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石油压裂废水的催化臭氧化特性研究

刘岚  
【摘要】: 随着石油工业的发展,石油废水带来的环境隐患和因此而带给周围群众潜在的健康安全风险越来越引起人们的关注。因此,合理有效地处理石油废水对解决油气田开发过程中带来的环境问题有重要意义。本文主要用HPLC、FT-IR和GC-MS等分析方法研究单独臭氧化和催化臭氧化这两种高级氧化法对石油压裂废水的降解特性,为今后的高级氧化技术和实际运行操作提供理论依据。 本实验所用原水为水基压裂液,通过高效液相色谱(HPLC)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、气相质谱-色谱连用(GC-MS)等分析方法分析了石油压裂废水的分子量分布,主要官能团和化学构造,结果表明,压裂原水的表观分子量主要在200-2000Dalton的范围内,分子量在1000-2000Dalton有机物含量居多;主要官能团有苯环、酯类物质、羟基、羧基、羰基、氨基等;压裂原水中有机物主要是以苯环结构为主的芳香类化合物和其它杂环组成的有机物,苯环及杂环上的主要官能团包括酮、酯、羧酸、醛、酚、氨基等。 研究结果表明,无论是单独臭氧氧化压裂废水还是催化臭氧氧化压裂废水,其氧化特性基本相似,均可使废水中大分子有机物转化为小分子有机物,且随氧化时间的延长,水中环状类的有机污染物质数量和种类逐渐减少,说明氧化反应首先是逐渐打破不饱和的环状污染物质,使其逐渐破裂断环,形成酯、酸、酚、醇、直链烷烃等链烃类小分子物质,最终将其彻底碳化。两种氧化方法所不同的是催化臭氧化对有机物的降解效率优于单独臭氧化,HPLC对羟基自由基的检测结果表明,催化臭氧化过程中羟基自由基的产量明显高于单独臭氧氧化;单独臭氧氧化压裂废水的最终COD去除率为43%,而催化臭氧氧化压裂废水COD最终去除率为63.3%。


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