微乳液體系制備及對含油污泥清洗性能的研究

倪銀 強琳輝 陳永生 侯士法 陳勇 許晗

摘? ? ? 要：針對冀東油田含油污泥特點，選取SDS（十二烷基磺酸鈉）/正庚烷/正丁醇/氯化鈉/水微乳液體系對其進行無害化處理。25 ℃下，當正庚烷與水的體積比為1∶1，SDS、正丁醇和氯化鈉的加入質量分數分別為 2.43%、11.82%和3.89%時，體系的洗油效率最高，為79.8%;采用SDS/RFWR-1復配（質量比為4∶1）取代SDS制備微乳液體系，洗油效率提高至83.6%。進一步優化洗油工藝，30 ℃下洗滌2 h，含油污泥單次處理量為20 g時，洗油效率可提高至86.2%，微乳液體系可循環使用3次，洗油效率基本保持穩定。

關? 鍵? 詞：含油污泥;微乳液;洗油效率;冀東油田

中圖分類號：O 69? ? ? ?文獻標識碼： A? ? ? ?文章編號： 1671-0460（2019）10-2235-05

Abstract： According to the characteristics of oily sludge in Jidong oilfield， SDS （twelve alkyl sulfonate）/n-heptane /n-butanol/sodium chloride/water microemulsion system was selected for harmless treatment. When the volume ratio of n-heptane to water was 1：1， the mass fraction of SDS， n-butanol and NaCl was 2.43%， 11.82% and 3.89% respectively， the system formed middle microemulsion with the highest oil washing efficiency of 79.8%; SDS/RFWR-1 （mass ratio of 4：1） was used to replace SDS to prepare microemulsion system， and the efficiency of washing oil increased to 83.6%. The oil washing efficiency reached 86.2% by optimizing the washing process to wash 20 g sludge （based on 100 mL water， the same below） for 2 h at 30 ℃. The microemulsion system could be reused three times， and the oil washing efficiency was stable.

Key words： Oily sludge; Microemulsion; Oil washing efficiency; Jidong oilfield

含油污泥一般是指泥沙中混入原油而形成的污泥，其中富含礦物油，近年來被列入危險固體廢棄物。含油污泥中不僅含有大量老化原油、瀝青質、蠟質、膠體、固體懸浮物，還包含油田生產過程中加入的大量化學試劑，因此處理難度較大[1]。目前我國石油工業產生的含油污泥數量龐大，若處理不當，將對環境造成嚴重污染。為此，國內各油田先后開發出一系列含油污泥無害化處理方法，主要包括熱解法、填埋法、焚燒法和生物法等[2-4]，上述方法雖可在一定程度上實現含油污泥的減量化和無害化，但在處理過程中有可能造成二次污染，且存在處理周期長、處理條件苛刻以及耗能較高等缺點。

微乳液法[5]作為一種條件溫和、能耗較低的含油污泥處理方法，近年來逐漸引起關注。該法在處理原理上主要是利用微乳液界面張力極低的特點，取代原油鋪展在固體泥沙表面，剝離出油滴，進而由密度差使得原油與固體泥沙自然分離。如張東生[6]等通過將含油污泥微乳化處理勝利油田脫水含油污泥，脫油率最高可達42.53%。方倩倩[7]等采用微乳液萃取法對勝利油田進行處理，脫油率達到79.6%。本文通過制備SDS/正丁醇/氯化鈉/正庚烷/水微乳液體系，對冀東油田G 104區塊的井下作業污泥進行了無害化處理。通過研究微乳液各組分對體系相行為及洗油效率的影響，結合對洗油工藝條件的優化，有效洗脫含油污泥中的原油組分，從而實現對含油污泥的有效處理。

1? 實驗部分

1.1? 試劑與儀器

試劑：正庚烷，SDS（十二烷基磺酸鈉），氯化鈉，正丁醇，分析純;蒸餾水;非離子型表面活性劑RFWR-1（自制）。含油污泥采自冀東油田G 104區塊，其特征見表1。

儀器：電子天平（上海精天電子儀器有限公司），烘箱（上海申光儀器儀表有限公司），恒溫水?。ㄠ嵵蓍L城科工貿易有限公司），馬弗爐（天津市泰斯特儀器有限公司）。

1.2? 微乳液的配制

在100 mL具塞量筒中加入20 mL蒸餾水（19.96 g）和20 mL正庚烷（13.68 g），再依次加入1.00 g SDS、6 mL正丁醇（4.86 g）和1.60 g氯化鈉，輕微振蕩后置于25 ℃水浴中靜置。約0.5 h后，體系形成相界面清晰且各相體積分數穩定的三相體系，其中上相為過量油相，下相為過量水相，中相為微乳液相。此時，十二烷基磺酸鈉、正丁醇及氯化鈉的質量分數分別為2.43%、11.82%和3.89%。在此基礎上，改變任意組分濃度或任意配制條件，可得到一系列相行為不同的微乳液體系。

