Chất lỏng Polyamine cho nước thải

Polyamine lỏng là một loại polymer chứa nhiều nhóm amino (-NH₂) hoặc nhóm imino (-NH-). Nhờ các nhóm tích điện dương trên mạch phân tử và cấu trúc phân tử có thể điều chỉnh, chúng được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước thải nhiễm dầu và sử dụng polyamine trong các mỏ dầu. 

Nước thải dầu mỡ trong các mỏ dầu có thành phần phức tạp, chứa dầu thô (dầu nhũ tương, dầu phân tán), chất rắn lơ lửng, muối (độ mặn cao), phụ gia (như chất hoạt động bề mặt, polyme), v.v., gây khó khăn cho việc xử lý. Polyamine lỏng, với các tính chất vật lý và hóa học độc đáo, đóng vai trò quan trọng trong các quá trình như tách nhũ tương, keo tụ và tinh chế. 

1. Đặc điểm và khó khăn trong xử lý nước thải nhiễm dầu tại các mỏ dầu 

Các đặc tính cốt lõi của nước thải nhiễm dầu trong các mỏ dầu quyết định mức độ khó khăn khi xử lý và cũng hình thành bối cảnh mục tiêu cho việc ứng dụng dung dịch polyamine: 

Nhũ hóa cao: Dầu thô trong nước thải thường tạo thành nhũ tương dầu trong nước (O/W) ổn định với chất hoạt động bề mặt (như natri dodecylbenzen sulfonat dùng để đẩy dầu). Các giọt dầu có kích thước hạt nhỏ (thường < 10μm), điện tích giao diện mạnh và khó tách tự nhiên. 

Muối và độ mặn cao: Chứa một lượng lớn các ion kim loại như Ca²⁺, Mg²⁺ và Na⁺, độ mặn có thể đạt tới 10⁴-10⁵ mg/L, ảnh hưởng đáng kể đến độ ổn định và hiệu quả của các tác nhân thông thường. 

Thành phần phức hợp: Chứa các polyme (như polyacrylamide dùng để đẩy dầu), nhựa, asphaltene, v.v., giúp tăng thêm độ nhớt và độ ổn định của nước thải. 

Yêu cầu xử lý cao: Nước thải cần đáp ứng tiêu chuẩn tái bơm (nước để phát triển mỏ dầu) hoặc tiêu chuẩn xả thải (như hàm lượng dầu < 10 mg/L) và áp dụng các yêu cầu nghiêm ngặt về hiệu quả xử lý. 

2. Cơ chế hoạt động của chất lỏng Polyamine trong nước thải có dầu ở các mỏ dầu 

Hoạt động của polyamine lỏng dựa trên đặc điểm cấu trúc phân tử của chúng (điện tích cation, cấu trúc chuỗi dài) và quá trình làm sạch nước thải chủ yếu đạt được thông qua các cơ chế sau: 

1). Trung hòa điện tích. Các giọt dầu và các hạt keo (như đất sét, vật chất hữu cơ) trong nước thải mỏ dầu thường mang điện tích âm do sự hấp phụ của các chất hoạt động bề mặt anion, với thế zeta tương đối cao (thường là > - 30 mV) và độ ổn định cao. Các nhóm amino/imino trên chuỗi phân tử chất lỏng polyamine trở nên tích điện dương sau khi proton hóa. Chúng có thể bị hút tĩnh điện vào các giọt dầu và hạt keo tích điện âm, trung hòa điện tích bề mặt của chúng và làm giảm thế zeta (thường xuống <-15 mV), phá hủy độ ổn định của nhũ tương và khiến các giọt dầu và hạt mất lực đẩy và kết tụ. 

2). Keo tụ bắc cầu: Polyamine lỏng có chuỗi phân tử tương đối dài (trọng lượng phân tử thường dao động từ 10⁴ đến 10⁶). Nhiều vị trí hoạt động trên chuỗi phân tử có thể đồng thời hấp thụ nhiều giọt dầu hoặc hạt. Thông qua hiệu ứng "băng cầu ", các hạt mịn phân tán được kết nối thành các bông cặn lớn hơn (kích thước hạt đạt tới vài trăm micron), đẩy nhanh quá trình lắng hoặc nổi của chúng. 

3). Tăng cường hiệu ứng tách nhũ tương Đối với nhũ tương ổn định, chất lỏng polyamine có thể thấm vào giao diện dầu-nước, thay thế các phân tử chất hoạt động bề mặt trên giao diện và phá hủy độ bền của màng giao diện, khiến các giọt dầu nhũ hóa hợp nhất thành các giọt dầu lớn và đạt được sự tách dầu-nước. 

3. Các tình huống ứng dụng cụ thể của chất lỏng Polyamine Theo các giai đoạn xử lý (xử lý sơ bộ, xử lý nâng cao) nước thải nhiễm dầu tại các mỏ dầu, phương pháp ứng dụng và mục đích của chất lỏng Polyamine là khác nhau: 

1). Giai đoạn tiền xử lý: Tách nhũ tương và loại bỏ dầu sơ cấp 

Các tình huống áp dụng: Đối với nước thải có hàm lượng dầu cao (thường là 100-1000 mg/L), chẳng hạn như nước thải từ giếng khai thác dầu và nước thải sau khi tách tại trạm thu gom trung tâm. 

