稠油污水除硅技术的研究(4)

第一章绪论处理后污水的硬度增加不大、镁盐的处理效果较好。本研究的目的在于通过化学沉降法和高效絮凝剂的复配增强除硅效率。在现有的实验条件下，本次实验采用镁剂脱硅法和钙剂脱硅法并利用阳离子聚丙烯酰胺对污水中的Ｓｉ０２进行去除。并对除硅剂用量、反应温度、反应时间进行优化实验研究，通过处理前后水中二氧化硅，总硬度的变化规律，寻找最佳处理方案，使稠油污水中Ｓｉ０２的含量从２００ｍｇ／Ｌ降到５０ｍｇ／Ｌ以下。并尝试探讨除硅的反应速率方程。西安石油大学硕士学位论文２．２实验方法２．２．１二氧化硅的测定方法二氧化硅测定方法有原子吸收分光光度法、重量法及分光光度法等。前二类方法可测定可溶性的及呈胶状分散的二氧化硅，重量法精度较高，但不宜测定低浓度二氧化硅，而且测定手续繁杂，因此较少采用。通常应用较普遍的可溶性二氧化硅的测定方法为分光光度法，主要包括铝酸盐光度法（即硅钼黄法）和钼酸盐还原光度法（即硅钼蓝法）。钼酸盐还原光度法的灵敏度较钼酸盐光度法约高５倍，该法可采用不同的还原剂。测定范围为：钼酸盐还原光度法０．０４～２ｍｇ／Ｌ；铝酸盐光度法０．４～２５ｍｇ／Ｌ。钼酸盐光度法原理：在酸性（ｐＨ＝１．２）溶液中，钼酸铵与水中可溶性硅酸作用生成黄色１２第＝章实验准备可溶的硅钼杂多酸络合物［Ｈ。Ｓｉ（Ｍ０２０７）６】，在一定浓度范围内，其黄色与二氧化硅的浓度成正比，可与波长３９０ｎｍ处测定其吸光度并与硅校准曲线对照，求得二氧化硅的浓度。在形成硅钼杂多酸络合物【ＦｈＳｉ（Ｍ０２０７）６】后，加入还原剂时，被还原成硅钼蓝，可提高测定的灵敏度。测定波长红移到８１０ｈｍ范围内。有关的化学反应式为：ｌ－－ｈＳｉ０４＋１２Ｈ２Ｍ００４＝Ｈｓ［Ｓｉ（Ｍ０２０７）６］［硅钼黄］＋ＩＯＨ２０Ｈ８［Ｓｉ（Ｍ０２０１）６］＋２ＦｅＳ０４＋Ｈ２Ｓ０４＝Ｈｓ［Ｓｉ（Ｍ０２０７）５（Ｍ０２０６）】［硅钼蓝】＋Ｈ２０＋Ｆｅ２（ｓ０４）３本实验是利用钼酸盐光度法进行测定的。２．２．２影响因素的确定方法本实验经研究分析，在除硅的过程中多种因素对除硅效率有很大的影响，如除硅剂用量、水温、反应时间等，不同ｐＨ值对其影响也很大，尤其是其存在状态，在酸性和碱性条件下有很大的差别。经研究试验在酸性条件下其去除率很小，相反在碱性条件下（一般在ｐＨ＝ｌｏ￣１１之间）其去除率比较明显，所以只考虑在碱性条件下进行除硅，而且二氧化硅标准溶液的ｐＨ值就在此范围内，所以可以不研究ｐＨ值对其影响。通过研究本实验只对除硅剂用量，水温，反应时间三个因素进行分析，利用正交实验进行多因素多水平的分析其去除率的效果，然后选出最好的除硅剂进行单因素分析，以及絮凝剂对除硅剂的除硅效果的影响。２．３实验步骤２．３．１溶液的配制（１）二氧化硅标准溶液：称取Ｏ．９４３９９硅酸钠溶解于１０００ｍｌ的容量瓶中，摇匀。（２）铝酸铵水溶液（１０％）：称取ｌＯｇ钼酸铵［（ＮＨ４）６ＭｏＴ０２４－４Ｈ２０］，在搅拌和微热下溶于纯水中，稀释至１００ｍｌ［女１］有不溶物应过滤】，用氨水调节ｐＨ值为７～８。（３）盐酸水溶液（１＋１）：向ｌＯＯｍＬ水中加入１００ｍｌ浓盐酸即可。（４）草酸水溶液（７．５％）：溶解７．５９草酸（ＨｚＣ２０４?２Ｈ２０）刁＝水中，稀释至ｌＯＯｍｌ。（５）ＥＤＴＡ：在电子天平上称取３．７２５９乙二胺四乙酸二钠，配制成浓度为Ｏ．Ｏｌｍｏｌ／Ｌ左右的ＥＤＴＡ溶液。（６）钙标准溶液：浓度为ｌｇ／１００ｍｌ的ＣａＣｌ２溶液。