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        微波輻射低含油乳化液的實驗研究

        2012-02-01 03:39:54呂守鵬潘圓圓楊大鵬楊小鵬曹鵬飛王殿生劉金玉
        物理實驗 2012年12期
        關(guān)鍵詞:實驗

        呂守鵬,潘圓圓,楊大鵬,楊小鵬,曹鵬飛,王殿生,劉金玉

        (中國石油大學(xué)理學(xué)院,山東青島266580)

        1 引 言

        在石油開采和加工處理過程中,會產(chǎn)生大量的低含油率原油污水[1],原油污水的處理一直是困擾人們的大問題.微波輻射作為一種高效、無污染的處理方式逐漸得到了人們的認同,國內(nèi)外利用微波輻射含油污水的實驗研究已有一些進展.劉曉艷等[2]將微波輻射與傳統(tǒng)水浴2種加熱方式進行了比較,驗證了微波輻射分離油水乳化液的可行性;王鵬等[3]將微波輻射與酸化法結(jié)合,表現(xiàn)出良好的協(xié)同作用;夏立新等[4]探究了無機鹽與微波輻射2種破乳方式的相互影響,表明2種方式存在加和作用;另外,Montserrat Fortuny等[5]也進行了類似的實驗研究,適宜的pH值和礦化度能提高微波破乳效率;蔣華義等[6]、黃莉等[7]、王雪萍等[8]都應(yīng)用均勻設(shè)計方法研究了微波功率、微波作用時間和乳化液含水率(含油率)與微波處理效果的關(guān)系.上述研究大多是利用煤油乳化液探究微波輻射的作用,因此研究微波輻射低含油乳化液的作用規(guī)律,與實際含油污水的情況相近,并對作用結(jié)果進行了詳細分析.

        2 微波輻射作用機理

        2.1 熱效應(yīng)

        原油乳化液中含有極性分子和非極性分子,在電磁場的作用下,極性分子在交變電場中發(fā)生取向極化,形成偶極子.由于電場交變變化,偶極子隨電場的交變變化而快速擺動.偶極子的弛豫時間約為10-9s,電場變化的周期約為10-10s,偶極子的變化滯后于電場的變化.偶極子在快速擺動過程中,不僅要克服自身的運動,還要克服粒子之間的碰撞,產(chǎn)生大量的摩擦.在克服自身運動和摩擦的作用下,微波的能量轉(zhuǎn)化為熱能,使物質(zhì)的溫度升高.由于微波是利用分子自身運動加熱,屬于物質(zhì)內(nèi)部加熱,因此微波加熱具有加熱均勻、升溫快、無污染等優(yōu)點.

        2.2 非熱效應(yīng)

        油—水界面[9]上通常存在電荷,界面兩邊皆有雙電層和電位降.水相擴散層電位的數(shù)值一般比油相的高得多,電荷主要聚集于水相,表面電勢可以大到使含油污水穩(wěn)定的程度.極性分子在微波場中能發(fā)生旋轉(zhuǎn),水分子是典型的極性分子,在微波作用下,分子每秒發(fā)生109次從無序到有序的變動,破壞了原來油—水界面的雙電層,Zeta電位降低,使分散相顆粒聚合的機會增加,因而也加速了分離過程.微波的非熱效應(yīng)還表現(xiàn)在其他方面[10],如某些活化過程速率增強、化學(xué)反應(yīng)途徑改變以及微波燒結(jié)體性能改變等.另外,微波對烴類具有氧化作用,使其形成相應(yīng)的醇、酮、醚;微波還能使烴類分子在微波場中形成共振面,導(dǎo)致分子鏈斷裂,這些都有利于油水分離[11].

        3 實驗方案

        3.1 實驗器材與材料

        實驗器材:PL203電子天平[梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司]、JJ-1精密增力電動攪拌器(常州國華電器有限公司)、NJL07-5型實驗室超聲微波爐(南京杰全微波設(shè)備有限公司)、量筒、燒杯、玻璃棒、溫度計等.

        實驗材料:進口原油、蒸餾水,Tween 80(化學(xué)純),Span 80(化學(xué)純),鹽酸(分析純),氫氧化鈉(分析純),氯化鈉(分析純).

        3.2 實驗步驟

        1)制備穩(wěn)定的乳化液:將Tween80加入蒸餾水中,并用玻璃棒攪拌得到水相,將Span80加入原油中,并用玻璃棒攪拌得到油相,然后水相和油相混合.其中,混合溶液的HLB值為9,乳化劑的比例為1%.將混合溶液水浴加熱到50℃左右,利用電動攪拌器高速攪拌20min,得到穩(wěn)定的原油乳化液;在研究乳化液水相酸堿度、礦化度對微波脫油效果影響時,依次用HCl,NaOH及NaCl調(diào)節(jié)水相酸堿度、礦化度到相應(yīng)值,再進行攪拌乳化.