1.3? 微乳液相圖的繪制

2.7? 處理時間對洗油效率的影響

圖10為在2.4最佳組成，處理量為20 g，處理溫度為30 ℃的基礎上，處理時間對洗油效率的影響。當處理時間由0.5 h延長至 2 h的過程中，洗油效率增長較多，但繼續增加處理時間對洗油效率的貢獻不大。綜合考慮，確定最佳處理時間為2 h。

綜上，優化后的含油污泥最佳處理工藝條件：每100 mL水配制的微乳液處理含油污泥20 g，30 ℃下處理2 h，此時體系洗油效率達到86.2%。

2.8? 微乳液的循環利用

使用微乳液體系處理含油污泥后，若經過簡單過濾除固后可以再次利用處理新的污泥樣品。

依次循環，測試每次處理的洗油效率，結果如圖11所示。

3? 結 論

采用SDS、正丁醇及氯化鈉配合正庚烷及蒸餾水，配制得到微乳液體系，實現了對冀東油田G 104區塊井下作業污泥的無害化處理。

循環使用的過程中，第2次的洗油效率比第1次略高，這可能是由于在第1次洗滌的過程中，污泥中的原油組分以油相的形式進入微乳液體系當中，使得微乳液體系的界面張力進一步降低，從而在第2次洗滌時發揮出更好的洗油效果[7]。在第3次洗油時，微乳液洗油效率開始下降，但仍能保持在80%以上，這是由于微乳液中活性成分積累后微乳液相中水成分增大，對油的洗滌能力有所降低所致。而自第4次洗油開始，由于洗滌過程中污泥中含有的油、水不斷進入微乳液體系，使得體系中表面活性劑、醇和無機鹽的相對含量發生變化，體系逐漸由中相微乳液轉變為下相微乳液，界面張力增大，對原油的洗脫能力急劇下降。綜合考慮，微乳液的循環使用次數以3次為宜。

值得注意的是，在微乳液重復4次洗滌后，微乳液體系轉變為下相微乳液與容器上方過量油相的混合物。根據微乳液相圖，在分離出過量的油相后，若向體系內補充適量醇及無機鹽組分，將使得體系重新轉變為中相微乳液體系，從而有可能恢復洗滌原油的能力，這為微乳液的再生使用提供了思路。

通過優化微乳液配方及洗油工藝參數，主要得到以下結論：

（1）由體系相行為及洗油效率確定的含油污泥處理用最佳微乳液配方為：復配表面活性劑 2.43%（復配比為4∶1），正丁醇11.82%，氯化鈉3.89%，正庚烷與水體積比1∶1。

（2）處理含油污泥的最佳工藝條件為：每100 mL水配制的微乳液處理含油污泥20 g，30 ℃下處理2 h，此時體系洗油效率達到86.2%。

（3）在保證脫油率大于80%的前提下，微乳液可循環使用3 次或經過調配繼續使用多次。

參考文獻：

[1] 許晗，郝思琪，孫帥，等.SDBS微乳液體系用于含油污泥處理的工藝研究[J]. 清洗世界，2019，35（3）：17-18.

[2] 李樂，周飛，孫先峰.石油降解菌的篩選及復合菌群的構建[J]. 當代化工，2018，47（4）：672-676.

[3] 張歡，屈撐囤，黃保軍，等. 含油污泥清潔燃燒實驗研究[J].廣西大學學報，2018，43（2）：813-820.

[4] 胡海杰，李彥，屈撐囤，等. 含油污泥熱解技術的研究進展[J]. 當代化工，2017，46（11）：2303-2305.

[5] 徐東梅，陳馥，徐國才. DDBS 微乳體系用于油砂洗油的初步研究[J]. 油田化學，2005，22（4）：378-380.

[6]? 張東生，陳爽，劉濤，等.含油污泥微乳化處理工藝研究[J]. 油田化學，2005，22（4）：378-380.

[7] 方倩倩.? 萃取法含油污泥資源化處理研究[D]. 山東：中國石油大學，2011.