امولسیون سی پی ام برای تصفیه فاضلاب

اثر لخته‌سازی سی پی ام مایع آنیونی کراس لینک شده نتیجه‌ی برهمکنش آن با آلاینده‌های موجود در فاضلاب، مانند ذرات کلوئیدی، امولسیون‌های نفت خام و جامدات معلق است. این اثر تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله خواص خود عامل، پارامترهای محیطی فاضلاب و شرایط عملیاتی قرار دارد. 

عوامل مؤثر خاص به شرح زیر است: 

۱. خواص سی پی ام برای عامل تصفیه آب

ساختار مولکولی و خواص فیزیکوشیمیایی مایع سی پی ام اساس تعیین اثر لخته‌سازی مایع سی پی ام است که عمدتاً شامل پارامترهای زیر می‌شود: 

1) درجه اتصال متقابل مایع سی پی ام

درجه پیوند عرضی به چگالی پیوندهای عرضی بین زنجیره‌های مولکولی اشاره دارد که مستقیماً بر فشردگی ساختار شبکه سه‌بعدی تأثیر می‌گذارد. 

اگر درجه مایع سی پی ام خیلی پایین باشد: ساختار سه بعدی شل، با استحکام مکانیکی ضعیف و مقاومت برشی ضعیف خواهد بود. در شرایط جریان بالا یا هم زدن مستعد شکستگی است که منجر به کاهش توانایی پل زدن و شکستن آسان لخته‌ها می‌شود. 

اگر درجه پیوند عرضی خیلی زیاد باشد: زنجیره مولکولی مایع سی پی ام خیلی سفت می‌شود و حلالیت آن کاهش می‌یابد (حتی ممکن است حل کردن آن دشوار باشد). نمی‌تواند به طور کامل در فاضلاب پراکنده شود تا با آلاینده‌ها تماس پیدا کند و ساختار شبکه‌ای بیش از حد متراکم ممکن است مانع از کپسوله شدن و جذب ذرات کلوئیدی شود و منجر به کاهش راندمان لخته‌سازی شود. 

2) درجه کاتیونی مایع سی پی ام

درجه کاتیونی مایع سی پی ام، توانایی خنثی‌سازی بار را تعیین می‌کند و مستقیماً بر راندمان جذب آلاینده‌های با بار منفی (مانند امولسیون‌های نفت خام، ذرات رس) تأثیر می‌گذارد. 

3) وزن مولکولی مایع سی پی ام

وزن مولکولی مایع سی پی ام بر طول زنجیره مولکولی و اثر ممانعت فضایی تأثیر می‌گذارد. 

وقتی وزن مولکولی زیاد باشد: زنجیره مایع سی پی ام طولانی‌تر و توانایی پل زدن قوی‌تر است که می‌تواند ذرات کلوئیدی بیشتری را به هم متصل کند تا لخته‌های بزرگی تشکیل شود. با این حال، وزن مولکولی بیش از حد بالا ممکن است منجر به کاهش حلالیت شود و در محیط‌های با برش بالا مستعد شکستگی است. 

وقتی وزن مولکولی کم باشد: زنجیره مایع سی پی ام کوتاه است، توانایی پل زدن ضعیف است، لخته‌ها کوچک هستند و رسوب‌گذاری کند است. 

در کاربردهای عملی، وزن مولکولی متناسب (معمولاً بین ۱ تا ۱۰ میلیون) باید با توجه به سرعت جریان فاضلاب (مقاومت برشی) و اندازه ذرات آلاینده‌ها انتخاب شود. 

۲. پارامترهای کیفیت آب فاضلاب 

فاضلاب میدان نفتی ترکیب پیچیده‌ای دارد (حاوی روغن، مواد جامد معلق، شوری بالا، دمای بالا و غیره) و ویژگی‌های کیفیت آب آن مستقیماً بر تعامل بین مایع سی پی ام و آلاینده‌ها تأثیر می‌گذارد:

۱) مقدار پی اچ: مقدار پی اچ بر درجه تفکیک گروه‌های مایع سی پی ام و بار سطحی آلاینده‌ها تأثیر می‌گذارد و در نتیجه اثر لخته‌سازی را تغییر می‌دهد.

