[發明專利]聚硅酸硫酸鋁鐵絮凝劑、制備方法及應用

在審

• 申請號: 201710476250.6
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN109095572A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 韓潔;郭建菲;趙林;邱建君;張忠智;孫中偉;陳新安;張婷
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司河南油田分公司石油工程技術研究院
• 主分類號: C02F1/52
• 分類號: C02F1/52;C02F103/10
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 牛愛周

本發明公開了一種聚硅酸硫酸鋁鐵絮凝劑、制備方法及應用，屬于油氣田廢水凈化技術領域。聚硅酸硫酸鋁鐵絮凝劑由以下步驟制備得到：1)將硅酸鈉溶于水中得到濃度0.2～0.5mol/L的溶液，調節溶液pH值為2.1～5，室溫下攪拌聚合10～30min，得到聚硅酸；2)按照摩爾比加入硫酸鋁和硫酸亞鐵，(Al+Fe)/Si＝0.5～2.2，Al/Fe＝0.5～2.2，室溫下攪拌聚合10～30min，靜置熟化20～28h，即得。該絮凝劑專用于油氣田鉆井廢液處理，絮凝沉淀效果好，單劑投加且投加用量小，COD去除率高，處理后廢水COD指標低于國家排放標準。

技術領域

本發明涉及一種聚硅酸硫酸鋁鐵絮凝劑，同時還涉及該絮凝劑的制備方法及應用，屬于油氣田廢水凈化技術領域。

背景技術

廢棄鉆井液是油氣工業主要的污染源之一。隨著石油工業的快速發展，鉆井液的種類不斷增加，鉆井液用添加劑的種類也日益增多，且組成極為復雜，COD指標高達數千毫克每升，外排處理達標相當困難。隨著鉆井液用量的不斷加大，廢棄鉆井液量也不斷增多。廢棄鉆井液、鉆井廢水不處理或處理不當，均會對自然環境造成嚴重污染。據統計，每口井產生的泥漿量約100～200m³，鉆一口3000至4000m的普通油氣井，完井后廢棄鉆井液接近300m³。按照每年新增鉆井150～220口計算，廢棄鉆井液量不容小覷，若不進行安全無害化處理，勢必對生態環境產生嚴重影響，造成環境污染隱患。廢棄鉆井液作為石油天然氣工業的主要污染源，已成為油氣田環境保護的一大技術難題。

目前，廢水處理中常用的無機高分子絮凝劑是鋁鹽和鐵鹽，如聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(PFS)，二者在絮凝處理中各有優點，但在處理成分復雜的鉆井廢水時效果欠佳，不僅用量大、費用高，廢水COD指標還難以達標。有研究顯示，將無機絮凝劑與有機絮凝劑復配使用可強化絮凝性能，降低處理成本，但在實際應用中藥劑成本降低并不顯著，且多種絮凝劑同時投加操作不便利，實施難度增大。

聚合硅酸硫酸鋁鐵(PAFSS)能綜合聚鋁、聚鐵和聚硅酸絮凝劑的優點，同時避免絮凝出水因使用聚鋁后殘余鋁濃度高、聚鐵殘余色度大、聚硅酸穩定性差的缺點，在絮凝過程中同時發揮電中和、吸附架橋和沉淀網捕作用等，達到較好的處理效果。目前，《污水綜合排放標準》還未規定廢水中氯含量指標，但氯離子含量與人類生活息息相關，氯離子濃度過高會造成飲水苦咸味、管道腐蝕及土壤鹽堿化，嚴重的還將危害人體健康。隨著社會對水處理質量要求的不斷提高，限制氯離子排放濃度已成為必然趨勢，含氯絮凝劑如PAC等的應用也必將遭到淘汰，PAFSS不含氯等污染元素，能有效避免二次污染。

現有技術中聚合硅酸硫酸鋁鐵合成工藝復雜、操作繁瑣，且合成時間長，無法滿足廢棄鉆井液現場快速處理的要求，且現有針對焦化廢水的PAFSS絮凝劑對鉆井廢液的處理效果欠佳，因此需要研制一種新的專用于油氣田鉆井廢液處理的PAFSS絮凝劑。

發明內容

本發明的目的是提供一種專用于油氣田鉆井廢液處理的聚硅酸硫酸鋁鐵絮凝劑，絮凝效果好，COD去除率高，且投加用量小。

同時，本發明還提供一種聚硅酸硫酸鋁鐵絮凝劑的制備方法。

最后，本發明再提供一種聚硅酸硫酸鋁鐵絮凝劑的應用。

為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是：

聚硅酸硫酸鋁鐵絮凝劑，由以下步驟制備得到：

1)將硅酸鈉溶于水中得到濃度0.2～0.5mol/L的溶液，調節溶液pH值為2.1～5，室溫下攪拌聚合10～30min，得到聚硅酸(PAS)；

2)按照摩爾比加入硫酸鋁和硫酸亞鐵，(Al+Fe)/Si＝0.5～2.2，Al/Fe＝0.5～2.2，室溫下攪拌聚合10～30min，靜置熟化20～28h，得到聚硅酸硫酸鋁鐵(PAFSS)。