川中气田卤水处理中钙镁沉淀的絮凝剂研究

Posted 2023-01-12 絮凝

篇首语：不畏过往，不惧将来。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了川中气田卤水处理中钙镁沉淀的絮凝剂研究相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

为综合利用气田卤水，最有效的方法是卤水制盐。但川中气田卤水含有较高质量浓度的钙镁离子。为防止制盐工艺中蒸发浓缩设备结垢，一般是预先将其沉淀除去。由于钙镁沉淀的颗粒太细、沉降时间较长，已严重影响了制盐的生产效率，故需要采用沉淀絮凝法来解决，关键是恰当地选择及使用性能优良的絮凝剂。为此，以沉降时间和水体浊度为指标，通过模拟卤水，研究了絮凝剂对其钙镁沉淀的絮凝性能。结果表明，阴离子聚丙烯酰胺在25℃、最佳用量50mg/L及搅拌速度500r/min时，沉淀的沉降时间最短，水体浊度最低。
引言
在四川中部气田，一些气井生产常伴生有盐含量高的卤水，是四川得天独厚的液态矿产资源。目前对其进行开发利用，主要是用于制盐。但这些卤水也含有较高浓度的钙、镁离子，制盐工艺中蒸发浓缩设备容易结垢，由此会导致严重的设备故障和腐蚀问题，为防止此负面效应，一般是预先将钙、镁离子除去[3-4]。目前，国内外对一般水处理中所用絮凝剂的研究较多，种类已有无机絮凝剂、有机絮凝剂、生物絮凝剂和复合型絮凝剂等[5-9]，而对盐卤水处理中所用絮凝剂的报道甚少。本文针对川中气田的盐卤水，选择了一种聚合物絮凝剂，评价了其絮凝钙镁沉淀的应用效果。
1 实验部分
1.1 仪器及药品
主要仪器为WGZ-200型散射光浊度仪，上海昕瑞仪器仪表有限公司制造。
主要药品有：
实际盐卤水，遂宁大英盐业公司提供，其主要成分及含量见表1；聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)、阴离子聚丙烯酰胺(APAM)三种工业级絮凝剂，成都益盛环境工程科技有限公司生产；硫酸钠、氯化镁、无水氯化钙、氯化钠、碳酸钠、氢氧化钠等分析纯化学药品，成都科龙化工试剂厂出品。

1.2 实验方法
使用模拟卤水和实际卤水进行沉淀絮凝实验，其中模拟卤水按表1中主要指标配制。取模拟或实际卤水100mL，先加沉淀剂碳酸钠或氢氧化钠，再加絮凝剂，搅拌后静置沉降，考察表观沉降速度和澄清度，记录沉降20mL所用时间并取上层清液测浊度，以此评价应用效果。
2 实验结果与讨论
2.1 聚合物絮凝剂的选择
实际生产中，已使用无机絮凝剂，但效果并不好。本文首先选用了原料来源广的聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)、阴离子聚丙烯酰胺(APAM)三种应用非常广泛的聚合物絮凝剂来开展对模拟卤水进行钙镁沉淀的絮凝实验，结果见表2。
由表2可见，同等条件下以APAM絮凝沉淀的效果最好，表现为其沉降时间短、水体浊度低，这可能在于APAM是阴离子有机聚合物，其分子所带电性正好与钙镁沉淀颗粒的相反，起到吸附沉淀颗粒和降低其电位的双重作用，从而使沉淀颗粒易于絮凝沉降。因此，确定APAM作为卤水处理中钙镁沉淀的絮凝剂。

2.2 不同条件对APAM絮凝效果的影响
絮凝剂的使用效果不仅与自身成分有关，还与其用量、絮凝时搅拌速度和温度等有关[13-14]。
2.2.1 APAM的投加量
在室温下，固定转速为500r/min，测定模拟卤水在添加不同质量APAM时的沉降时间和浊度，结果见表3。

由表3可得：
(1)投加量在50mg/L时，APAM的絮凝效果最好，故确定50mg/L为APAM的最佳用量。其中，水体浊度随APAM投加量的增加而先减后增，这可能是因为APAM投加较少时不足以使沉淀颗粒全部沉降；
(2)当投加到一定量时，絮凝能力达到极限；
(3)继续加大投加量，多个APAM分子同时吸附在一个沉淀颗粒上而对其起了保护稳定作用。
2.2.2 搅拌速度
在室温下，固定APAM的投加量为50mg/L，测定模拟卤水在不同搅拌转速时APAM的絮凝效果，如表4所示。
由表4可知，搅拌速率慢，因使絮凝剂分散不均而不利于捕集沉淀颗粒，故絮凝效果较差。考虑到现场操作成本等因素，本文确定500r/min为絮凝的适宜搅拌速率。

(3)温度的影响
固定APAM的投加量为50mg/L、搅拌速度为500r/min，测定模拟卤水在不同温度下的絮凝效果见表5。

从表5可见，温度升高，絮凝效果变差，这可能与絮凝作用下沉淀颗粒的分散与聚集的相互强弱有关。本文选用25℃作为适用的絮凝温度。
2.3 APAM对实际卤水的处理效果
取以上最佳用量、适宜搅拌速率及温度等，考察APAM在实际卤水处理中絮凝钙镁沉淀的效果见表6。
由表6可得，APAM对实际卤水也有较好絮凝效果，这与前述结果基本一致，说明该絮凝剂有较好的实用性。

3 结论
(1)对川中气田卤水制盐处理中钙镁沉淀，可选用阴离子聚丙烯酰胺作絮凝剂。
(2)在25℃时，絮凝剂的最佳用量为50mg/L，搅拌速度为500r/min，此时沉淀颗粒的沉降时间最短、水体浊度最低。