申请日2014.05.29
公开(公告)日2014.08.06
IPC分类号C02F1/58
摘要
本发明一种分离污水中硫化氢的方法，本发明涉及环境工程、化学工程领域，具体涉及一种利用乳状液膜分离出油气田污水中硫化氢的方法。本发明一种分离污水中硫化氢的方法，包括乳状液的制备、污水脱硫、乳状液与污水的分离三个步骤。本发明实现了处理工艺设备简单，仅需要搅拌机与分离机;硫化氢分离速度快、耗时时间短，每次分离过程仅需半小时;分离过程可实现“逆浓度梯度”进行，使得分离效率更高;分离工艺能实现材料的重复利用，可以有效节约处理成本。
权利要求书
1.一种分离污水中硫化氢的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)乳状液的制备：包括以下原材料：膜相、碱性水溶液，乳化剂，二乙醇胺;取膜相50ml备用，乳化剂质量占膜相重量的2～5%，且碱性水溶液与膜相的体积比为1：0.5～1，二乙醇胺1g，将上述乳化剂和二乙醇胺搅拌溶解在膜相中，然后注入碱性水溶液并进行乳化搅拌，直至形成白色乳状液停止;
(2)污水脱硫：将上述制备的乳状液与污水按照1:5~10的体积比混合并进行搅拌，直至使乳状液分散至污水和乳状液形成均相时停止，实现污水脱硫;
(3)乳状液与污水的分离：停止搅拌后静止，直至乳状液和污水分层，乳状液浮于上层，排出上层乳状液，实现乳状液与污水的分离。
2.如权利要求1所述一种分离污水中硫化氢的方法，其特征在于：对步骤(3)排出的乳状液进行第一次离心破乳;破乳后膜相及部分未破乳的乳状液浮于碱性水溶液上层;其中膜相呈现淡黄色，而未破乳的乳状液呈现白色且中间夹杂无色水珠，分别分离出膜相及未破乳的乳状液，将未破乳的乳状液冷冻，使其结冰后再进行第二次离心破乳。
3.如权利要求1或2所述一种分离污水中硫化氢的方法，其特征在于：步骤(1)中乳化剂为亲油型乳化剂，其HLB值在3～5之间，制成的乳状液为油包水型乳状液。
4.如权利要求3所述一种分离污水中硫化氢的方法，其特征在于：所述膜相为煤油、正庚烷，或液体石蜡。
5.如权利要求4一种分离污水中硫化氢的方法，其特征在于：碱性水溶液为NaOH，其质量浓度比为1~10%。
6.如权利要求5一种分离污水中硫化氢的方法，其特征在于：步骤(1)中搅拌溶解的速率为1000 r/min，乳化搅拌的速率为3000-5000 r/min。
7.如权利要求6一种分离污水中硫化氢的方法，其特征在于：步骤(2)污水脱硫的搅拌速率为100～500r/min。
8.如权利要求2一种分离污水中硫化氢的方法，其特征在于：所述破乳时离心速度为2000～5000r/min，第一次离心破乳时间20min;第二次离心破乳时间5min。
9.如权利要求8一种分离污水中硫化氢的方法，其特征在于：所述第一次离心分离后未破乳的乳状液冷冻温度为-15℃，时间15min。
说明书
一种分离污水中硫化氢的方法
技术领域
本发明涉及环境工程、化学工程领域，具体涉及一种利用乳状液膜分离出油气田污水中硫化氢的方法。
背景技术
