CN104474905B - 一种处理聚驱采油废水用纳滤膜清洗剂及清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理聚驱采油废水用纳滤膜清洗剂及清洗方法。所述复合清洗剂由EDTA、焦磷酸钠、SDS和水配制而成。清洗方法分为两步，首先用本发明的复合试剂进行清洗，然后再用稀盐酸溶液进行酸洗。采用本发明的复合化学清洗试剂对处理聚驱采油废水中受污染的纳滤膜进行化学清洗，结果表明清洗后纳滤膜的通量恢复率可达99%以上，且恢复的通量能够较长时间地得以保持。此外，进一步采用多种测试和表征手段对经过该清洗过程的纳滤膜进行了研究，结果表明该复合清洗试剂并未对纳滤膜的其他性能造成破坏，清洗后纳滤膜的脱盐率、亲水性、微观形貌以及红外光谱均与新膜相差无几，充分说明该清洗方案有效实现了受污染纳滤膜的“再生”。

Description

一种处理聚驱采油废水用纳滤膜清洗剂及清洗方法

技术领域

本发明属于聚驱采油废水的纳滤膜处理领域，涉及一种针对处理聚驱采油废水时受污染纳滤膜进行有效且无破坏作用的化学清洗时所用到的复合清洗剂及清洗方法。

背景技术

聚驱采油技术在我国各大油田的推广应用有效提高了原油采收率，但该过程中的大量清水消耗与废水产出问题一直困扰着本就缺水的采油地区。介于超滤与反渗透之间的纳滤能够截留小分子有机物，且具有部分脱盐能力，因此利用纳滤膜对已经经过超滤处理的聚驱采油废水进行深度处理，降低矿化度，并进一步去除水中残留的有机物，确保纳滤出水满足配聚用水的水质要求后回用于聚驱采油过程有望解决清水消耗与废水排放带来的经济问题和环境问题。

然而，膜污染是限制纳滤膜推广应用的一个主要障碍，尽管采取多种控制措施（如对料液进行预处理、优化操作条件、提高膜材料抗污染性能等）可以减轻膜污染，但无论何种方法都不能完全避免膜污染的发生，当膜通量下降到一定程度或跨膜压差升高到一定程度，抑或出水水质恶化不能满足要求时，就需要对受污染的纳滤膜进行清洗，清洗方法可以分为物理清洗和化学清洗，物理清洗即是通过水流、气体等物理作用的扰动而强制地将污染物剥离膜体，但在面对较为顽固的污染层时，物理清洗通常难以取得令人满意的清洗效果，此时就需要进行化学清洗。化学清洗是通过清洗剂与污染物之间的化学反应来破坏污染层结构，降低污染物与纳滤膜的结合力，使污染物在自身扩散作用与水流扰动作用下迁移离开膜体，从而恢复膜通量，保证出水水质，实现受污染纳滤膜的“再生”。

纳滤处理聚驱采油废水时，水中的原油、聚丙烯酰胺、天然有机物以及各类盐离子都能够引起膜的污染问题。这些污染物通过各种物理化学作用与纳滤膜较为紧密地结合在一起，很难通过物理清洗实现膜性能的完全恢复，而是需要合适的化学清洗来实现这一目标。然而单一的化学清洗试剂往往只对某一种污染组分具有较好的清洗效果，而实际应用中的受污染纳滤膜通常为多种不同组分的复合污染，为了取得满意的清洗效果，就需要采用多种清洗试剂进行多步清洗，步骤繁琐，耗时耗力，而一些市售的商用清洗剂对特定污染情况又不具有针对性，实际应用也确实表明商用清洗剂对聚驱采油废水造成的受污染纳滤膜清洗效果不佳。清洗效果较好的氧化性清洗试剂（如次氯酸钠溶液）又会对聚酰胺材质的复合纳滤膜造成不可逆转的破坏，降低纳滤膜的出水水质和膜组件的使用寿命。因此，亟需一种对处理聚驱采油废水中受污染纳滤膜具有针对性、高效性和非破坏性的复合化学清洗试剂和清洗方法。

发明内容

为了解决现有纳滤膜化学清洗剂清洗效能不佳和对膜体具有破坏性的问题，本发明针对聚驱采油废水的纳滤处理技术，开发了一种具有工艺针对性的高效处理聚驱采油废水用纳滤膜清洗剂及清洗方法。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种处理聚驱采油废水用纳滤膜清洗剂，由EDTA、焦磷酸钠、SDS和水配制而成，各成分的含量为：0.03~0.07wt.%EDTA、0.15~0.25wt.%焦磷酸钠、0.15~0.25wt.%SDS，其配制方法为：将0.03~0.07%EDTA、0.15~0.25wt.%焦磷酸钠和0.15~0.25wt.%SDS充分搅拌溶解，然后再用NaOH将该溶液的pH调至10.5~11.5即可。

对处理聚驱采油废水中受污染纳滤膜进行化学清洗时，首先用上述复合化学清洗试剂清洗15~30min，然后采用pH=2的盐酸溶液清洗10~20min，最后再用清水对膜组件冲刷清洗即可。

采用本发明的复合化学清洗试剂对处理聚驱采油废水中受污染的纳滤膜进行化学清洗，结果表明清洗后纳滤膜的通量恢复率可达99%以上，且恢复的通量能够较长时间地得以保持。此外，进一步采用多种测试和表征手段对经过该清洗过程的纳滤膜进行了研究，结果表明该复合清洗试剂并未对纳滤膜的其他性能造成破坏，清洗后纳滤膜的脱盐率、亲水性、微观形貌以及红外光谱均与新膜相差无几，充分说明该清洗方案有效实现了受污染纳滤膜的“再生”。

