Cu-Co复合材料超声催化处理三元复合驱采油废水效能研究

摘要

在能源竞争激烈的时代，石油是一个国家发展至关重要的资源。近年来为提高我国油田石油的采收率，石油业大力推广三次采油技术，导致大量三元复合驱采油废水产生，造成了严峻的环境问题。为了解决传统工艺处理三元复合驱采油废水效率低下以及粘度去除效果差等问题。本课题探究一种高效，快速，清洁的三元复合驱废水处理方法，能够有效去除废水中的粘度，最终使其达到企业废水回用标准。
　　本文以大庆某采油公司三元复合驱废水为研究对象，构建一种新型的石油三元复合驱油区废水处理工艺。研究Cu-Co复合材料超声催化降解聚丙烯酰胺配制废水的效果以及处理实际三元复合驱油废水的最优条件。同时对反应的动力学和机理进行简单探讨。
　　采用化学共沉淀法制备Cu-Co复合材料催化剂，优化催化剂的制备条件，当催化剂n(Cu)/n(Co)为1：1，沉淀剂NaOH的浓度为3 mol/L时催化剂粘度去除效果最佳。通过BET、XPS、SEM等手段对催化剂性质和形貌进行分析，结果表明实验制得的催化剂比表面积为116.463 m2/g，平均孔径3.399 nm。制得催化剂颗粒均匀，属于纳米级催化剂，具有良好的催化性能。
　　利用Cu-Co复合材料超声催化处理聚丙烯酰胺配制废水，采用单因素实验及正交实验优化工艺参数，最佳参数如下：反应时间为30 min，超声功率为300 W，催化剂的投加量为0.20 g，H2O2浓度8 mmol/L，相应的最优去除率可达到88.7%，处理后的PAM配制废水的粘度和水的粘度相当。比较不同体系的氧化能力以及羟基自由基产量，US/H2O2/CAT体系中，由于催化剂以及 H2O2的存在，反应体系中形成非均相类芬顿体系，产生大量的羟基自由基，具有极强的氧化能力。通过UPLC验证了反应体系中聚丙烯酰胺发生了降解反应，生成了新的物质，PAM发生断链反应，其氧化产物是聚丙烯酰胺的低聚体以及丙烯酸。
　　采用Cu-Co复合材料超声催化处理实际三元复合驱废水，发现本工艺对于实际废水粘度的去除也具有较好的效果。利用红外吸收光谱检测反应前后聚丙烯酰胺的变化，验证了聚丙烯酰胺在体系中发生了断链反应。使用 GC-MS分析处理前后的实际废水水样，实验结果表明有机物被降解，生成了新物质。
　　本研究中的Cu-Co复合材料超声催化工艺是一种新型的三元复合驱采油废水处理技术，处理效率高且绿色清洁，具有较好的应用潜力。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究目的和意义

1.2三元复合驱采油废水简介

1.3超声水处理技术的发展研究现状

1.4非均相催化剂的发展研究现状

1.5课题主要研究内容和技术路线

第2章 实验材料与方法

2.1 实验试剂及设备

2.2 实验用水情况

2.3 实验方法

2.4 分析方法

第3章 催化剂的制备、优选及表征

3.1 引言

3.2 催化剂制备

3.3 催化剂的优选

3.4 催化剂的表征

3.5本章小结

第4章 Cu-Co复合材料超声催化处理PAM废水

4.1 引言

4.2单因素实验研究

4.3正交实验

4.4 反应体系氧化能力探究

4.5 超高效液相色谱分析PAM降解

4.6催化剂稳定性研究

4.7本章小结

第5章 Cu-Co复合材料超声催化处理实际废水

5.1引言

5.2实际废水处理情况分析

5.3红外吸收光谱的测定

5.4气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析

5.5效益分析

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