油气田污水是在油气开采出地面，油/气/水三相分离后形成的;包含水、油、悬浮固体、无机盐和有机物等，具有较强的腐蚀性和结垢性;直接排放将造成环境污染，回注地层又会产生堵塞，因此必须经过处理才能有效利用;在诸多成分中，H2S对设备及水质的影响尤为显著，接触金属后形成原电池化学腐蚀，并能使污水中某些成分碘化和酯化形成磺酸、酸性硫酸酯等物质，而这些物质具有很强的腐蚀性;随着国家环保法规的日趋严格，对油气田工业污水排放的标准也日渐提高，对新投产的油气田污水企业的排放标准为小于1.0 mg·L-1，对老的油气田企业允许的排放要求为小于5.0 mg·L-1，这就显示出处理H2S污水的必要性。
目前常见的脱硫方法有：强氧化剂氧化、提高pH值、加入聚铁净水剂、湿法洗涤、生物方法、吸附、催化氧化、以及纤维膜吸收等;在处理过程中需要在整体污水中添加大量化学药剂来实现，或者处理工艺设备体积庞大、价格昂贵且步骤多，处理每批次约耗时2小时。
发明内容
本发明提供一种处理工艺简单、分离速度快、耗时时间短的分离污水中硫化氢的方法。
本发明一种分离污水中硫化氢的方法，采用如下步骤：
(1)乳状液的制备：包括以下原材料：膜相，碱性水溶液，乳化剂，二乙醇胺;取膜相50ml备用，乳化剂质量占膜相重量的2～5%，且碱性水溶液与膜相的体积比为1：0.5～1，二乙醇胺1g，将乳化剂和二乙醇胺搅拌溶解在膜相中，然后注入碱性水溶液并进行乳化搅拌，直至形成白色乳状液停止;
(2)污水脱硫：将上述制备的乳状液与污水按照1:5~10的体积比混合并进行搅拌，直至使乳状液分散至污水和乳状液形成均相时停止，实现污水脱硫;
(3)乳状液与污水的分离：停止搅拌后静止，直至乳状液和污水分层，乳状液浮于上层，排出上层乳状液，实现乳状液与污水的分离。
优选地，对步骤(3)排出的乳状液进行第一次离心破乳;破乳后膜相及部分未破乳的乳状液浮于碱性水溶液上层;其中膜相呈现淡黄色，而未破乳的乳状液呈现白色且中间夹杂无色水珠，分别分离出膜相及未破乳的乳状液，将未破乳的乳状液冷冻，使其结冰后再进行第二次离心破乳。
优选地，步骤(1)中乳化剂为亲水型乳化剂，例如：T153、T154、T155、Span 80、L113A、L113B、L113C、LMS-2，其HLB值均在3～5之间，制成的乳状液为油包水型乳状液。
优选地，膜相为煤油、正庚烷或液体石蜡。
优选地，碱性水溶液为NaOH，其质量浓度比为1~10%。
或者优选地，步骤(1)中搅拌溶解的速率为1000 r/min，乳化搅拌的速率为3000-5000 r/min。
或者优选地，步骤(2)污水脱硫的搅拌速率为100～500r/min。
或者优选地，所述破乳时离心速度为2000～5000r/min，第一次离心破乳时间20min;第二次离心破乳时间5min。
或者优选地，第一次离心分离后未破乳的乳状液的冷冻温度为-15℃，时间15min。
本发明的优点在于：
1、本发明实现了处理工艺设备简单，仅需要搅拌机与分离机;
2、硫化氢分离速度快、耗时时间短，每次分离过程仅需半小时;分离过程可实现“逆浓度梯度”进行，使得分离效率更高;
3、分离工艺能实现材料的重复利用，可以有效节约处理成本。
具体实施例
实施例1
1、乳状液的制备：50mL煤油，1克乳化剂T153，1g二乙醇胺;将乳化剂和二乙醇胺以1000 r/min的搅拌速率溶解在膜相中;然后注入质量比2%的NaOH水溶液50mL，利用高速搅拌机在5000r/min的转速下进行乳化搅拌10min，形成白色乳状液;
2、污水脱硫：将上述制备的乳状液100ml与污水按照1:5的体积比混合，以300r/min的速率搅拌进行脱硫，搅拌时间10min，使乳状液分散至污水和乳状液形成均相，实现污水脱硫;结果显示当污水中硫化氢浓度为100mg·L-1时，分离率为99.73%;