（７）ＣａＣｌ２溶液：配制浓度为Ｏ．０１ｍｏｌ／Ｌ的钙标准溶液。（８）ＭｇＣｌ２溶液：配制浓度为ｌｇ／１００ｍｌ的ＭｇＣｌ２溶液。（９）Ｃａ（ＯＨ）２溶液：称取一定量的ＣａＯ溶于煮沸的水中，经过滤后取其滤液，测出其浓度为０．０２ｍｏＩ／Ｌ。２．３．２标准曲线的绘制于一系列５０ｍｌ比色管中，分别加入二氧化硅标准溶液：０，０．５，１．０，２．０，３．０，４．０，５．０。６．０，７．０，８．０，９．０ｍｌ，ｌＯｍｌ，系列的相应浓度为０，０．１，Ｏ．２，０．４，０．６，０．８，１．０，１．２，１．４，１．６，１．８，２．Ｏｍｇ，Ｌ，加水稀释至标线，迅速顺次加入１＋１盐酸０．５ｍｌ，１０％钼１３西安石油大学硕士学位论文酸铵２．０ｍｌ，至少上下倒置６次，使之混合均匀，然后放置５～１０ｒａｉｎ。加入７．５％草酸溶液２．０ｍｌ，再充分混合均匀，从加入草酸溶液后的时间算，３０ｍｉｎ后进行测量，波长采用３９０ｎｍ，比色皿用ｌｃｍ，以水为参比，测量吸光度，并作空白校正，绘制吸光度与二氧化硅含量的曲线。测定结果见表２．３。表２—３吸光度与二氧化硅浓度对应关系表作图如图２．１。０．１２０．１ｏ．∞瑙米ｏ．０６隧ｏ．０４０．０２ｏＯ０．５２浓度／ｍｇ?Ｌ１图２－１吸光度与二氧化硅含量的曲线对图中的数据进行线性回归，其线性回归方程为：Ｙ＝０．０５６ＸｆＲ＝０．９９９９）式（２一１）式中：Ｙ——吸光度）（＿Ｓｉ０２的浓度，ｍｇ?Ｌ～。２．３．３硬度的测定ａ．ＥＤＴＡ的标定准确移取２０．００ｍｌ钙标准溶液置２５０ｍｌ锥形瓶中，加３０ｍｌ水、２ｍｌ氢氧化钾溶液及约Ｏ．２９钙羧酸指示剂，立即用ＥＤＴＡ标准溶液滴定，开始滴定时速度宜稍快，接近终点时应稍慢，至溶液由紫红色变为亮蓝色，记录ＥＤＴＡ溶液的耗用体积。计算公式：Ｃ．：盟’式（２．２）Ｋ式中Ｃｌ——－ＥＤＴＡ标准滴定液浓度，ｍｍｏｌ／Ｌ；Ｃ２——钙标准溶液浓度，ｍｍｏｌ／Ｌ；１４第二章实验准备ＶＩ——ＥＤＴＡ标准滴定液耗用体积，ｍｌ；Ｖ２——钙标准溶液体积，ｍｌ。ｂ顺４定步骤准确移取水样５０．００ｍｌ置２５０ｍｌ锥形瓶中，加入４ｍｌ缓冲溶液（ｐＨ＝ｌｏ）和３滴铬黑Ｔ指示液，此时溶液呈紫色，立即用ＥＤＴＡ标准滴定液滴定，开始滴定时速度宜稍快．接近终点时宜慢，并充分摇动，滴定至紫色消失刚出现亮蓝色，整个滴定过程应在５ｍｉｎ内完成。记录ＥＤＴＡ溶液耗用的体积。计算公式：总硬度（”ＭＤ，／￡）：！七尝式中式（２—３）ＣｒＥＤＴＡ标准滴定液浓度，ｍｍｏｌ／Ｌ；Ｖｌ——ＥＤＴＡ标准滴定液耗用体积，ｍｌ；ｒ０Ｖ０＿一水样体积，ｍｌ。２．３．４硅含量的测定（１）取二氧化硅标准溶液１００ｍｌ于锥形瓶，加入各种不同的一定量的除硅剂，放置在恒温水浴锅里恒温一定的时间，然后取出。（２）用移液管移取２５ｍｌ的上述清液于１００ｍｌ的容量瓶中定容。（３）从容量瓶中取出２ｍｌ的样品进行测定，以下按标准曲线的绘制的步骤进行，即可得到其吸光度。（４）根据式（２－１）可计算出Ｓｉ０２的含量，依下式计算出硅去除率。ｒ『：ｆ２００一上。５０。坐１厶ｏｏｘｌ００％２５／／’Ｌ０．０５６２式（２－４）‘式中ｎ——去除率Ｙ——吸光度２．４正交实验本实验初步确定对污水水样进行除硅剂用量、水温、反应时间三个因素的三个水平的实验，采用Ｌ２５（５４）正交表对水样作正交实验（见表２－４），以期找到影响Ｓｉ０２去除率的主次因素，通过处理前后水中ｓｉ０２的去除率和总硬度的变化规律，寻找最佳处理方案。表２—４Ｌ∞（５‘）正交表