热活化过硫酸盐氧化聚丙烯酰胺降黏效果及影响因素分析*

2022-07-29刘园园荆国林董秋璇

化工科技 2022年2期

关键词：磁力水样活化

刘园园，荆国林，董秋璇

(1.东北石油大学化学化工学院，黑龙江大庆 163318；2.大庆石油天然气化工技术省级重点实验室，黑龙江大庆 163318)

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

中分子量的水溶性HPAM：工业品，大庆炼化公司；过硫酸钠(Na2S2O8)、氢氧化钠、叔丁醇：分析纯，天津市大茂化学试剂厂；盐酸：分析纯，天津风船化学试剂科技有限公司；甲醇：分析纯，辽宁泉瑞试剂有限公司；实验用水为去离子水。

数显集热式磁力搅拌器：DF-Ⅱ，常州市江南实验仪器厂；旋转黏度计：DV-Ⅱ+Pro，美国Brookfield公司；电子分析天平：TG328B，上海梅特勒-托利多仪器有限公司；超级恒温水浴槽：DKB-501A，上海森信实验仪器有限公司；pH计：PHS-3D，衡水瑞丰化玻仪器有限公司。

1.2 实验方法

使用蒸馏水配制ρ(HPAM)=1 000 mg/L的溶液500 mL，水样初始pH=8，加入定量的Na2S2O8，水浴加热磁力搅拌，按不同时间取适量水样于测量筒内，用旋转黏度计测定黏度。研究不同温度、不同氧化剂投加量、不同pH值条件下溶液的降黏规律，观察0～60 min HPAM溶液黏度的变化情况。

黏度去除率定义见式(1)。

(1)

式中：Δη为降黏率，%；η0为HPAM溶液初始黏度值，mPa·s；η为处理后HPAM溶液黏度值，mPa·s。

2 结果与讨论

2.1 温度对热活化PS体系降低HPAM黏度的影响

采用超级恒温水浴对水样控温，ρ(HPAM)=1 000 mg/L，磁力搅拌下连续反应1 h，考察t=15、25、35、45、55 ℃对HPAM黏度的去除效果。间隔一定时间取样测量水样黏度情况，结果见图1。

t/min图1 温度对热活化PS体系降低HPAM黏度的影响

2.2 c(Na2S2O8)对热活化PS体系降低HPAM黏度的影响

t=45 ℃，ρ(HPAM)=1 000 mg/L，考察c(Na2S2O8)=2、3、4、5、6 mmol/L对HPAM黏度的去除效果。水样反应1 h，间隔一定时间测量黏度，结果见图2。

t/min图2 c(Na2S2O8)对热活化PS体系降低HPAM黏度的影响

2.3 初始pH值对热活化PS体系降低HPAM黏度的影响

使用NaOH、HCl溶液调节pH值，考察pH=7、8、9、10、11对HPAM黏度的降低效果。水样反应1 h，间隔一定时间测量黏度。在不同初始pH值条件下，水样黏度的降低情况见图3。

t/min图3 pH值对热活化PS体系降低HPAM黏度的影响

由图3可知，pH=7、8，黏度差别较大，60 min降黏率分别为92.6%和87%，这表明添加酸有利于HPAM降解。pH=8、9黏度比较接近，60 min降黏率分别为87%和88.94%，表明添加酸对HPAM黏度的影响大于添加碱。pH=10、11，黏度降低效果显著，60 min降黏率分别为95.7%和98.3%。这是因为过硫酸盐在碱性条件下可以完全转化自由基，并通过链反应的过程氧化降解HPAM，使HPAM的黏度降低。pH值的变化对Na2S2O8和HPAM在水中的溶解度和水解程度有较大影响。增加pH值会增加Na2S2O8在水中的溶解度，促进Na2S2O8在水中转化为·OH，有效地氧化降解HPAM，降低聚合物的分子量，从而降低黏度。综上所述，选择pH=11。