 ۲) دما: دما بر تحرک مولکولی و پایداری ساختاری مایع سی پی ام تأثیر می‌گذارد: 

در دماهای پایین (<20℃): زنجیره مولکولی مایع CPAM به آرامی حرکت می‌کند، احتمال برخورد با آلاینده‌ها کاهش می‌یابد، سرعت واکنش لخته‌سازی کاهش می‌یابد و زمان تشکیل لخته طولانی می‌شود. 

در دماهای بالا (ههههه80℃): اگرچه می‌تواند حرکت مولکولی را تسریع کند، اما ممکن است باعث تخریب جزئی ساختار پیوند عرضی مایع سی پی ام شود (به خصوص هنگامی که پیوندهای پیوند عرضی ضعیف باشند)، ساختار شبکه سه‌بعدی را از بین می‌برد و مقاومت برشی را کاهش می‌دهد. 

در عین حال، دمای بالا ممکن است امولسیون نفت خام را پایدارتر کند و مشکل لخته‌سازی را افزایش دهد. - سازگاری: برای فاضلاب چاه‌های عمیق در میادین نفتی (60 تا 120 درجه سانتیگراد)، باید از اتصال‌دهنده‌های عرضی مقاوم در برابر دمای بالا (مانند اتصال عرضی سی سی پی ام با اپی کلروهیدرین) استفاده شود تا از شکست ساختاری در دماهای بالا جلوگیری شود. 

۳) شوری (قدرت یونی): فاضلاب میدان نفتی حاوی غلظت‌های بالایی از نا⁺، کلسیم²⁺، میلی گرم²⁺، کلر⁻ و غیره است. 

۴) نوع و غلظت آلاینده - بار سطحی آلاینده‌ها: توانایی جذب مایع سی پی ام به امولسیون‌های نفت خام (با بار منفی شدید)، ذرات رس (با بار منفی) و بقایای باکتریایی (با بار منفی) در فاضلاب میدان نفتی متفاوت است. 

۳. شرایط فرآیند عملیاتی پارامترهای عملیاتی فرآیند لخته‌سازی مستقیماً بر پراکندگی، واکنش و تشکیل لخته مایع سی پی ام تأثیر می‌گذارند: 

۱) مقدار مصرف: مقدار مصرف یک عامل کلیدی مؤثر بر اثر لخته‌سازی است: 

دوز ناکافی: نمی‌تواند بار آلاینده‌ها یا پل‌ها را به طور کامل خنثی کند، در نتیجه لخته‌های کوچک، کدورت بالا و محتوای بالای روغن در پساب ایجاد می‌شود. 

دوز بیش از حد: مولکول‌های مایع سی پی ام اضافی روی سطح ذرات جذب می‌شوند و یک کپسوله با بار مثبت تشکیل می‌دهند. ذرات به دلیل دفع همان بار (یعنی تثبیت) دوباره پراکنده می‌شوند و همزمان، هزینه عامل و کاد پساب را افزایش می‌دهند. 

دوز بهینه: باید از طریق آزمایش‌های جار تعیین شود. معمولاً برای فاضلاب میدان نفتی، 5 تا 50 میلی‌گرم در لیتر است (به طور خاص با توجه به غلظت آلاینده و عملکرد مایع سی پی ام تنظیم می‌شود).  

۲) شدت و زمان هم زدن - هدف از هم زدن، پراکندگی یکنواخت مایع سی پی ام و تماس کامل آن با آلاینده‌ها است، اما شدت و زمان باید کنترل شود: 

مرحله اختلاط (۱ تا ۵ دقیقه پس از مصرف): برای اطمینان از پراکندگی یکنواخت عامل و جلوگیری از غلظت موضعی بیش از حد، هم زدن با شدت متوسط تا زیاد (سرعت چرخش ۱۰۰ تا ۳۰۰ دور در دقیقه) مورد نیاز است. 

