一種非均相Fenton反應(yīng)催化降解聚丙烯酰胺的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非均相Fenton反應(yīng)催化降解聚丙烯酰胺的方法，涉及油田化學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明是以NaY為載體，采用微波法制備氧化鐵負(fù)載量為5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的催化劑，在反應(yīng)時間1h，反應(yīng)溫度30℃，催化劑加入量5g/L，H2O2用量7ml/L的條件下，對濃度為200mg/L的聚丙烯酰胺溶液有最佳降解效果，降解率可達(dá)86.63%。
【專利說明】一種非均相Fenton反應(yīng)催化降解聚丙烯酰胺的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油田化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種非均相Fenton反應(yīng)催化降解聚丙烯酰胺的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著油田開發(fā)的不斷深入，國內(nèi)大部分油田進(jìn)入了高含水期，聚合物驅(qū)油技術(shù)作為主要的采收率提高措施被廣泛地應(yīng)用，其中使用的高聚物主要是聚丙烯酰胺(PAM)。聚驅(qū)技術(shù)的使用大大提高了原油的產(chǎn)量，帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，但同時也產(chǎn)生了大量的含聚廢水，其粘度大、乳化穩(wěn)定性強(qiáng)，致使油水分離困難，增加了油田采出水的處理難度。傳統(tǒng)的含油污水處理工藝很難使處理后的水質(zhì)達(dá)標(biāo)，解決此問題的關(guān)鍵在于PAM的降解。目前PAM降解方法主要有生物法、物理法和化學(xué)法等。
[0003]Fenton試劑法是一種高級氧化法，具有高效、選擇性低、工藝成熟等優(yōu)勢,廣泛應(yīng)用于難降解有機(jī)物的處理過程，但在實際應(yīng)用中，水中的Fe2+不回收，易產(chǎn)生二次污染及大量的鐵泥，為工業(yè)應(yīng)用帶來不便，非均相Fenton體系可以較好地克服上述缺點。近年來，非均相Fenton氧化技術(shù)在有機(jī)污染物處理上取得了一定進(jìn)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種非均相Fenton反應(yīng)催化降解聚丙烯酰胺的方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種非均相Fenton反應(yīng)催化降解聚丙烯酰胺的方法，包括以下步驟:
[0007](1)催化劑的制備
[0008]采用微波法，將0.llg氧化鐵粉末直接與2g載體混合并研磨均勻，在微波功率400~600W下處理5min，即得負(fù)載量為5%的Fe203/NaY非均相催化劑；
[0009](2)催化劑對聚丙烯酰胺的降解
[0010]將負(fù)載量為5%的Fe203/NaY非均相催化劑和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的H202加入到聚丙烯酰胺溶液中，調(diào)節(jié)初始pH為3，控制反應(yīng)溫度與時間，反應(yīng)結(jié)束后，過濾取濾液測定總有機(jī)碳值，計算降解率。
[0011]所述的方法，負(fù)載量為5%的催化劑的投加量為5g/L ；H202的投加量為7ml/L。
[0012]所述的聚丙烯酰胺溶液的濃度為200mg/L。
[0013]所述的方法，步驟(2)中，反應(yīng)溫度為30°C，反應(yīng)時間為lh。
[0014]本發(fā)明通過微波技術(shù)制備Fe203/NaY非均相催化劑，由于活性組分和載體吸收微波的能力都較強(qiáng)，因此微波加熱時兩者發(fā)生強(qiáng)相互作用，使催化劑具有較高的活性和選擇性，且制備時間大大縮短。將此非均相催化劑用于Fenton反應(yīng)降解水溶液中難降解的聚丙烯酰胺，在一定的反應(yīng)條件下，降解率可達(dá)到86.63%，除此之外，F(xiàn)e203/NaY非均相催化劑易分離、易回收、能循環(huán)利用，可以節(jié)約運行成本?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0015]圖1為不同方法及載體制備的催化劑XRD譜圖(a-NaY，b_Al203)。
[0016]圖2為微波法制備不同F(xiàn)e203負(fù)載量催化劑對PAM的降解。
[0017]圖3為微波法制備的不同F(xiàn)e203負(fù)載量的催化劑的XRD譜圖。
[0018]圖4為反應(yīng)時間對PAM降解性能的影響。
[0019]圖5為反應(yīng)溫度對PAM降解性能的影響。[0020]圖6為催化劑用量對PAM降解性能的影響。
[0021 ] 圖7為H202用量對PAM降解率的影響。
【具體實施方式】
[0022]以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0023]1、實驗部分
