[发明专利]一种非均相Fenton反应催化降解聚丙烯酰胺的方法

说明书

技术领域

本发明涉及油田化学领域，尤其涉及的是一种非均相Fenton反应催化降解聚丙烯酰胺的方法。

背景技术

随着油田开发的不断深入，国内大部分油田进入了高含水期，聚合物驱油技术作为主要的采收率提高措施被广泛地应用，其中使用的高聚物主要是聚丙烯酰胺（PAM）。聚驱技术的使用大大提高了原油的产量，带来了显著的经济效益，但同时也产生了大量的含聚废水，其粘度大、乳化稳定性强，致使油水分离困难，增加了油田采出水的处理难度。传统的含油污水处理工艺很难使处理后的水质达标，解决此问题的关键在于PAM的降解。目前PAM降解方法主要有生物法、物理法和化学法等。

Fenton试剂法是一种高级氧化法，具有高效、选择性低、工艺成熟等优势，广泛应用于难降解有机物的处理过程，但在实际应用中，水中的Fe²⁺不回收，易产生二次污染及大量的铁泥，为工业应用带来不便，非均相Fenton体系可以较好地克服上述缺点。近年来，非均相Fenton氧化技术在有机污染物处理上取得了一定进展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供了一种非均相Fenton反应催化降解聚丙烯酰胺的方法。

本发明的技术方案如下：

一种非均相Fenton反应催化降解聚丙烯酰胺的方法，包括以下步骤：

（1）催化剂的制备

采用微波法，将0.11g氧化铁粉末直接与2g载体混合并研磨均匀，在微波功率400～600W下处理5min，即得负载量为5%的Fe₂O₃/NaY非均相催化剂；

（2）催化剂对聚丙烯酰胺的降解

将负载量为5%的Fe₂O₃/NaY非均相催化剂和质量分数为30%的H₂O₂加入到聚丙烯酰胺溶液中，调节初始pH为3，控制反应温度与时间，反应结束后，过滤取滤液测定总有机碳值，计算降解率。

所述的方法，负载量为5%的催化剂的投加量为5g/L；H₂O₂的投加量为7ml/L。

所述的聚丙烯酰胺溶液的浓度为200mg/L。

所述的方法，步骤（2）中，反应温度为30℃，反应时间为1h。

本发明通过微波技术制备Fe₂O₃/NaY非均相催化剂，由于活性组分和载体吸收微波的能力都较强，因此微波加热时两者发生强相互作用，使催化剂具有较高的活性和选择性，且制备时间大大缩短。将此非均相催化剂用于Fenton反应降解水溶液中难降解的聚丙烯酰胺，在一定的反应条件下，降解率可达到86.63%，除此之外，Fe₂O₃/NaY非均相催化剂易分离、易回收、能循环利用，可以节约运行成本。

附图说明

图1为不同方法及载体制备的催化剂XRD谱图（a-NaY，b-Al₂O₃）。

图2为微波法制备不同Fe₂O₃负载量催化剂对PAM的降解。

图3为微波法制备的不同Fe₂O₃负载量的催化剂的XRD谱图。

图4为反应时间对PAM降解性能的影响。

图5为反应温度对PAM降解性能的影响。

图6为催化剂用量对PAM降解性能的影响。

图7为H₂O₂用量对PAM降解率的影响。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

1、实验部分

1.1试剂和仪器

γ-Al₂O₃，NaY，PAM（相对分子量为1.4×10⁸），H₂O₂（30%质量分数），硝酸铁，氧化铁，去离子水；

JB50-D型增力电动搅拌机、PHS-23C型精密酸度计：上海雷磁仪器厂；BP210s型电子天平：上海精天电子仪器有限公司；MM-2270M型微波炉：青岛海尔微波制品有限公司；SX-12-10型箱式电阻炉：北京中兴伟业仪器有限公司；HH-601型超级恒温水浴：金坛市金南仪器制造有限公司。

1.2催化剂的制备