紫外光(UV)光解油田采出水中多環芳烴如何處理
摘要:為了探討(tao)紫(zi)外光光解(jie)人工模擬油田采出(chu)水中多環(huan)(huan)芳烴的降解(jie)效(xiao)率,利用自制反(fan)應裝(zhuang)置對油田采出(chu)水中多環(huan)(huan)芳烴(PAHs)的紫(zi)外光光解(jie)做了一個(ge)初步研究。
研(yan)究(jiu)結果證(zheng)明,紫(zi)外(wai)光(guang)光(guang)解對油(you)田采出水中(zhong)的多(duo)環芳烴萘和芴(wu)有(you)顯(xian)著的降解能力。實驗室(shi)的測(ce)試表明,與紫(zi)外(wai)UVA(365nm)、UVB(308nm)的光(guang)照相比,紫(zi)外(wai)UVC(254nm)在光(guang)照60min的條(tiao)件(jian)下,2種多(duo)環芳烴各自的去除(chu)率(lv)(lv)都近似達到了99%。可見,在光(guang)解效力和暴露時間兩(liang)方面,紫(zi)外(wai)UVC對采出水中(zhong)萘和芴(wu)的去除(chu)具有(you)相對穩定和比較高的效率(lv)(lv)。
石油在(zai)開(kai)采、生(sheng)(sheng)產、加工過程中(zhong)產生(sheng)(sheng)大量的污(wu)(wu)水(shui)(shui),如果這些污(wu)(wu)水(shui)(shui)不加以(yi)處理就(jiu)排放到(dao)自然界中(zhong),將會給環境造成巨大的破壞(huai)。它(ta)不僅污(wu)(wu)染海水(shui)(shui),甚(shen)至使(shi)石油類污(wu)(wu)染物在(zai)海底底泥中(zhong)富集,嚴重(zhong)污(wu)(wu)染海洋生(sheng)(sheng)態(tai)環境,間(jian)接或直接地危(wei)及人類健(jian)康。我(wo)國(guo)油田采出液(ye)的含水(shui)(shui)率(lv)逐年上升,1995-1996年,外排量從2688萬(wan)t增(zeng)加到(dao)3959萬(wan)t,外排采出水(shui)(shui)平均高達(da)80%以(yi)上,而且(qie)我(wo)國(guo)每(mei)年處理回注水(shui)(shui)就(jiu)達(da)10多億m3。
目(mu)前(qian),我國油田已經進入到注(zhu)水(shui)(shui)開采的(de)中后期,采出(chu)水(shui)(shui)占(zhan)采出(chu)液的(de)60%~70%,甚至有(you)的(de)高達(da)90%以(yi)上。采油廢水(shui)(shui)中主要含(han)有(you)油脂、烷烴(jing)(jing)(jing)、環(huan)(huan)烷烴(jing)(jing)(jing)、苯(ben)酚(fen)類、多(duo)(duo)環(huan)(huan)芳烴(jing)(jing)(jing)類等有(you)機物。多(duo)(duo)環(huan)(huan)芳烴(jing)(jing)(jing)(pahs)是(shi)指分子中含(han)有(you)2個或2個以(yi)上苯(ben)環(huan)(huan)的(de)碳(tan)氫化合物,是(shi)一種持久性(xing)有(you)機污染物,廣(guang)泛存在于各種環(huan)(huan)境介(jie)質(zhi)中。pahs具有(you)強烈(lie)的(de)致癌(ai)、致畸及致突變性(xing)。
美國國家環境保(bao)護局(ju)(usepa)規定了16種pahs為(wei)環境監測優(you)先(xian)檢測物(wu)(wu)。其中包括萘苊烯、苊、芴(wu)、菲、蒽、熒(ying)蒽、芘(bi)、苯(ben)并(bing)(bing)(a)、蒽、屈(qu)、苯(ben)并(bing)(bing)(b)熒(ying)蒽、苯(ben)并(bing)(bing)(k)熒(ying)蒽、苯(ben)并(bing)(bing)(a)芘(bi)、茚并(bing)(bing)(1,2,3cd)芘(bi)、二(er)苯(ben)并(bing)(bing)(a,n)蒽、苯(ben)并(bing)(bing)(g,h,i)芘(bi)。近(jin)年來,國內外對pahs的污(wu)染處理主要采(cai)取了物(wu)(wu)理和化(hua)學氧化(hua)法。
