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技术知识

聚丙烯酰胺浓度检测方法研究进展

时间:2021-05-06 09:23:22点击:0

摘要:随着油田开采的不断深入,产能大幅度下降,聚合物驱油在三次采油中得到了广泛应用。由于聚合物中所含有的聚丙烯酰胺对环境有很大的影响,是油田污水处理和排放中的关键性指标,因此有效地进行浓度检验是非常重要的生产技术之一;准确地评测出聚丙烯酰胺浓度可以实现对驱油过程的判断,目前我国所采用的检测方法主要包括淀粉碘化镉比色法、浊度法、凝胶色谱法等,以下笔者展开相应的研究分析,并提出当前进展。

聚丙烯酰胺类聚合物被广泛地应用在化工、采矿、石油等工业领域,尤其在石油开采的过程中,采取聚合物驱油的方式,主要是针对聚丙烯酰胺进行应用,而聚合物驱油也是目前效果较显著的一种方式。聚丙烯酰胺作为主要的驱油成分,在发挥作用的同时,也存在一定的问题,如严重的环境污染问题,增加了石油污水的处理难度等。精确的检测出聚丙烯酰胺的浓度,对研究聚合物驱油、采油等有重要的意义。

1、聚合物驱油概述

人类社会的经济发展是建立在能源层面上的,尤其是石油资源,是确保汽车工业发展的前提条件。市场对石油资源的大量开采和应用,客观上增加了产能的负担,一些长期开采的油田开始进入二次采油、三次采油甚至枯竭期;为了提高石油资源的利用率和开采率,聚合物驱油方式已经成为当前主要的开采方式。

聚丙烯酰胺是一种效果明显的驱油聚合物,经常被用来调剖、堵水、压裂等功能,聚丙烯酰胺聚合物的应用过程中,只能是通过水解来发挥作用(增稠剂),制备的过程中不可能达到百分百;相应的,聚丙烯酰胺具有很高的毒性,对生态环境、人类等都有很高的威胁性。快速检测聚丙烯酰胺浓度对原油产量、污水处理以及污水排放等有着关键性的解决作用。

就我国目前来说,主要采用的聚丙烯酰胺浓度测量方法包括六种,分别是:淀粉碘化镉比色法、浊度法、凝胶色谱法、粘度法、超滤超缩薄膜干燥法、沉淀法。近年来,也研发出来其他的一些检测方法,效果较好的是光学测量,是未来的主要发展趋势。

笔者将聚丙烯酰胺浓度检测的方法划分为光学检测和非光学检测两种,展开相关的研究。

2、聚丙烯酰胺浓度检测及影响因素分析

2.1 非光学方法检测

非光学方法也可以理解为传统浓度检测,在聚丙烯酰胺的化学层面展开反应测试,主要包括了沉淀法、粘度法以及超滤超缩薄膜干燥法。

其中,粘度法所根据的是已知一定剪切速率下由于分子之间运动产生摩擦阻力而存在的粘度以及浓度关系,这一检测方式需要采用粘度计测出样品的流经时间,进而满足标准溶液浓度待定测试需求,较高精度在百分之一。但很明显,粘度法需要实现经过取样测量。

而超滤超缩薄膜干燥法则采取的是超滤特性,将待测样品浓缩之后,去除其中的离子部分,最后进行称重,计算原有溶液中所含有的聚丙烯酰胺浓度。这种方式操作较为复杂,且需要一定的超滤超缩材料,对于企业来说成本较高。

沉淀法在测量方面与超滤超缩薄膜干燥法是一致的,但这一方法并不需要利用相应的检测材料,需要将聚丙烯酰胺的非溶解类物质从溶液中沉淀出来,进而进行烘干,测试出其中包括的聚丙烯酰胺总量。这种方式是利用了沉淀后物体的良好特性,但通过烘干操作之后,就破坏了物质本身的性质,消耗大量的时间成本。但对于一些污染严重的场所可以进行利用,即满足高浓度的聚丙烯酰胺溶液检测。

2.2 光学方法检测

光学方法测试的优势是非接触性,这样一来可以有效地避免人工选取样本的误差问题。具体所应用的方法主要包括色谱测定法,浊度法、淀粉碘化镉比色法三类。

① 色谱测定法。色谱测定法需要应用一定的光学鉴定仪器来实现色谱柱将聚合物与其他聚合物的分离,然后采用色谱仪或紫外分光光度计进行测量,这种方式的优势在于误差率较小,一般可以保持在百分之一以下,同时也便于实现对分子量较大的物质检定,在目前我国的油田企业中,利用这一方式检测的手段较少,这种方法应用也需要一些前期准备工作,主要是将聚丙烯酰胺从待定的测试溶液中分离的过程。

② 浊度法。浊度法的应用主要依赖化学反应之后的光色检定,通过HAe与NaCLO反应生成的氯气以及HPAM反应生成的氯酸铵盐,可以导致溶液产生浑浊的现象,然后再利用分光光度计或者浊度仪测定浊度,然后绘制相应的质量浓度曲线。这种方式的测量误差更小,可以达到千分之一,特别是依赖曲线变化形式,也同时满足温度、反应时间等对聚丙烯酰胺浓度需求,相应地,在实际操作中过程十分复杂繁琐。

③ 淀粉碘化镉比色法。这种检测方法较为常用,其原理是溴水与HPAM发生反应(酰胺基反应)生成溴代酰胺,继而在酸性条件下(pH=5)与淀粉-碘化镉发生反应,最后光度计测量得到浓度。

3、结语

通过以上分析,文中综合比较了几种关于聚丙烯酰胺浓度检测的方法,分析了相应的影响因素,对检测原理,设备要求、干扰因子等内容展开了相应的研究,笔者提出光学测试和非光学测试的分类方法,其中,光学检测的方案可以为现有的油田聚合物污染在线检测提供条件,同时光学方法测量也能够实现非接触测量,是未来发展的重要趋势。