Chức năng: Thông qua quá trình tách nhũ tương và keo tụ, chuyển dầu nhũ hóa thành dầu tự do, làm cho các giọt dầu kết tụ và nổi lên, đồng thời loại bỏ một số chất rắn lơ lửng, giảm tải cho quá trình xử lý tiếp theo. 

Phương pháp sử dụng: Thường được thêm riêng hoặc kết hợp với chất phá nhũ vô cơ (như canxi clorua), với liều lượng thường từ 50-200 mg/L. Sau khi xử lý, hàm lượng dầu trong nước thải có thể giảm xuống dưới 50 mg/L. 

2). Giai đoạn xử lý nâng cao: Thanh lọc và đạt tiêu chuẩn 

Các tình huống áp dụng: Nước thải sau khi xử lý sơ bộ (có hàm lượng dầu từ 10-50 mg/L) cần được xử lý thêm để đạt tiêu chuẩn tái bơm hoặc xả thải (hàm lượng dầu <10 mg/L). 

Chức năng: Đối với các hạt dầu nhỏ và chất rắn lơ lửng còn sót lại, dung dịch polyamine tăng cường quá trình keo tụ để tạo thành các bông cặn lớn hơn. Kết hợp với các quá trình kết tủa hoặc lọc (như lắng nghiêng, tuyển nổi khí), dầu và chất rắn lơ lửng được loại bỏ hoàn toàn.

 Phương pháp ứng dụng: Thường kết hợp với chất trợ keo tụ (như polyaluminum chloride, PAC). Hiệu ứng cầu nối của polyamine được sử dụng để tăng cường các bông cặn nhỏ hình thành bởi PAC, cải thiện hiệu quả lắng. Sau khi xử lý, hàm lượng dầu trong nước thải có thể giảm xuống dưới 5 mg/L, hàm lượng chất rắn lơ lửng <20 mg/L, đáp ứng yêu cầu bơm lại (ví dụ như yêu cầu bơm lại đối với các mỏ dầu có độ thấm thấp là hàm lượng dầu <5 mg/L) hoặc yêu cầu xả thải. 

3). Các trường hợp đặc biệt: Xử lý nước thải có nồng độ muối cao/nhiệt độ cao. Nước thải mỏ dầu thường ở trong môi trường nhiệt độ cao (40-80°C) và độ mặn cao. Các chất keo tụ thông thường (như muối nhôm, muối sắt) dễ bị thủy phân và hỏng. Tuy nhiên, chuỗi phân tử của polyamine lỏng có độ ổn định cao (chịu được muối, chịu được nhiệt độ). Nó có thể duy trì mật độ điện tích trong điều kiện muối cao và không dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao. Do đó, nó phù hợp để xử lý nước thải trong các trường hợp đặc biệt như mỏ dầu Bột Hải (độ mặn cao) và mỏ dầu nặng (nhiệt độ cao). 

 4. Ưu điểm và lưu ý khi sử dụng Polyamine dạng lỏng 

Thuận lợi

Hiệu quả cao: So với các tác nhân truyền thống (như PAM, nhôm sunfat), polyamine dạng lỏng có mật độ điện tích cao hơn, tốc độ tách nhũ tương và keo tụ nhanh hơn, và nước thải được xử lý có độ trong cao. 

Khả năng thích ứng mạnh mẽ: Có khả năng chống chịu muối và nhiệt độ tuyệt vời, có thể thích ứng với các điều kiện làm việc phức tạp của nước thải mỏ dầu. 

Ít bùn hơn: Các bông bùn hình thành có kích thước nhỏ gọn và có khả năng tách nước tốt, giúp giảm chi phí xử lý bùn. 

Khả năng tương thích tốt: Có thể sử dụng kết hợp với các tác nhân khác (như chất phá nhũ tương, chất diệt khuẩn) mà không ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình xử lý. 

Các biện pháp phòng ngừa 

Kiểm soát liều lượng: Việc bổ sung quá mức sẽ dẫn đến dư lượng polyamine trong nước, làm tăng COD hoặc gây ô nhiễm thứ cấp. Liều lượng tối ưu cần được xác định thông qua các thử nghiệm quy mô nhỏ (thường là 50-300 mg/L). 

Sàng lọc loại: Trọng lượng phân tử và hàm lượng nhóm amin của polyamine ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý (ví dụ, polyamine lỏng có trọng lượng phân tử thấp có đặc tính tách nhũ tương mạnh, và polyamine lỏng có trọng lượng phân tử cao có đặc tính keo tụ tốt). Cần lựa chọn loại phù hợp dựa trên đặc tính của nước thải (như hàm lượng dầu, mức độ nhũ hóa). 

Tác động độc tính: Một số polyamine dạng lỏng (chẳng hạn như polyamine aliphatic chưa biến tính) có thể ức chế vi sinh vật trong quá trình xử lý sinh hóa tiếp theo. Nếu nước thải cần xử lý sinh hóa, nên chọn polyamine dạng lỏng biến tính có độc tính thấp (chẳng hạn như copolymer epichlorohydrin - amin). 

Thuộc tính cụ thể của ngành

Các thuộc tính khác

Khả năng cung ứng

Thời gian dẫn

Xưởng tổng hợp của Jiufang Tech

Phòng thí nghiệm Cửu Phương