[0024]1.1試劑和儀器
[0025]y -A1203，NaY，PAM (相對分子量為1.4X108), H202 (30%質(zhì)量分?jǐn)?shù))，硝酸鐵，氧化鐵，去離子水；
[0026]JB50-D型增力電動攪拌機(jī)、PHS-23C型精密酸度計:上海雷磁儀器廠；BP210s型電子天平:上海精天電子儀器有限公司；MM-2270M型微波爐:青島海爾微波制品有限公司；SX-12-10型箱式電阻爐:北京中興偉業(yè)儀器有限公司；HH-601型超級恒溫水浴:金壇市金南儀器制造有限公司。
[0027]1.2催化劑的制備
[0028]催化劑采用三種方法制備，其中，飽和浸潰法(頂)是將硝酸鐵溶液與載體在室溫靜置12h，110°C干燥4h，500°C焙燒4h。干混法(MX)是將硝酸鐵粉末直接與載體混合并研磨均勻，熱處理過程同頂法。微波法(MW)是將待負(fù)載的氧化鐵粉末直接與載體置于研缽中混合并研磨均勻，在微波爐中以400~600W的功率加熱5min，冷卻待用，無需其他熱處理。
[0029]1.3實驗方法
[0030]將一定量的催化劑和H202加入100ml PAM含量為200mg/L的聚丙烯酰胺溶液中，調(diào)節(jié)初始pH為3，在一定溫度下攪拌反應(yīng)一段時間，過濾后取濾液測定總有機(jī)碳(T0C)值，計算降解率:
[0031]降解率(％) = (T0C反應(yīng)前一 T0C反應(yīng)后)/T0C反應(yīng)前X 100%
[0032]1.4分析方法
[0033]催化劑的表征:X射線衍射(XRD)采用荷蘭PANalytical公司X’Pert Pro衍射儀，Cu靶，Κα輻射源，管電壓40kV，管電流40mA，掃描速度2o/min，掃描范圍5~70°。傅立葉紅外(FT-1R)光譜在北分瑞利WQ520紅外光譜儀上測定，樣品用KBr壓片，分辨率2CHT1，掃描頻率32次/min。樣品的比表面積和孔結(jié)構(gòu)采用美國Quantachrome公司的QUADRAS0RBSI測定。
[0034]T0C的測定:采用日本SHIMADZU公司TOC-V CPH檢測儀測定。
[0035]2、結(jié)果與討論
[0036]2.1載體類型和負(fù)載方法的影響[0037]分別以Υ -Α1203和NaY分子篩為載體，采用頂、MX和MW法，制備Fe203負(fù)載量為5wt%的催化劑，在催化劑投加量為5g/L，H202投加量為5ml/L，反應(yīng)溫度為30°C的條件下反應(yīng)時間lh。圖1為不同方法及載體制備的催化劑XRD譜圖。，催化劑比表面積和孔結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)以及PAM降解率如表1所示。[0038]由圖1可見，在NaY載體上，采用三種方法制備的催化劑中都只出現(xiàn)了歸屬于NaY的衍射峰，說明Fe203活性組分分散良好；而在A1203載體上，三種方法制備的樣品中，在25° ,29° ,32° ,34°出現(xiàn)了 Fe203 (PDF84-0307)的特征衍射峰，說明活性組分分散度較差，團(tuán)聚成較大的晶粒。[0039]從表1可見，NaY具有較高的表面積，因此負(fù)載在其上的Fe203能夠高分散，得到的催化劑表面積仍較高，其中頂和麗法得到的催化劑的表面積高于MX法，這是因為IM中，活性組分前體溶液與載體有良好的接觸；麗法中，活性組分和載體都能強(qiáng)烈吸收微波，在微波誘導(dǎo)下發(fā)生強(qiáng)相互作用，因此，促進(jìn)了活性組分的分散;MX僅依靠機(jī)械作用使得活性組分和載體混合，因此兩者間相互作用弱。A1203表面積較低，不利于活性組分的分散，因此，催化劑的活性較低。表1不同載體和負(fù)載方法的催化劑的表面積和孔結(jié)構(gòu)性質(zhì)及對PAM的降解率[0040]
【權(quán)利要求】
1.一種非均相Fenton反應(yīng)催化降解聚丙烯酰胺的方法，其特征是，包括以下步驟: (1)催化劑的制備 采用微波法，將0.llg氧化鐵粉末直接與2g載體混合并研磨均勻，在微波功率400~600W下處理5min，即得負(fù)載量為5%的Fe203/NaY非均相催化劑； (2)催化劑對聚丙烯酰胺的降解 將負(fù)載量為5%的Fe203/NaY非均相催化劑和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的H202加入到聚丙烯酰胺溶液中，調(diào)節(jié)初始pH為3，控制反應(yīng)溫度與時間，反應(yīng)結(jié)束后，過濾取濾液測定總有機(jī)碳值，計算降解率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，負(fù)載量為5%的催化劑的投加量為5g/L；H202的投加量為7ml/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，聚丙烯酰胺溶液的濃度為200mg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，步驟(2)中，反應(yīng)溫度為30°C，反應(yīng)時間為lh。
【文檔編號】C02F1/58GK103553201SQ201310577040
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】吳雁, 王豪, 楊清, 葉仲斌, 夏敏 申請人:西南石油大學(xué)