مرحله لخته‌سازی (۵ تا ۲۰ دقیقه پس از اختلاط): برای افزایش رشد لخته‌ها و جلوگیری از شکست لخته‌های تشکیل‌شده توسط نیروی برشی قوی، به هم زدن با شدت کم (سرعت چرخش ۳۰ تا ۶۰ دور در دقیقه) نیاز است.

هم زدن ناکافی: عامل به طور ناهموار پراکنده شده است، که منجر به لخته شدن بیش از حد در برخی مناطق و واکنش ناکافی در مناطق دیگر می‌شود. 

هم زدن بیش از حد: لخته‌ها شکسته می‌شوند و عملکرد رسوب‌گذاری کاهش می‌یابد. 

۳). روش دوزینگ - مایع سی پی ام قبل از دوزینگ باید در محلول آبی با غلظت مشخص (معمولاً ۰.۱٪ - ۰.۵٪) آماده شود. برای جلوگیری از کلوخه شدن (دددماهی - چشماااااا) که بر انحلال و واکنش تأثیر می‌گذارد، باید از افزودن مستقیم جامدات خودداری شود. اگر دوزینگ مرحله به مرحله (ابتدا افزودن محلول با غلظت کم و سپس اضافه کردن مجدد پس از یک فاصله زمانی مشخص) اتخاذ شود، خطر تثبیت کاهش می‌یابد و راندمان لخته‌سازی بهبود می‌یابد. 

۴. تداخل مواد همزیست 

ممکن است عوامل دیگری (مانند مواد امولسیون‌زدا، باکتری‌کش‌ها) یا ناخالصی‌هایی در فاضلاب میدان نفتی وجود داشته باشند که بر اثر لخته‌سازی مایع سی پی ام تأثیر می‌گذارند: 

اثر هم‌افزایی: هنگامی که در ترکیب با لخته‌سازهای معدنی (مانند پک، FeCl₃) استفاده می‌شود، عوامل معدنی ابتدا لایه دو الکتریکی را فشرده می‌کنند و سپس مایع سی پی ام نقش پل‌زننده را ایفا می‌کند که می‌تواند راندمان لخته‌سازی را بهبود بخشد (به عنوان مثال، ترکیب ددددپپک + سی سی پی ام دی دی معمولاً در فاضلاب میدان نفتی استفاده می‌شود). 

اثر تداخل: اگر عوامل آنیونی بیش از حد (مانند دمولسیفایرهای آنیونی، پلی اکریلات سدیم) در فاضلاب وجود داشته باشد، ممکن است با گروه‌های کاتیونی مایع سی پی ام واکنش داده و رسوباتی تشکیل دهند که عامل مؤثر را مصرف می‌کند. علاوه بر این، مواد کاهنده مانند سولفیدها (S²⁻) و اسید هیومیک ممکن است ساختار پیوند عرضی مایع سی پی ام را از بین برده و پایداری آن را کاهش دهند. 

اثر لخته‌سازی پلی‌اکریل‌آمید کاتیونی با پیوند عرضی، نتیجه‌ی عملکرد ترکیبی خواص خود عامل (درجه‌ی پیوند عرضی، درجه‌ی کاتیونی، وزن مولکولی)، کیفیت آب فاضلاب (پی اچ، دما، شوری، ویژگی‌های آلاینده)، شرایط عملیاتی (مقدار مصرف، هم زدن، روش مصرف) و مواد موجود در آن است. 

در کاربردهای عملی (مانند تصفیه فاضلاب میدان نفتی)، پارامترهای کلیدی باید از طریق آزمایش‌های در مقیاس کوچک و در مقیاس پایلوت بهینه شوند تا تأثیر عوامل مختلف متعادل شود و لخته‌سازی کارآمد (مانند میزان روغن در پساب کمتر از 10 میلی‌گرم در لیتر، مواد جامد معلق کمتر از 20 میلی‌گرم در لیتر) حاصل شود.

ویژگی‌های خاص صنعت

سایر ویژگی‌ها

توانایی تامین

کارگاه سنتز شرکت جیوفانگ تک

آزمایشگاه جیوفانگ