[發(fā)明專利]一種丙烯酰胺聚合物降解的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210571506.9
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN102977237A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設計）人: 譚業(yè)邦;辛海鵬;殷碩
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C08F20/56
• 分類號: C08F20/56;C08F8/50
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王緒銀

技術領域

本發(fā)明涉及一種丙烯酰胺聚合物的降解方法，屬于環(huán)境保護技術領域。

背景技術

目前，丙烯酰胺聚合物廣泛應用于三次采油中，在石油采出過程中，一部分丙烯酰胺聚合物隨原油被采出，這部分丙烯酰胺聚合物粘度比較大，降解困難，目前尚無有效方法對其進行處理，導致其在地面大量堆積，既占用大量空間，又對環(huán)境造成嚴重污染。近年來為處理這些高粘度丙烯酰胺聚合物，研究者采用機械降解、熱降解、生物降解和化學降解等方法進行了廣泛研究。

在這些降解類型中，機械降解的機理是外界施加的機械能傳遞給聚合物分子鏈時，在聚合物分子鏈內產生內應力，當此應力能足以克服C-C鍵斷裂的活化能時，導致聚合物分子鏈斷裂，形成聚合物鏈自由基，進而引發(fā)聚合物自由基化學反應，使聚合物的分子量和分子結構發(fā)生變化。為使傳遞給聚合物分子鏈的機械能產生的內應力足以克服C-C鍵斷裂的活化能，機械降解需要較高的剪切速率，一般在低于4000S^-1前不能引起明顯降解，只有當剪切速率大于5000S^-1時才會發(fā)生大幅降解，耗能高且對裝備要求較高。

熱降解是丙烯酰胺聚合物在熱作用下化學鍵的斷裂，在升溫過程中，聚合物發(fā)生了水解反應，其水解程度逐步增加，然后反應趨向于穩(wěn)定。在室溫條件下，丙烯酰胺聚合物水溶液比較穩(wěn)定，溫和地升溫就會出現明顯的聚合物降解現象。然而熱降解需要在50℃以上才能有明顯的降解效果，溫度越高降解耗時越短，降解溫度高則耗能高，降解溫度低則耗時長。

生物降解的研究中，丙烯酰胺聚合物可被作為營養(yǎng)物質，被微生物作為營養(yǎng)物質利用，從而達到鏈斷裂的目的。目前的研究表明主要是丙烯酰胺聚合物中的酰胺基可以作為一些微生物的氮源被利用，同時形成丙烯酸殘體并放出氨氣；關于丙烯酰胺聚合物作為微生物唯一碳源的報道很少，并且在這個問題上存在著爭議，作為碳源利用非常困難除了由于其高分子量難以被微生物攝入到細胞體內進行降解外，即使在小分子量的情況下，其抗生物降解能力仍然很強。此外，生物降解需要在培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間才能進行降解，且耗時時間較長，一般需要數天甚至數十天，目前處于研究起步階段，尚不適合大規(guī)模工業(yè)化應用。

化學降解主要是通過降粘劑釋放自由基引起聚合物鏈斷裂來進行降解，條件相對溫和，反應較快。因此，研究中化學降解是丙烯酰胺聚合物降解的研究重點。

在化學降解中，加入降粘劑進行氧化降解是普遍應用的方法，降粘劑包括氧化還原體系、Fenton試劑、過氧化物試劑、金屬離子體系及其他體系，這些降粘劑相比機械降解、熱降解和生物降解方式而言可以迅速有效地對丙烯酰胺聚合物進行降解，但大多數降粘劑須在酸性條件下才能起作用，如亞鐵離子試劑在堿性條件下降解效果基本可以忽略，而聚丙烯酰胺體系本身就顯堿性，若要這些體系起作用，還須調節(jié)體系的pH。

中國專利CN101041490(申請?zhí)枺?00710087072.4)公開了一種去除油田采出水中聚丙烯酰胺及其它有機物的方法以及專為實施該方法而制造的電化學反應器。主要解決按照目前油田上通用的污水處理方法難以有效去除采用聚合物驅油的油田采出水中所包含的聚丙烯酰胺及其它有機物,而導致外排后環(huán)境污染的問題。其特征在于:將三次采出水注入具有催化陽極的電化學反應器中,施加直流電壓后,產生的次氯酸形成一種強氧化劑,促進了有機物的降解,更多的聚丙烯酰胺及其它有機物被極化的催化陽極產生的羥基自由基氧化分解成小分子的有機物進而礦化,從而使有機物可以大部分被礦化后去除。該專利采用電化學處理聚丙烯酰胺的方法較為復雜：首先，在設備上，其需要專門復雜的化學反應器，這就極大限制了其在有限空間（如海上石油平臺）的應用；其次，該發(fā)明僅能在酸性條件下有效，這就極大地受限于所處理樣品的pH值，而通常聚丙烯酰胺pH呈堿性，這就需要加入大量酸性物質。

發(fā)明內容

針對現有技術的不足，本發(fā)明提供一種丙烯酰胺聚合物降解的方法，該方法能在較大pH范圍內有效降低丙烯酰胺聚合物的粘度。

本發(fā)明的丙烯酰胺聚合物降解的方法，包括以下步驟：

（1)取濃度為1000-1300mg/L的丙烯酰胺聚合物溶液，調節(jié)pH為4-10；加入多元酚，邊加入邊攪拌，使多元酚完全溶解,使溶液中多元酚的濃度為30-350mg/L，得降解液；

（2)步驟（1）得到的降解液在50-95℃的恒溫條件下降解2-8小時。溶液的粘度降幅為40%-90%。

根據本發(fā)明優(yōu)選的，上述步驟（1）中，調節(jié)pH為8-10。調節(jié)pH用鹽酸和氫氧化鈉。