在含聚廢水的處理過程中,大部分研究人員關注的焦點是解決乳化油的破乳問題。BiaoW等和大批研究人員發現,絮凝和破乳在去除穩定的乳化油滴時至關重要,破乳是進行油水分離的有效措施,從這些研究中我們可以發現,在進行含聚廢水的處理過程中,從機理角度入手研究開發油水分離的工藝是最科學的做法。但是目前含聚廢水的破乳機理仍未完全被認知,還沒有一項工藝可以適合所有水質狀況的廢水。
經過對大量參考文獻的總結發現,堿、表面活性劑和聚合物對油滴的Zeta電位、油水界面張力、乳化液黏度、界面剛性等的影響是研究的重點。其中ShuboD等發現聚合物可以增加采出水的粘度,因此降低油滴的上升速率。在聚合物濃度低于200mg/L時,含油量隨聚合物濃度增高而降低,隨后再增加聚合物濃度,含油量上升;在整個過程中粘度一直隨聚合物濃度升高而增加。這表面雖然聚合物增加了乳化液的穩定性,但是仍有助于油水分離,原因是由于聚合物的絮凝作用。他們還發現表面活性劑可以持續增加乳化液的含油量,直到達到穩定狀態。在堿濃度達到200mg/L之前有助于油水的穩定,增加含油量,隨著堿濃度的增加,含油量降低。
從微觀方面分析,隨著堿濃度的增加,界面張力持續降低,然而聚合物濃度對界面張力的影響甚微,表面活性劑在400mg/L之前,可以迅速降低界面張力,隨后不在產生明顯變化;然而對于Zeta電位,聚合物可以持續降低Zeta負電位,表面活性劑在200mg/L之前迅速降低Zeta負電位,隨后不再產生明顯降低。而堿濃度在400mg/L之前可以降低Zeta負電位,隨后呈上升趨勢,這可能是由于開始堿和采出水中的酸性物質產生類表面活性劑物質,之后增加是由于壓縮雙電層作用;聚合物和表面活性劑可持續增強油水的界面剛性,在堿濃度達到200mg/L之前,增加界面剛性,隨后呈降低趨勢。具體聯系污水寶或參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。
由此看出,表面活性劑是產生油水乳化的重要原因,它可以降低油水界面張力和Zeta,增加界面剛性,使得油水乳化液更加穩定。聚合物主要在低濃度增加采出水粘度產生負面效應,在高濃度下的絮凝作用產生正面作用。而堿在低濃度下與水中酸類物質反應產生類表面活性劑,增加負電荷密度并增加界面剛性,產生負面效應,而高濃度下的負電荷密度和界面剛性均降低。
ZhangR等作了相同的研究,發現了相似的規律,并采用破乳劑,取得較好的處理效果;BiaoW等另外對粘彈性系數做了研究發現,堿和表面活性劑有助于降低粘彈性系數,而聚合物對其影響甚微。此外,還采用一種堿性泥漿的浸出液作為破乳劑促進了油滴的聚結上浮,處理水滿足油田回注水標準。
由于CO2采油技術的發展,油田采出水中溶解有大量CO2,使得采出水的水質產生新的變化。一方面pH下降,造成采出水呈酸性水;另一方面,鈣、鎂、鐵離子及碳酸根、碳酸氫根的變化明顯。通入CO2產生的固體顆粒是Fe(OH)3,并伴有其他的雜質;隨著CO2壓力的增加,產生的固體顆粒粒徑先由小變大并出現兩極分化,后均勻化,分散度先減小后增大。固體顆粒的含量及大小直接影響油水的乳化程度及乳狀液的穩定性。pH對于油水乳化液的影響表現在對表面活性劑的影響。Chin-MingC等分別對含有兩種表面活性劑的乳化液進行pH影響研究,發現pH對TritonX-100這種非離子表面活性劑的影響甚微,而對TritonSP-190的影響比較顯著。文中指出pH可以阻止TritonSP-190表面活性劑的表面活性,因而加劇了油滴的聚結上浮。APinotti等對食品乳化液進行研究,發現絮凝階段,pH可以影響絮凝劑的絮凝效果。
綜上所述,若從機理方面研究油田采出水處理工藝,可以從Zeta電位、界面張力、粘度、界面流變性、界面剛性等角度入手,進而通過測定乳化液處理后剩余含油量來評估乳化油的穩定性。