附图说明

图1为不同纳滤膜的脱盐率；

图2为不同纳滤膜的原子力显微镜图像；

图3为不同纳滤膜的接触角；

图4为不同纳滤膜的红外光谱。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一：本实施方式提供了一种处理聚驱采油废水用纳滤膜清洗剂，由EDTA、焦磷酸钠、SDS和水配制而成，各成分的含量为：0.05wt.%EDTA、0.2wt.%焦磷酸钠、0.2wt.%SDS，其配制方法为：在清水中加入0.05wt.%的EDTA、0.2wt.%的焦磷酸钠、0.2wt.%的SDS，充分搅拌溶解后再用NaOH将该溶液的pH调制11即可。

对处理聚驱采油废水中受污染纳滤膜进行化学清洗时，首先用上述复合化学清洗试剂清洗20分钟，然后采用pH=2的盐酸溶液清洗15分钟，最后再用清水对膜组件冲刷清洗即可，清洗后纳滤膜的通量恢复率可达99%以上，清洗前后纳滤膜的脱盐率、亲水性、微观形貌以及红外光谱的变化情况如图1-4所示。

图1表明受污染纳滤膜的脱盐率达到了91.55%，明显高于新膜的86.21%，这是由于膜上的污染层强化了纳滤过程对盐离子的截留能力；当受污染纳滤膜经过优化清洗方案的清洗后，对氯化钠的截留率由91.55%降至了87.62%，与新膜的86.21%非常接近，由此说明选定的化学清洗方案不仅有效去除了膜上的污染物，而且并未对纳滤膜的脱盐性能造成破坏。

图2表明当纳滤膜被污染后，表面原有的凸起状结构已经被一层厚实的粘性物质完全掩盖，难以再发现新膜具有的凸起结构，这也正是膜通量下降的原因所在，而采用优化清洗方案清洗后，纳滤膜上密实的污染层已经被清除，凹凸状结构重新显现，且膜面形貌特征与新膜几乎相同，从微观形貌的角度说明所定的优化清洗方案能够有效去除膜污染物质，同时并未对膜面固有结构造成破坏。

图3表明污染后纳滤膜的接触角从最初的61.16°升高至了78.57°，污染层的出现降低了膜面的亲水性，这是疏水性的原油污染物所致。采用优化清洗方案清洗后，纳滤膜的由污染后的78.57°降至了59.62°，且稍微低于原膜的61.16°，说明膜上的污染组分已经被清除，恢复了它较为亲水的膜面特性，接触角比原膜稍低可能是由于清洗时残留在膜上的表面活性剂所致。

图4表明污染后的纳滤膜分别在2850cm-1、2919cm-1、3327cm-1处出现了明显的吸收峰，其中2850cm-1和2919cm-1为原油污染物的特征吸收峰，而3327cm-1为APAM的特征吸收峰，当采用优化清洗方案清洗后，这三处的吸收峰得以消失，表面该两类污染物已经被清洗去除。清洗后纳滤膜与原膜相比，分别在2926cm-1和2855cm-1处出现了一个较弱的吸收峰，这可能是清洗过程中残留在纳滤膜上的表面活性剂中疏水端上的C-H不对称与对称收缩振动吸收峰，与清洗后纳滤膜的接触角低于原膜的解释一致。而3200cm-1~3700cm-1之间的吸收峰与原膜相比较宽，这可能是由于测定时膜片干燥不充分，残留水分中的O-H吸收所致，除此之外，清洗后纳滤膜与原膜的红外光谱几乎一致，说明化学清洗并未对膜体造成损伤。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，各成分的含量为：0.04wt.%EDTA、0.18wt.%焦磷酸钠、0.18wt.%SDS。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是，各成分的含量为：0.06wt.%EDTA、0.23wt.%焦磷酸钠、0.23wt.%SDS。

Claims (5)

1.一种处理聚驱采油废水用纳滤膜清洗剂，其特征在于所述清洗剂为由EDTA、焦磷酸钠、SDS和水配制而成的复合清洗剂，pH为10.5~11.5，各成分的含量为：0.03~0.07wt.%EDTA、0.15~0.25wt.%焦磷酸钠、0.15~0.25wt.%SDS。

2.根据权利要求1所述的处理聚驱采油废水用纳滤膜清洗剂，其特征在于所述各成分的含量为：0.05wt.%EDTA、0.2wt.%焦磷酸钠、0.2wt.%SDS。

3.根据权利要求1所述的处理聚驱采油废水用纳滤膜清洗剂，其特征在于所述各成分的含量为：0.04wt.%EDTA、0.18wt.%焦磷酸钠、0.18wt.%SDS。

4.根据权利要求1所述的处理聚驱采油废水用纳滤膜清洗剂，其特征在于所述各成分的含量为：0.06wt.%EDTA、0.23wt.%焦磷酸钠、0.23wt.%SDS。

5.一种利用权利要求1-4任一权利要求所述处理聚驱采油废水用纳滤膜清洗剂清洗纳滤膜的方法，其特征在于所述方法步骤如下：

第一步，用复合清洗剂清洗15~30min；

第二步，采用pH=2的盐酸溶液进行清洗10~20min。