一種處理聚驅(qū)采油廢水用納濾膜清洗劑及清洗方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種處理聚驅(qū)采油廢水用納濾膜清洗劑及清洗方法。所述復(fù)合清洗劑由EDTA、焦磷酸鈉、SDS和水配制而成。清洗方法分為兩步，首先用本發(fā)明的復(fù)合試劑進(jìn)行清洗，然后再用稀鹽酸溶液進(jìn)行酸洗。采用本發(fā)明的復(fù)合化學(xué)清洗試劑對(duì)處理聚驅(qū)采油廢水中受污染的納濾膜進(jìn)行化學(xué)清洗，結(jié)果表明清洗后納濾膜的通量恢復(fù)率可達(dá)99%以上，且恢復(fù)的通量能夠較長(zhǎng)時(shí)間地得以保持。此外，進(jìn)一步采用多種測(cè)試和表征手段對(duì)經(jīng)過(guò)該清洗過(guò)程的納濾膜進(jìn)行了研究，結(jié)果表明該復(fù)合清洗試劑并未對(duì)納濾膜的其他性能造成破壞，清洗后納濾膜的脫鹽率、親水性、微觀形貌以及紅外光譜均與新膜相差無(wú)幾，充分說(shuō)明該清洗方案有效實(shí)現(xiàn)了受污染納濾膜的“再生”。
【專利說(shuō)明】一種處理聚驅(qū)采油廢水用納濾膜清洗劑及清洗方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于聚驅(qū)采油廢水的納濾膜處理領(lǐng)域，涉及一種針對(duì)處理聚驅(qū)采油廢水時(shí)受污染納濾膜進(jìn)行有效且無(wú)破壞作用的化學(xué)清洗時(shí)所用到的復(fù)合清洗劑及清洗方法。

【背景技術(shù)】
[0002]聚驅(qū)采油技術(shù)在我國(guó)各大油田的推廣應(yīng)用有效提高了原油采收率，但該過(guò)程中的大量清水消耗與廢水產(chǎn)出問(wèn)題一直困擾著本就缺水的采油地區(qū)。介于超濾與反滲透之間的納濾能夠截留小分子有機(jī)物，且具有部分脫鹽能力，因此利用納濾膜對(duì)已經(jīng)經(jīng)過(guò)超濾處理的聚驅(qū)采油廢水進(jìn)行深度處理，降低礦化度，并進(jìn)一步去除水中殘留的有機(jī)物，確保納濾出水滿足配聚用水的水質(zhì)要求后回用于聚驅(qū)采油過(guò)程有望解決清水消耗與廢水排放帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題。
[0003]然而，膜污染是限制納濾膜推廣應(yīng)用的一個(gè)主要障礙，盡管采取多種控制措施(如對(duì)料液進(jìn)行預(yù)處理、優(yōu)化操作條件、提高膜材料抗污染性能等)可以減輕膜污染，但無(wú)論何種方法都不能完全避免膜污染的發(fā)生，當(dāng)膜通量下降到一定程度或跨膜壓差升高到一定程度，抑或出水水質(zhì)惡化不能滿足要求時(shí)，就需要對(duì)受污染的納濾膜進(jìn)行清洗，清洗方法可以分為物理清洗和化學(xué)清洗，物理清洗即是通過(guò)水流、氣體等物理作用的擾動(dòng)而強(qiáng)制地將污染物剝離膜體，但在面對(duì)較為頑固的污染層時(shí)，物理清洗通常難以取得令人滿意的清洗效果，此時(shí)就需要進(jìn)行化學(xué)清洗。化學(xué)清洗是通過(guò)清洗劑與污染物之間的化學(xué)反應(yīng)來(lái)破壞污染層結(jié)構(gòu)，降低污染物與納濾膜的結(jié)合力，使污染物在自身擴(kuò)散作用與水流擾動(dòng)作用下迀移離開(kāi)膜體，從而恢復(fù)膜通量，保證出水水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)受污染納濾膜的“再生”。
[0004]納濾處理聚驅(qū)采油廢水時(shí)，水中的原油、聚丙烯酰胺、天然有機(jī)物以及各類鹽離子都能夠引起膜的污染問(wèn)題。這些污染物通過(guò)各種物理化學(xué)作用與納濾膜較為緊密地結(jié)合在一起，很難通過(guò)物理清洗實(shí)現(xiàn)膜性能的完全恢復(fù)，而是需要合適的化學(xué)清洗來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。然而單一的化學(xué)清洗試劑往往只對(duì)某一種污染組分具有較好的清洗效果，而實(shí)際應(yīng)用中的受污染納濾膜通常為多種不同組分的復(fù)合污染，為了取得滿意的清洗效果，就需要采用多種清洗試劑進(jìn)行多步清洗，步驟繁瑣，耗時(shí)耗力，而一些市售的商用清洗劑對(duì)特定污染情況又不具有針對(duì)性，實(shí)際應(yīng)用也確實(shí)表明商用清洗劑對(duì)聚驅(qū)采油廢水造成的受污染納濾膜清洗效果不佳。