3、乳状液与污水的分离：停止搅拌后静止5min，乳状液和污水分层，乳状液浮于上层，排出上层乳状液，实现乳状液与污水的分离;
4、破乳及液膜的回收利用：对上述排出的乳状液进行第一次离心破乳，离心速率5000r/min，离心20min后破乳率达到95%。破乳后膜相及部分未破乳的乳状液浮于碱性水溶液上层;其中膜相呈现淡黄色，而未破乳的乳状液呈现白色且中间夹杂无色水珠，分别分离出膜相及未破乳的乳状液，将未破乳的乳状液在-15℃的温度下冷冻15min，再进行第二次离心破乳，离心速率5000r/min，时间5min;整体破乳率达到97%以上。破乳后回收的煤油可以重复利用。
实施例2
1、乳状液的制备： 50mL煤油，2g乳化剂Span80，1g 二乙醇胺，将乳化剂和二乙醇胺以1000 r/min的搅拌速率溶解在膜相中;然后注入质量比2%的NaOH水溶液100mL，利用高速搅拌机在5000r/min的转速下进行乳化搅拌10min，形成白色乳状液;
2、污水脱硫：将上述制备的乳状液100ml与污水按照1:7的体积比混合，以200r/min的速率搅拌进行脱硫，搅拌时间10min，使乳状液分散至污水和乳状液形成均相，实现污水脱硫;结果显示当污水中硫化氢浓度为300 mg·L-1时，分离率为95.5%;
3、乳状液与污水的分离：停止搅拌后静止5min，乳状液和污水分层，乳状液浮于上层，排出上层乳状液，实现乳状液与污水的分离;
4、破乳及液膜的回收利用：对上述排出的乳状液进行第一次离心破乳，离心速率5000r/min，离心20min后破乳率达到95%。破乳后膜相及部分未破乳的乳状液浮于碱性水溶液上层;其中膜相呈现淡黄色，而未破乳的乳状液呈现白色且中间夹杂无色水珠，分别分离出膜相及未破乳的乳状液，将未破乳的乳状液在-15℃的温度下冷冻15min，再进行第二次离心破乳，离心速率3000r/min，时间5min;整体破乳率达到98%以上。破乳后回收的煤油可以重复利用。
实施例3
1、乳状液的制备：50mL煤油，2克乳化剂L113B，1g二乙醇胺;将乳化剂和二乙醇胺以1000 r/min的搅拌速率溶解在膜相中;然后注入质量比2%的NaOH水溶液100mL，利用高速搅拌机在5000r/min的转速下进行乳化搅拌10min，形成白色乳状液;
2、污水脱硫：将上述制备的乳状液100ml与污水按照1:7的体积比混合，以250r/min的速率搅拌进行脱硫，搅拌时间10min，使乳状液分散至污水和乳状液形成均相，实现污水脱硫;结果显示当污水中硫化氢浓度为200mg·L-1时，分离率为97.5%;
3、乳状液与污水的分离：停止搅拌后静止5min，乳状液和污水分层，乳状液浮于上层，排出上层乳状液，实现乳状液与污水的分离;
4、破乳及液膜的回收利用：对上述排出的乳状液进行第一次离心破乳，离心速率5000r/min，离心20min后破乳率达到95%。破乳后膜相及部分未破乳的乳状液浮于碱性水溶液上层;其中膜相呈现淡黄色，而未破乳的乳状液呈现白色且中间夹杂无色水珠，分别分离出膜相及未破乳的乳状液，将未破乳的乳状液在-15℃的温度下冷冻15min，再进行第二次离心破乳，离心速率3000r/min，时间5min;整体破乳率达到97%以上。破乳后回收的煤油可以重复利用。
在上述实验过程中，膜相可替换为正庚烷或液体石蜡，也可达到实验目的。