪、XRD、BET、SEM-EDS等手段对分离得到的固体颗粒以及初始FCC催化剂进行了表征。FCC催化剂粒径集中在32～120μm之间,为规则的球形分布,油浆中的固体颗粒呈不规则的块状分布,粒径在0.4～40μm之间,其中催化剂细粉的粒径在1～30μm之间;催化裂化油浆中的固体颗粒组成主要有催化剂细粉、焦粉和碱金属K、Ca、无机盐和金属元素Sb、Fe等。     

膜技术在油田采出水处理中的应用研究

采用无机陶瓷膜处理设备处理宝浪油田采出水,研究结果表明:处理后的采出水完全能满足宝浪油田注水的水质要求。产出水中的悬浮物含量小于1mg/L。0.1μm膜处理后的采出水中悬浮物含量平均值为0.417mg/L,粒径中值小于1μm;0.2μm膜处理后的采出水中悬浮物含量平均值为0.57mg/L,粒径中值小于1.5μm;产出水中油含量低于检测限;膜清洗周期为85个小时;清洗方法简单;膜通量的恢复率为99.93%。     

表面活性剂对黏土悬浮稳定性影响研究

通过Turbiscan稳定性分析仪测得的稳定性常数(TSI-1)比较不同驱油剂质量浓度下黏土矿物的悬浮稳定性,结果表明表面活性剂对黏土悬浮稳定性影响最大。通过不同驱油剂体系下表面活性剂在黏土矿物表面的吸附变化和黏土矿物表面Zeta电位的变化,分析三元复合驱采出水中黏土矿物的稳定机理。结果表明,采出水中表面活性剂在黏土表面的吸附为Langmuir型吸附;随聚合物、碱质量浓度增大,表面活性剂在黏土表面的吸附量降低、黏土矿物表面Zeta电位绝对值增大,但碱、聚合物对表面活性剂吸附量的影响较小;采出水中三元驱油剂的存在增强了黏土矿物的悬浮稳定性。     

污水悬浮颗粒Zeta电位测量

Zeta电位,又叫做电动电位或电动电势,是对颗粒之间相互排斥或相互吸引力的强度的度量,其数值与胶态分散的稳定性相关,是表征胶体分散系稳定性的重要指标。油田污水中含有各种机械颗粒杂质以及油污等悬浮物,广泛采用最为经济的絮凝沉淀法予以清除。为了解悬浮物聚集沉降的难易程度,测定污水中悬浮物颗粒的Zeta电位,为絮凝剂的选择提供重要依据。     

集输系统化学助剂对特低渗透油田采出液乳化稳定特性影响

以界面张力、Zeta电位、粒径中值和脱水率、透光率为指标,考察了延长某特低渗透油田原油集输系统的多种杀菌、缓蚀剂、返排工作液对原油乳化稳定性、混凝处理效果的影响。结果表明,采出液随着杀菌剂1227、异噻唑啉酮SW-201、缓蚀剂SW-102和压裂返排液浓度的增加,油水界面张力逐渐降低,Zeta电位值增大,悬浮颗粒粒径中值变小,对原油破乳脱水速率、混凝沉降处理均有不利影响,处理难度加大。     

助凝助沉剂在矿山酸性废水处理中的试验研究

以某铜矿山酸性废水为处理对象,综合运用Zeta电位、粒度分析等方法对助凝助沉剂加速絮凝物沉淀的机理进行研究.试验结果表明,废水pH=8.0,阳离子型高分子絮凝剂PAM的投加量为1.6mg/L,助凝助沉剂用量为2.5g/L时,可以取得较好的絮凝沉淀效果,沉淀速度较快,沉淀物粒径较大.     

电泳沉积用羟基磷灰石稳定悬浮液的制备

研究了羟基磷灰石粉体粒径、粉体预烧温度、陈化时间、分散溶剂、悬浮液固含量对羟基磷灰石悬浮液稳定性的影响,通过测定Zeta电位,吸光度等参数表征悬浮液稳定性,对悬浮液电泳沉积的涂层进行SEM表面形貌及粘结-拉伸结合强度的表征.结果表明:悬浮液颗粒越小,Zeta电位越高;对羟基磷灰石粉体预烧800℃,Zeta电位明显提高,且有利于涂层与基体的结合;悬浮液陈化48 h后,颗粒荷电性最佳,可得致密均匀的涂层;以乙二醇为分散溶剂可制备稳定的悬浮液,但乙醇溶剂更有利于涂层的电泳沉积;悬浮液固含量控制为20g/L时,涂层质量较好.     