清洗效果較好的氧化性清洗試劑(如次氯酸鈉溶液)又會(huì)對(duì)聚酰胺材質(zhì)的復(fù)合納濾膜造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞，降低納濾膜的出水水質(zhì)和膜組件的使用壽命。因此，亟需一種對(duì)處理聚驅(qū)采油廢水中受污染納濾膜具有針對(duì)性、高效性和非破壞性的復(fù)合化學(xué)清洗試劑和清洗方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有納濾膜化學(xué)清洗劑清洗效能不佳和對(duì)膜體具有破壞性的問(wèn)題，本發(fā)明針對(duì)聚驅(qū)采油廢水的納濾處理技術(shù)，開(kāi)發(fā)了一種具有工藝針對(duì)性的高效處理聚驅(qū)采油廢水用納濾膜清洗劑及清洗方法。
[0006]本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種處理聚驅(qū)采油廢水用納濾膜清洗劑，由EDTA、焦磷酸鈉、SDS和水配制而成，各成分的含量為:0.03-0.07wt.%EDTA、0.15-0.25wt.% 焦磷酸鈉、0.15-0.25wt.%SDS，其配制方法為:將 0.03-0.07%EDTA、0.15-0.25wt.% 焦磷酸鈉和 0.15-0.25wt.%SDS 充分?jǐn)嚢枞芙?，然后再用NaOH將該溶液的pH調(diào)至10.5-11.5即可。
[0007]對(duì)處理聚驅(qū)采油廢水中受污染納濾膜進(jìn)行化學(xué)清洗時(shí)，首先用上述復(fù)合化學(xué)清洗試劑清洗15~30min，然后采用pH=2的鹽酸溶液清洗10~20min，最后再用清水對(duì)膜組件沖刷清洗即可。
[0008]采用本發(fā)明的復(fù)合化學(xué)清洗試劑對(duì)處理聚驅(qū)采油廢水中受污染的納濾膜進(jìn)行化學(xué)清洗，結(jié)果表明清洗后納濾膜的通量恢復(fù)率可達(dá)99%以上，且恢復(fù)的通量能夠較長(zhǎng)時(shí)間地得以保持。此外，進(jìn)一步采用多種測(cè)試和表征手段對(duì)經(jīng)過(guò)該清洗過(guò)程的納濾膜進(jìn)行了研宄，結(jié)果表明該復(fù)合清洗試劑并未對(duì)納濾膜的其他性能造成破壞，清洗后納濾膜的脫鹽率、親水性、微觀形貌以及紅外光譜均與新膜相差無(wú)幾，充分說(shuō)明該清洗方案有效實(shí)現(xiàn)了受污染納濾膜的“再生”。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為不同納濾膜的脫鹽率；
圖2為不同納濾膜的原子力顯微鏡圖像；
圖3為不同納濾膜的接觸角；
圖4為不同納濾膜的紅外光譜。

【具體實(shí)施方式】
[0010]下面對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不局限于此，凡是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。
[0011]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式提供了一種處理聚驅(qū)采油廢水用納濾膜清洗劑，由EDTA、焦磷酸鈉、SDS和水配制而成，各成分的含量為:0.05wt.%EDTA,0.2wt.%焦磷酸鈉、0.2wt.%SDS，其配制方法為:在清水中加入0.05wt.%的EDTA、0.2wt.%的焦磷酸鈉、0.2wt.%的SDS，充分?jǐn)嚢枞芙夂笤儆肗aOH將該溶液的pH調(diào)制11即可。
[0012]對(duì)處理聚驅(qū)采油廢水中受污染納濾膜進(jìn)行化學(xué)清洗時(shí)，首先用上述復(fù)合化學(xué)清洗試劑清洗20分鐘，然后采用pH=2的鹽酸溶液清洗15分鐘，最后再用清水對(duì)膜組件沖刷清洗即可，清洗后納濾膜的通量恢復(fù)率可達(dá)99%以上，清洗前后納濾膜的脫鹽率、親水性、微觀形貌以及紅外光譜的變化情況如圖1-4所示。
[0013]圖1表明受污染納濾膜的脫鹽率達(dá)到了 91.55%，明顯高于新膜的86.21%，這是由于膜上的污染層強(qiáng)化了納濾過(guò)程對(duì)鹽離子的截留能力；當(dāng)受污染納濾膜經(jīng)過(guò)優(yōu)化清洗方案的清洗后，對(duì)氯化鈉的截留率由91.55%降至了 87.62%，與新膜的86.21%非常接近，由此說(shuō)明選定的化學(xué)清洗方案不僅有效去除了膜上的污染物，而且并未對(duì)納濾膜的脫鹽性能造成破壞。
