對油井注水的處理主要是以去除油含量以及懸浮物為主，現(xiàn)常采用的是常規(guī)處理工藝、膜處理等技術(shù)。近年來，電絮凝技術(shù)被廣泛應(yīng)用在水處理中，主要是在外加電源的作用下，陽極電極板生成氫氧化物和羥基絡(luò)合物，這些物質(zhì)對水中的有機物質(zhì)以及懸浮物具有吸附、絮凝作用;陰極上聚集形成氣泡，對水中的懸浮物具有氣浮作用，進而對水樣凈化。該技術(shù)不需要添加絮凝劑，工藝操作快捷、簡單。本文將電絮凝技術(shù)應(yīng)用于油田注水處理中，對電極材料、電解時間、電極密度、pH、電極板間距等參數(shù)進行了優(yōu)化，處理油田注水時可達到企業(yè)油井注水的標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的效果。
1、實驗部分
1.1 材料與儀器
陜西某油井注水樣，具體水質(zhì)見表1。
0IL460型紅外油分光光度計；L5紫外可見分光光度計；SD-9011色度儀；電絮凝裝置，自制。
1.2 實驗方法
電絮凝裝置見圖1。
電絮凝裝置為實驗室自制，電極板采用鋁/鐵極板，電極板尺寸150mm×100mm×3mm電極板排列置于反應(yīng)槽中，其間距可調(diào)節(jié)，最小間距為10mm，電絮凝反應(yīng)槽尺寸為400mm×200mm×200mm。實驗用水體積最大為8L，水樣通過磁力泵進行循環(huán)，通電后調(diào)整電流并開始計時，電解一段時間后取樣100mL，靜置15min。取上清液，測定水中油含量。
2、結(jié)果與討論
2.1 電極材料的影響
分別采用鋁電極板、鐵電極板進行實驗，控制電極板間距為20mm，電流密度為5mA/cm²，調(diào)節(jié)水樣pH為7，分別在電解時間2，5，8，10min時取水樣，靜置15min后進行測定。比較兩種電極板電絮凝的處理效果，結(jié)果見表2。
由表2可知：(1)采用鋁作電極板時，水中油含量較低，即其水中油去除率較高;(2)使用鐵作電極板時，雖然水中油含量隨著電解時間的增加也同步降低，但其水樣的色度有所增加，電解2min時水樣呈現(xiàn)黃棕色，且隨著電解時間的增長，其色度值在增加。這是由于在使用鐵電極板時，電解溶液不斷電解出鐵離子，隨著電解時間的增長，其鐵離子含量越高，其溶液的色度也隨之增加。而使用鋁電極板進行電絮凝時，不存在溶液色度增加的現(xiàn)象。因此，選擇鋁電極板進行后續(xù)實驗。
2.2 電解時間的影響
實驗固定電極板為鋁電極板，間距為20mm，電流密度為5mA/cm2，調(diào)節(jié)水樣pH為7。分別在電解時間為2，5，8，10，12min時取水樣，取出的水樣靜置15min后，對其進行測定。電極時間對油田注水電絮凝處理效果的影響見圖2。
由圖2可知，電解時間越長，水樣中油含量越低;當(dāng)電解時間為8min時，水中油含量趨于穩(wěn)定。隨著時間的增長，水中油含量降低，此時能耗增加。因此，實驗選擇電解時間為8min。
2.3 電流密度的影響
電流密度的大小直接影響著溶液中金屬離子的濃度、電極生成的氣泡量，從而進一步影響水中油的去除效果。固定水樣的pH為7.00，電極板間距為20mm，分別在電流密度為2，3，4，5，6mA/cm2時進行電絮凝處理水樣8min，考察電流密度對油田注水去除水中油含量的影響，結(jié)果見表3。
由表3可知，隨著電流密度增加，水中油含量在同步降低。這是由于隨著電流密度的增加，電極板電解產(chǎn)生的AP+含量增加，與陰極產(chǎn)生的OH二生成了Al(OH)3，其通過吸附和共沉淀作用去除水中油;同時，電極上生成的氣泡產(chǎn)生了氣浮作用，降低了水中油的含量。當(dāng)電流密度≥5mA/cm²時，水中油含量達到平穩(wěn)狀態(tài)。這是由于當(dāng)電極板電極出的離子含量增加到一定程度時，由于溶液中產(chǎn)生了過量的Al(OH)3，從而使得絮體膨脹，電極表面存在一定程度的鈍化現(xiàn)象，從而使得電極活性降低，進一步降低了水中油去除率。因此，最佳電流密度為5mA/cm2。