        2)微波輻射穩(wěn)定乳化液:微波輻射配置好的原油乳化液,處理后將溶液靜置,觀察乳化液的變化情況,測量溶液的脫油質(zhì)量,計算脫油率.微波爐中的微波場并不均勻,改變?nèi)萜髟谖⒉t中的位置、容器形狀以及容器內(nèi)液體體積都會影響樣品對微波的吸收功率.因此,微波處理乳化液時,必須保證容器在微波爐中的位置、容器形狀以及容器內(nèi)液體體積相同.實驗中,采用同一規(guī)格量筒,保持每次實驗液體體積為50mL,置于微波爐中心位置進行加熱處理.

        4 結(jié)果分析與結(jié)論

        4.1 含油率對微波處理原油乳化液的規(guī)律分析

        針對含油污水含油率低的特點,配制含油率為1%~9%的原油乳化液進行實驗.微波輻射功率400W,處理時間70s,對不同含油率的乳化液進行微波處理.實驗結(jié)果如圖1所示.

        由圖1可知,對于含油率低于10%的乳化液,微波處理后,隨著含油率的增加,脫油率逐漸增加.分析原因:根據(jù)力的平衡原理和Stokes定律,分散相(油相)的上浮速度為[12]

        式中,d為分散相的直徑,ρw和ρo分別為水相和油相的密度,g為重力加速度,vw為水相(連續(xù)相)的運動黏度.乳化液含油率較低時,隨著含油率的增加,乳化液中分散相直徑增大,由式(1)可知,分散相的上浮速度增加,從而促使脫油加劇,脫油率逐漸增高.

        圖1 脫油率隨含油率的變化曲線

        4.2 微波輻射功率

        實驗室微波爐的最大功率為700W,調(diào)節(jié)微波輻射功率100~600W,原油乳化液含油率為7%,微波輻射時間70s,實驗結(jié)果如圖2所示.

        圖2 脫油率隨微波功率的變化曲線

        由圖2可知,隨著微波功率的增加,脫油率逐漸增加,當功率達400W左右時,脫油率達到最大值,功率再增加,脫油率逐漸降低.分析原因:隨著微波功率的增加,離子溫度先增大后減小[13].當微波輻射功率大時,作用于乳化液的電磁場場強大,極性分子在電磁場中旋轉(zhuǎn)的幅度大,因此更容易破壞油水界面的雙電層,使Zeta電位降低,導(dǎo)致電中和作用[14],從而使分散相(油相)聚集,更容易實現(xiàn)脫油.當微波功率過大時,電中和作用會略微減小,脫油率會減小,最終呈現(xiàn)如圖2所示的規(guī)律.

        4.3 微波輻射時間

        由于微波加熱具有快速加熱的特點,調(diào)節(jié)微波輻射時間為20~80s,使加熱溫度低于乳化液沸點.原油乳化液含油率為7%,微波輻射功率為400W,實驗結(jié)果如圖3所示.

        由圖3可知,脫油率隨輻射時間的增加逐漸增加,當微波輻射時間到達55s后,脫油率達到最大值.分析原因:隨著作用時間的增加,乳化液的界面膜逐漸破壞,界面的電位差逐漸增大,但是界面膜的破壞和電位差都有其最大值,當達到最大值后,隨作用時間增加,油水分離效果達到最大值,脫油率基本不變.

        圖3 脫油率隨微波輻射時間的變化曲線

        4.4 pH值

        用HCl和NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值,配制含油率為7%的原油乳化液.微波輻射功率為400W,處理70s,實驗結(jié)果如圖4所示.實驗中,調(diào)節(jié)水相的pH值范圍為1~13.

        由圖4可以看出,脫油率隨pH的變化曲線非常復(fù)雜,pH值對微波輻射原油乳化液作用效果很明顯,可以使乳化液迅速破乳脫油.H+和OH-降低了分散相油滴的Zeta電位[15],與微波產(chǎn)生協(xié)同作用[3],使油滴大量聚集,導(dǎo)致脫油率迅速達到最大值.在酸性區(qū)間的脫油率峰值大于堿性區(qū)間的峰值說明,H+對油滴Zeta電位的影響以及與微波的協(xié)同作用比OH-更大.乳化液升高溫度還與微波的吸收系數(shù)有關(guān)[15],隨HCl和NaOH濃度的增加,脫油率急劇增加;當HCl和NaOH濃度繼續(xù)增加時,乳化液的微波吸收系數(shù)迅速降低,導(dǎo)致脫油溫度迅速降低,從而脫油率減小;當HCl和NaOH濃度大于10-1.5時,脫油率又會降低.分析原因:高離子濃度對乳化劑產(chǎn)生鹽析效應(yīng)[16],直接破壞了乳化液的穩(wěn)定性,導(dǎo)致油水分離,與微波處理無關(guān).

