污水中驱油聚合物降粘降解分析研究

摘要

目前大庆油田配制的聚合物粘度达不到理想效果，引起聚合物粘度下降主要因素包括矿化度、金属离子、温度、时间、氧化等。目前粘度测量方法通常使用粘度计进行测定，该方法只能从宏观上分析聚合物粘度变化，却不能解释粘度下降的根本原因。聚丙烯酰胺含有酰胺基，在紫外光照射下可以产生跃迁，因此可通过紫外分光光度法分析官能团变化，进而从分子结构变化的角度解释驱油聚合物粘度下降的原因。建立紫外分光光度法分析驱油聚合物粘度影响因素，并利用高效液相色谱测定超声、氧化后驱油聚合物降解产物，这对聚合物的现场配制方法和高效能聚合物的研发具有重要意义。
　　 聚丙烯酰胺在水中自身发生水解，部分酰胺基水解为羧基。本文通过紫外分光光度法和粘度计对比测定，结果表明加入金属离子后溶液吸光度下降，说明金属离子与羧基结合加快了聚丙烯酰胺的水解同时生成羧酸盐，酰胺基数量减少，证明聚丙烯酰胺发生卷曲的事实。和文献报道“加入金属离子后，使得负电荷排斥作用力减小，聚丙烯酰胺发生卷曲，从而粘度下降”相一致。通过对比分析不同金属离子对聚丙烯酰胺的影响，发现价态不同使得聚丙烯酰胺溶液的吸光度下降幅度不同，结果显示三价金属离子使聚丙烯酰胺溶液吸光度下降的幅度大于二价金属离子对其影响且大于一价金属离子对其影响，可见高价态金属离子对聚丙烯酰胺作用力更大，对其粘度影响更大。通过阅读大量文献，结果表明高浓度聚丙烯酰胺不受阴离子影响，而通过本实验，发现在低浓度时，不同阴离子对聚丙烯酰胺溶液粘度影响有一定区别，具有氧化还原性阴离子比一般阴离子对其影响更大。
　　 为了更好的达到驱油效果选择最佳聚合物，本文还选取两种分子量不同的阴离子型功能聚合物，利用紫外分光光度法分析各种因素对功能聚合物的影响。对比发现，功能聚合物在抗盐、氧化、超声等因素影响下比聚丙烯酰胺更好，因此在选择驱油聚合物时，应选择抗盐、抗氧化、抗机械搅拌的功能性聚合物。
　　 本文利用高效液相色谱分析超声氧化后驱油聚合物链改变情况。结果表明超声后有丙烯酰胺单体产生并且浓度不断增加且有新物质生成，说明部分链已经发生了断裂，聚合物分子部分分子链断裂，使得聚合物粘度下降。通入臭氧和硫化钠后，观察发现，驱油聚合物结构发生了改变，聚合物被氧化为单峰说明驱油聚合物抗氧化能力较弱。研究结果表明，功能聚合物较聚丙烯酰胺更具有抗剪切作用。
　　 综上所述，UV法和高效液相色谱法可以从结构上解释聚合物粘度下降和降解的根本原因，该方法简单、快速，因此为聚合物的配制，高效能聚合物选取和研发提供理论依据。