物(wu)理方(fang)法不僅(jin)處理時間長(chang),降解(jie)效(xiao)果差(cha),而且(qie)降解(jie)產物(wu)也不徹底,而紫外光(guang)光(guang)解(jie)水(shui)中(zhong)的(de)(de)多環芳烴是在光(guang)誘(you)發(fa)所產生(sheng)的(de)(de)單線態氧(yang)、臭氧(yang)或羥(qian)基(ji)游(you)離基(ji)的(de)(de)作用下(xia)發(fa)生(sheng)氧(yang)化(hua)降解(jie)的(de)(de),弱反(fan)應(ying)(ying)選擇(ze)性的(de)(de)羥(qian)基(ji)自(zi)由(you)基(ji)一旦(dan)形成,就會誘(you)導一系列自(zi)由(you)基(ji)鏈反(fan)應(ying)(ying),攻擊水(shui)體中(zhong)的(de)(de)各種污染(ran)物(wu),直至(zhi)完(wan)全(quan)礦(kuang)化(hua)為H2O、CO2和其他礦(kuang)物(wu)鹽。所以,UV光(guang)解(jie)效(xiao)率高,降解(jie)快,能把有(you)機污染(ran)物(wu)完(wan)全(quan)礦(kuang)化(hua)成二氧(yang)化(hua)碳和水(shui),和無機小(xiao)分子,且(qie)不會造成二次污染(ran)。
基(ji)于多環(huan)(huan)芳烴在(zai)石油(you)采(cai)出水中的高度(du)富(fu)集,本文以(yi)2種典型(xing)的多環(huan)(huan)芳烴萘(nai)、芴為研究對象(xiang)。研究在(zai)254、308和365nm波長紫外(wai)光(guang)照射下,經(jing)過固相萃取(SPE)氣(qi)相色譜/質譜聯(GC/MS)方(fang)法處(chu)理pahs中的萘(nai)和芴的過程和效果,從而得知在(zai)254nm的情況下,萘(nai)和芴的降解率(lv)是(shi)最好(hao)的,也為相應的控制(zhi)技術提(ti)供(gong)基(ji)礎數據。
1實驗部分
1.1實(shi)驗裝置
反(fan)(fan)應裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)由(you)紫(zi)外光輻(fu)照(zhao)室和反(fan)(fan)應器主體(ti)組成(cheng)。輻(fu)照(zhao)室主體(ti)由(you)不(bu)銹鋼材料(liao)建成(cheng),內(nei)徑約(yue)30cm,壁(bi)厚約(yue)0.5mm,壁(bi)高(gao)約(yue)38cm,室內(nei)壁(bi)安(an)裝(zhuang)(zhuang)有紫(zi)外燈套(tao)。反(fan)(fan)應器主體(ti)是(shi)石(shi)英圓柱形(xing)小罐,內(nei)徑20cm,壁(bi)厚約(yue)4mm,壁(bi)高(gao)25cm,反(fan)(fan)應器頂蓋安(an)裝(zhuang)(zhuang)有攪拌電機(ji),臭氧氣體(ti)進出(chu)口(kou)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi),采樣(yang)口(kou)以及各(ge)類傳感(gan)器插孔。
反應器內(nei)(nei)部安(an)裝雙層六葉槳式(shi)聚四氟乙烯材(cai)料葉輪(lun)以實(shi)現對水(shui)樣的(de)充分(fen)攪(jiao)拌,反應器內(nei)(nei)部與水(shui)接(jie)觸的(de)連接(jie)部件(jian)均采(cai)用聚四氟乙烯(teflon)。
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