[0014]圖2表明當(dāng)納濾膜被污染后，表面原有的凸起狀結(jié)構(gòu)已經(jīng)被一層厚實(shí)的粘性物質(zhì)完全掩蓋，難以再發(fā)現(xiàn)新膜具有的凸起結(jié)構(gòu)，這也正是膜通量下降的原因所在，而采用優(yōu)化清洗方案清洗后，納濾膜上密實(shí)的污染層已經(jīng)被清除，凹凸?fàn)罱Y(jié)構(gòu)重新顯現(xiàn)，且膜面形貌特征與新膜幾乎相同，從微觀形貌的角度說(shuō)明所定的優(yōu)化清洗方案能夠有效去除膜污染物質(zhì)，同時(shí)并未對(duì)膜面固有結(jié)構(gòu)造成破壞。
[0015]圖3表明污染后納濾膜的接觸角從最初的61.16°升高至了 78.57°，污染層的出現(xiàn)降低了膜面的親水性，這是疏水性的原油污染物所致。采用優(yōu)化清洗方案清洗后，納濾膜的由污染后的78.57°降至了 59.62°，且稍微低于原膜的61.16°，說(shuō)明膜上的污染組分已經(jīng)被清除，恢復(fù)了它較為親水的膜面特性，接觸角比原膜稍低可能是由于清洗時(shí)殘留在膜上的表面活性劑所致。
[0016]圖4表明污染后的納濾膜分別在2850cm-l、2919 cm_l、3327 cm_l處出現(xiàn)了明顯的吸收峰，其中2850cm-l和2919 cm_l為原油污染物的特征吸收峰，而3327 cm_l為APAM的特征吸收峰，當(dāng)采用優(yōu)化清洗方案清洗后，這三處的吸收峰得以消失，表面該兩類污染物已經(jīng)被清洗去除。清洗后納濾膜與原膜相比，分別在2926 cm-1和2855 cm-1處出現(xiàn)了一個(gè)較弱的吸收峰，這可能是清洗過(guò)程中殘留在納濾膜上的表面活性劑中疏水端上的C-H不對(duì)稱與對(duì)稱收縮振動(dòng)吸收峰，與清洗后納濾膜的接觸角低于原膜的解釋一致。而3200cm-l~3700 cm-1之間的吸收峰與原膜相比較寬，這可能是由于測(cè)定時(shí)膜片干燥不充分，殘留水分中的O-H吸收所致，除此之外，清洗后納濾膜與原膜的紅外光譜幾乎一致，說(shuō)明化學(xué)清洗并未對(duì)膜體造成損傷。
[0017]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是，各成分的含量為:0.04wt.%EDTA、0.18wt.% 焦磷酸鈉、0.18wt.%SDS。
[0018]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是，各成分的含量為:0.06wt.%EDTA、0.23wt.% 焦磷酸鈉、0.23wt.%SDS。
【權(quán)利要求】
1.一種處理聚驅(qū)采油廢水用納濾膜清洗劑，其特征在于所述清洗劑為由EDTA、焦磷酸鈉、SDS和水配制而成的復(fù)合清洗劑，各成分的含量為:0.03-0.07wt.%EDTA,0.15-0.25wt.% 焦磷酸鈉、0.15-0.25wt.%SDS。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理聚驅(qū)采油廢水用納濾膜清洗劑，其特征在于所述各成分的含量為:0.05wt.%EDTA、0.2wt.% 焦磷酸鈉、0.2wt.%SDS。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理聚驅(qū)采油廢水用納濾膜清洗劑，其特征在于所述各成分的含量為:0.04wt.%EDTA、0.18wt.% 焦磷酸鈉、0.18wt.%SDS。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理聚驅(qū)采油廢水用納濾膜清洗劑，其特征在于所述各成分的含量為:0.06wt.%EDTA、0.23wt.% 焦磷酸鈉、0.23wt.%SDS。
5.一種利用權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述處理聚驅(qū)采油廢水用納濾膜清洗劑清洗納濾膜的方法，其特征在于所述方法步驟如下: 第一步，用復(fù)合清洗劑清洗15~30min ； 第二步，采用pH=2的鹽酸溶液進(jìn)行清洗10~20min。
【文檔編號(hào)】B01D65/06GK104474905SQ201410763489
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】于水利, 張瑞君, 時(shí)文歆 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)