加压碳化体系对纳米碳酸钙粒度和分散性的影响

利用加压碳化体系制备粒径均一、高分散性纳米碳酸钙材料。考察氢氧化钙浓度、表面活性剂添加量、反应温度、CO2压力对制备纳米CaCO3粒子尺寸和分散程度的影响,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、Zeta电位和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对制备的纳米碳酸钙粒子进行表征。结果表明,最优加压碳化反应条件是Ca(OH)2质量浓度为2%、表面活性剂添加量为3%(占碳酸钙理论产量的百分比)、反应温度为40℃、CO2压力为6 MPa,所得立方形碳酸钙平均粒径为117 nm,晶型为方解石型碳酸钙。碳化反应加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)使CaCO3表面形成的正电荷增大至+37.7 mV并高于标准值30 mV,表明制备的CaCO3产品具有良好的分散性且稳定。通过FT-IR和Zeta电位对CTAB改性前后CaCO3纳米粒子进行表征,探讨了CTAB对合成纳米CaCO3分散性的影响机理,为纳米碳酸钙制备提供了一种新的方法。     

表面活性剂对水性油墨胶体稳定性的影响

对阳离子、阴离子、两性和非离子表面活性剂对水性油墨胶体稳定性的影响进行了探讨。结果表明:(1)在水性油墨胶体溶液中加入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)浓度为0.14 mmol/L时,Zeta电位由初始的-37.9 mV变为12.7 mV;当CTAB浓度为0.86 mmol/L时,Zeta电位上升到34.1 mV。pH对CTAB的作用效果有较大影响,当CTAB浓度为0.5 mmol/L时,将体系pH从初始值3.3调节至11.7,Zeta电位相应地从38.6 mV降至23.7 mV,炭黑粒子的平均粒径最大增加值达13 nm。(2)加入十二烷基磺酸钠(SDS)的浓度为1 mmol/L时,Zeta电位达到-38.2 mV,而炭黑粒子的平均粒径下降了2 nm。(3)加入椰油酰胺丙基氧化胺(CAPO)的浓度为0.01 mol/L时,Zeta电位在体系pH约为6.0时达到等电点;体系pH为3.2时,Zeta电位达到最大值28.5 mV,炭黑粒子平均粒径最大增加幅度为9 nm。(4)加入脂肪醇聚氧乙烯(7)醚(AEO-7)的浓度为0.1 mol/L时,体系Zeta电位从-37.9 mV变为-16.3 mV,炭黑粒子平均粒径从初始的154 nm增至240 nm。加入AEO-9得到与AEO-7相同的影响趋势。     

碳酸钙疏水改性及性能表征

采用单一改性剂油酸、硬脂酸、二甲基硅油及复合改性剂对碳酸钙颗粒进行疏水改性。介绍了改性碳酸钙的作用机理。探讨了改性剂种类和加入量对碳酸钙颗粒表面疏水程度的影响,并通过活化度表征疏水程度。采用红外光谱仪表征改性前后碳酸钙的结构,说明改性剂被引入到了碳酸钙颗粒表面上;采用Zeta电位仪测定改性前后碳酸钙随pH变化的Zeta电位,得知改性碳酸钙的Zeta电位受pH影响比较大;采用激光粒度仪测定改性前后碳酸钙的粒径,得知改性碳酸钙比未改性碳酸钙的平均粒径小,且其分散稳定性要优于未改性碳酸钙。该研究也提供了随改性剂种类和加量变化来调整颗粒表面疏水程度的方法,有一定实际意义。     

Variation of particle size and its distribution during the synthesis of silicalite-1 nanocrystals

Recent studies imply that the external surface area of the nanozeolite product may, at least in some cases, be related to the average size of the particle population participating in aggregative nucleation, a population which itself is a product of aggregation of even smaller primary nanoparticles. This possibility puts more importance on our understanding of the variation of particle size and its distribution during the crystallization of zeolite nanoparticles. Variation of the particle size and PSD during nanoparticle silicalite-1 crystallization was followed with respect to time by a laser light scattering device with a scattering angle of 173°, for several starting synthesis compositions. Effects of varying TPAOH and water contents in the starting synthesis mixtures on the variation with time of the particle sizes and PSDs, especially across the two distinct aggregation events, were investigated. The products were also analyzed by XRD and AFM. Parallel to the decrease in the average particle size of the final product population with increasing alkalinity and organic template content, its PSD was observed to become narrower too. A reversal in the dependence on TPAOH content, of the average size of the population formed by aggregation, with respect to that of the population participating in aggregation, was observed across both aggregation events, implying that smaller particles aggregated to form larger particles, while larger particles aggregated to form smaller particles during these processes, and this was also seen from the AFM images, to be reflected to the surface features of the final product particles.     