        圖4 脫油率隨pH值的變化曲線

        4.5 礦化度

        將固體NaCl加入水相,得到不同礦化度的乳化液.原油乳化液含油率為7%,微波輻射功率為400W,處理70s,實驗結(jié)果如圖5所示.實驗中,調(diào)節(jié)水相的礦化度范圍為1~40g/L.

        圖5 脫油率隨礦化度的變化曲線

        由圖5可知,隨著礦化度的增加,脫油率整體上呈增加的趨勢,當?shù)V化度達到30g/L左右時出現(xiàn)最大值.由于離子對油滴雙電層產(chǎn)生了屏蔽效應(yīng),減小了油滴之間的排斥作用,使油滴聚集[17],該原理與酸堿降低油滴Zeta使油滴聚集相似.礦化度大于7.6g/L時,脫油率都很高.推測其原因是:高離子濃度對乳化劑產(chǎn)生鹽析效應(yīng)[16],直接破壞了乳化液的穩(wěn)定性,導(dǎo)致油水分離,與微波處理無關(guān).

        5 結(jié) 論

        1)對于低含油率乳化液,含油率是影響微波處理乳化液脫油效果的重要因素,隨著含油率的升高,脫油率逐漸增大.

        2)水相酸堿度、礦化度對微波脫油效果具有較大影響,脫油率隨HCl,NaOH和NaCl濃度的增加而增加,當增大到一定值時,由于微波吸收系數(shù)降低,導(dǎo)致脫油溫度降低,從而脫油率降低.

        3)微波處理低含油率乳化液的最佳處理條件為:微波輻射功率400W,微波輻射時間50s,pH值為4左右,礦化度為30g/L左右.

        [1] 羅彩龍,朱琴.國內(nèi)油田含油污水處理現(xiàn)狀與展望[J].石油與化工設(shè)備,2010,11(13):55-57.

        [2] 劉曉艷,楚偉華,李清波,等.微波技術(shù)及微波破乳實驗[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報,2005,29(3):96-98.

        [3] 王鵬,田艷,張威,等.微波輻射處理乳化廢水的研究[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2007,39(8):1233-1235.

        [4] 夏立新,劉泉,張路,等.微波輻射破乳研究進展[J].化學(xué)研究與應(yīng)用,2005,17(5):588-591.

        [5] Fortuny M,Oliveira C B Z,Melo R L F V,et al.Effect of salinity,temperature,water content and pH on the microwave demulsification of crude oil emulsions[J].Energy &Fuels,2007,21(3):1358-1364.

        [6] 蔣華義,魏愛軍,黃莉.應(yīng)用均勻設(shè)計法研究原油的微波破乳脫水規(guī)律[J].西安石油大學(xué)學(xué)報,2006,21(1):39-41.

        [7] 黃莉,袁宗明,蔣華義,等.微波作用下原油脫水規(guī)律的實驗研究[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報,2005,22(3):14-16.

        [8] 傅大放,吳海鎖.微波輻射破乳的試驗研究[J].中國給水排水,1998,14(4):4-6.

        [9] 茍斌,吳菊清,李祥萍,等.微波與物質(zhì)相互作用過程中非熱效應(yīng)的機理分析[J].上海有色金屬,2001,21(2):6-8.

        [10] 王禹,孫海濤,王寶輝,等.微波的熱效應(yīng)與非熱效應(yīng)[J].遼寧化工,2006,35(3):167-169.

        [11] Avranas A,Stalidis G,Ritzoulis G.Demulsification rate and zeta potential of O/W emulsions[J].Colloid &Polymer Science,1988,266(10):937-940.

        [12] 劉曉艷,楚偉華,戴春雷,等.油水乳液的微波分離[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報,2005,29(3):99-101.

        [13] 鄭曉毅,徐偉.微波氫等離子體的特性[J].物理實驗,2011,31(8):1-3.

        [14] Hesampoura M,Krzyzaniak A,Nystr¨om M.The influence of different factors on the stability and ultrafiltration of emulsified oil in water[J].Journal of Membrane Science,2008,325:199-208.

        [15] 韓光澤,陳明東,郭平生,等.微波輔助萃取的微波吸收系數(shù)與吸收功率密度[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2007,35(4):52-57.

        [16] Rangsansarid J,F(xiàn)ukada K.Factors affecting the stability of O/W emulsion in BSA solution:Stabilization by electrically neutral protein at high ionic strength[J].Journal of Colloid and Interface Science,2007,316:779-786.

        [17] Aoki T,Decker E A,McClements D J.Influence of environmental stresses on stability of O/W emulsions containing droplets stabilized by multilayered membranes produced by a layer-by-layer electrostatic deposition technique[J].Food Hydrocolloids,2005,19:209-220.

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