油田采出水中多環(huán)芳烴的光催化氧化處理方法研究.pdf

1、隨著油田含水率的提高和原油開(kāi)采量的不斷增長(zhǎng),油田采出水的產(chǎn)生量快速增加,且部分油田采出水需要排放到外部環(huán)境中。油田采出水中含有多種多環(huán)芳烴,其具有強(qiáng)致癌致畸性,并且難降解在環(huán)境中停留時(shí)間長(zhǎng)給生態(tài)環(huán)境和人類健康帶來(lái)極大威脅,工業(yè)界和政府目前急需可以快速有效的油田采出水處理方法。光催化氧化技術(shù)是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外用于處理工業(yè)廢水的一種先進(jìn)技術(shù),能夠有效地將難降解有機(jī)物氧化分解,然而國(guó)際上將該方法應(yīng)用在油田采出水處理方面的研究還很少,特別是缺少對(duì)其反

2、應(yīng)機(jī)理和處理效果影響因素的深入探討。國(guó)內(nèi)的大部分研究也是對(duì)光催化氧化技術(shù)處理農(nóng)藥廢水、造紙制漿廢水、焦化廢水等工業(yè)廢水的應(yīng)用研究,尚未進(jìn)行應(yīng)用于油田采出水處理的研究。針對(duì)這些問(wèn)題,本論文中以菲、芴為代表性多環(huán)芳烴研究對(duì)象,研究了在254 nm和365 nm波長(zhǎng)條件下UV/H2O2/TiO2和uV/Fenton體系中處理多環(huán)芳烴的過(guò)程和效果,使用正交實(shí)驗(yàn)法分析探討了光催化氧化處理油田采出水中多環(huán)芳烴的影響因素如催化劑投加量、pH值、H2O

3、2投加量、光照時(shí)間等,并優(yōu)化和確定其相應(yīng)的適宜條件。本研究的主要結(jié)果總結(jié)如下:
　　 (1)采用UV/H2O2/TiO2光催化處理油田采出水中多環(huán)芳烴的實(shí)驗(yàn),在254 nm波長(zhǎng)條件下,多環(huán)芳烴最高去除率為69.6％,影響因素的主次順序?yàn)?光照時(shí)間＞TiO2濃度＞pH值＞H2O2用量;在365 nm波長(zhǎng)條件下,多環(huán)芳烴最高去除率為69.7%,影響因素的主次順序?yàn)?光照時(shí)間＞H2O2用量＞TiO2濃度＞pH值,影響因素的主次順序有所

4、差別。通過(guò)對(duì)各個(gè)因素的影響分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析,結(jié)果顯示最佳反應(yīng)條件組合為:在254 nm波長(zhǎng)條件下,最佳反應(yīng)條件組合為TiO2濃度2.2 g/L、H2O2用量0.15 mmol/L、pH值為7、光照時(shí)間1.5 h;在365 nm波長(zhǎng)條件下,最佳反應(yīng)條件組合為:TiO2濃度2.2g/L、H2O2用量0.15mmol/L、pH值為7、光照時(shí)間3.5 h。
　　 (2)采用UV/Fenton光催化處理油田采出水中多環(huán)芳烴的實(shí)驗(yàn),在25

5、4nm波長(zhǎng)條件下,多環(huán)芳烴最高去除率為71.6%,影響因素的主次順序?yàn)?Fe2+濃度＞光照時(shí)間＞pH值＞H202用量;在365nm波長(zhǎng)條件下,多環(huán)芳烴最高去除率為69.7%,影響因素的主次順序?yàn)?光照時(shí)間＞pH值＞H2O2用量＞Fe2+濃度,影響因素的主次順序有所差別。通過(guò)對(duì)各個(gè)因素的影響進(jìn)行分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析,結(jié)果顯示最佳反應(yīng)條件組合為:在254 nm波長(zhǎng)條件下,最佳反應(yīng)條件組合為:Fe2+濃度1.8 mmol/L、H2O2用量0.1

6、5 mmol/L、pH值為4、光照時(shí)間1.25 h;在365nm波長(zhǎng)條件下,最佳反應(yīng)條件組合為:Fe2+濃度1.08 mmol/L、H2O2用量0.15 mmol/L、pH值為4、光照時(shí)間1.5 h。
　　 (3)通過(guò)UV/H2O2/TiO2和UV/Fenton光催化氧化途徑都能產(chǎn)生大量的羥基自由基-OH,具有極強(qiáng)的氧化性,可以快速將多環(huán)芳烴氧化為小分子化合物或水和CO2。
　　 (4)UV/H2O2/TiO2和UV/F