聚合物驱含油污水的聚集特性研究

通过测定聚合物驱含油污水中油珠、絮体及Zeta电位的大小,研究了污水油含量、固体悬浮物含量、聚合物浓度对油珠及悬浮物的亚微观聚集形态、表面电荷及污水稳定性的影响。结果表明,随聚合物浓度或油含量的增加,污水中的油珠、絮体均有变大的趋势;随固体悬浮物浓度的增加,污水中的油珠、絮体不仅有变大的趋势,且大尺寸的絮体数量显著增加。聚合物浓度对带电颗粒的Zeta电位有显著的影响,聚合物浓度越高,带电颗粒的Zeta电位绝对值越高。表明聚合物是聚合物驱采油污水处理低效的原因。     

Surface Chemical Composition of Size-Fractionated Urban Walkway Aerosols Determined by X-Ray Photoelectron Spectroscopy

Most aerosol chemical characterization studies to date involve bulk particle analysis. The surface chemical and physical properties of aerosol particles have rarely been analyzed, despite the particles’ potential health impacts and interactions with gas in the atmosphere. Aerosol particles ranging from 0.056 to 10 μm in size collected using a 10-stage impactor sampler from a busy walkway in a downtown area of Hong Kong were analyzed using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), a technique providing both elemental and chemical state information about the particle surfaces. Six key elements were detected: nitrogen (N), sulfur (S), calcium (Ca), silicon (Si), oxygen (O), and carbon (C). Carbon was the dominant species on the surfaces of all particles regardless of their sizes. A higher carbon concentration was found on the surfaces of the 0.056–0.32 μm particles. The N, Si, Ca, and O concentrations were higher on the surface of the 3.2–10 μm particles than in the smaller size fractions. Sulfur was mainly found on the surface of the 0.32–1.8 μm particles. High-resolution scans of C, N, and S were obtained to provide chemical state information about these elements. Aromatic C-H and aliphatic C-H were found to be the major carbon chemical states. Fullerenic carbon was detected on the surfaces of the finest (0.056–0.32 μm) particles. Oxygen- and nitrogen-containing organics were found on the surfaces of the 0.32–1.8 μm particles. Sulfur was present in the form of sulfates as expected. Ammonium salts, amide, and nitrate were found to form especially on the surfaces of aerosol particles in the nucleation, accumulation, and coarse modes, respectively. Silicates and carbonates were only discovered on the surfaces of coarse-mode particles (3.2–10 μm). The results suggest that both the chemical elements and their chemical states were significantly dependent on the size of the aerosol particles.

Copyright 2013 American Association for Aerosol Research     

环境因素对纳米银体系稳定性的影响

为了提高纳米银抗菌剂在储存和运输过程中的稳定性，延长产品有效期，以通过苯扎溴铵为保护剂、硼氢化钠为还原剂制备的纳米银溶液为对象，分别在不同温度、紫外光照和初始pH条件下储存不同时间，期间以紫外-可见光谱和动态光散射法研究纳米银溶液粒径和Zeta电位的变化情况。结果表明，随着存储温度的升高，纳米银胶团更容易发生团聚，导致溶液稳定性降低；纳米银溶液经受紫外光辐照后，会出现粒径增加但Zeta电位绝对值降低的现象；提高纳米银溶液初始pH不利于胶体体系的稳定性，而降低初始pH有助于提高胶体体系稳定性。总之，为了提高纳米银溶液在存放过程中的稳定性，可以采取降低环境温度、避光和酸化等措施。本研究所得结果可作为纳米银溶液生产、运输和储存时选择合理工艺参数和材料的依据。     

环境因素对纳米银体系稳定性的影响

为了提高纳米银抗菌剂在储存和运输过程中的稳定性,延长产品有效期,以苯扎溴铵为保护剂、硼氢化钠为还原剂制备了纳米银溶液,分别在不同温度、紫外光照和初始pH条件下储存不同时间,以UV-Vis光谱和动态光散射法考察了纳米银溶液粒径和Zeta电位的变化情况.结果表明,随着储存温度的升高,纳米银胶团更容易发生团聚,导致溶液稳定性降低;纳米银溶液经紫外光辐照后,会出现粒径增加,Zeta电位绝对值降低的现象;提高纳米银溶液初始pH不利于胶体体系的稳定性,而降低初始pH有助于提高胶体体系稳定性.因此,可采取降低环境温度、避光和酸化等措施来提高纳米银溶液在储存过程中的稳定性.