2.4 pH的影響
pH的高低直接影響著水溶液中OH-的濃度，OH-是Al(OH)，的重要組成部分，其含量的高低對Al(OH），的形成有重要影響。實驗中，固定電極板間距為20mm，電流密度為5mA/cm²，電解時間為8min，考察pH對電絮凝效果的影響，結(jié)果見圖3。
由圖3可知，隨著pH的增加，水中油含量的去除率越來越高，pH=8時，水中油去除率達到了最大值。這是由于pH<4時，電極板生成的金屬離子A以離子形式存在于溶液中，不具有絮凝作用，即不會對水中油含量進行有效的去除;當(dāng)pH>5時，電極板陽離子生成的金屬離子AP+與OH-形成了吸附性較好的AI(0H)3，增強了絮凝劑的吸附作用;同時，AI(OH)，電離出的金屬離子AP+將擴散層中反離子吸附的電荷排斥到吸附層，降低了膠體的帶電量，促進溶液中膠體更容易凝聚，從而提高了去油效果。當(dāng)pH>8時，AI(OH)，溶于溶液中，過量的OH-與AI(OH);形成了羥基配合物AI(OH)4而失去了絮凝作用，降低了去油效果，同時溶液中OH二過多，電極板會形成鈍化膜，電極板析出金屬離子受阻。因此，選擇pH為7～8。
2.5 電極板間距的影響
電極板間距較小時，有利于電極板之間電子的傳遞，增加了羥基配合物Al（OH)與水中油含量的碰撞，使得電極板工作表面利用較充分，能夠起到很好的絮凝沉降作用。但油含量太高而電極板間距較小造成了中間通道的堵塞，進而導(dǎo)致了電場分布不均勻，不利于水中油含量的去除。實驗固定電流密度為5mA/cm²，水樣pH為7�？疾炝穗姌O板間距分別為10，20，30mm時，進行電絮凝處理水樣8min時，測定對水中油含量的影響，結(jié)果見圖4。
由圖4可知，隨著電極板間距的增大，水中油含量的去除率是先增加后降低，最佳的電極板間距為20mm。這是由于隨著電極板間距的增大，使得電極板之間電子的流通性增強，提高了粒子之間相互碰撞的幾率，增加了水中油含量的去除率。電極板間距>20mm時，粒子之間的碰撞幾率減小，從而使得水中油含量的去除率降低。因此，選擇電極板間距為20mm。
2.6 電絮凝處理后水樣測定
固定電極板間距為20mm，電流密度為5mA/cm²，電解時間為8min，調(diào)節(jié)水樣pH處于7~8之間，對陜西某油井注水進行電絮凝處理，處理后水中油含量、懸浮物含量、濁度、粒徑中值、鐵含量等項目，測定結(jié)果見表4。
由表4可知，電絮凝處理后水樣結(jié)果達到了企業(yè)油井注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可用于處理油井注水。
3、結(jié)論
（1）針對油田注水的高水中油含量、高懸浮物的特點，采用電絮凝法處理油井注水。結(jié)果表明，電絮凝法可通過絮凝沉降的作用使水中油沉降，達到了凈化水質(zhì)的作用。電絮凝法對油井注水的水中油含量處理效果良好，該方法可以提高油井注水的處理效果和縮短處理時間。
(2)在使用鋁電極板，電解時間為8min，電極板間距為20mm，電流密度為5mA/cm²時，處理油田注水時可達到企業(yè)油井注水的標(biāo)準(zhǔn)。
(3）電絮凝技術(shù)在處理油田注水時能耗低，反應(yīng)時間僅需要8min，處理效率高，且使用的鋁電極板成本較低。在油井注水處理中有較好的應(yīng)用前景。（來源：陜西省工業(yè)水處理工程技術(shù)研究中心，陜西化工研究院有限公司）
