專利名稱：一種丙烯酰胺聚合物降解的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種丙烯酰胺聚合物的降解方法，屬于環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，丙烯酰胺聚合物廣泛應(yīng)用于三次采油中，在石油采出過程中，一部分丙烯酰胺聚合物隨原油被采出，這部分丙烯酰胺聚合物粘度比較大，降解困難，目前尚無有效方法對其進行處理，導致其在地面大量堆積，既占用大量空間，又對環(huán)境造成嚴重污染。近年來為處理這些高粘度丙烯酰胺聚合物，研究者采用機械降解、熱降解、生物降解和化學降解等方法進行了廣泛研究。 在這些降解類型中，機械降解的機理是外界施加的機械能傳遞給聚合物分子鏈時，在聚合物分子鏈內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當此應(yīng)力能足以克服C-C鍵斷裂的活化能時，導致聚合物分子鏈斷裂，形成聚合物鏈自由基，進而引發(fā)聚合物自由基化學反應(yīng)，使聚合物的分子量和分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。為使傳遞給聚合物分子鏈的機械能產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力足以克服C-C鍵斷裂的活化能，機械降解需要較高的剪切速率，一般在低于4000S—1前不能引起明顯降解，只有當剪切速率大于sooos—1時才會發(fā)生大幅降解，耗能高且對裝備要求較高。熱降解是丙烯酰胺聚合物在熱作用下化學鍵的斷裂，在升溫過程中，聚合物發(fā)生了水解反應(yīng)，其水解程度逐步增加，然后反應(yīng)趨向于穩(wěn)定。在室溫條件下，丙烯酰胺聚合物水溶液比較穩(wěn)定，溫和地升溫就會出現(xiàn)明顯的聚合物降解現(xiàn)象。然而熱降解需要在50°C以上才能有明顯的降解效果，溫度越高降解耗時越短，降解溫度高則耗能高，降解溫度低則耗時長。生物降解的研究中，丙烯酰胺聚合物可被作為營養(yǎng)物質(zhì)，被微生物作為營養(yǎng)物質(zhì)利用，從而達到鏈斷裂的目的。目前的研究表明主要是丙烯酰胺聚合物中的酰胺基可以作為一些微生物的氮源被利用，同時形成丙烯酸殘體并放出氨氣；關(guān)于丙烯酰胺聚合物作為微生物唯一碳源的報道很少，并且在這個問題上存在著爭議，作為碳源利用非常困難除了由于其高分子量難以被微生物攝入到細胞體內(nèi)進行降解外，即使在小分子量的情況下，其抗生物降解能力仍然很強。此外，生物降解需要在培養(yǎng)基中培養(yǎng)一段時間才能進行降解，且耗時時間較長，一般需要數(shù)天甚至數(shù)十天，目前處于研究起步階段，尚不適合大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用?；瘜W降解主要是通過降粘劑釋放自由基引起聚合物鏈斷裂來進行降解，條件相對溫和，反應(yīng)較快。因此，研究中化學降解是丙烯酰胺聚合物降解的研究重點。在化學降解中，加入降粘劑進行氧化降解是普遍應(yīng)用的方法，降粘劑包括氧化還原體系、Fenton試劑、過氧化物試劑、金屬離子體系及其他體系,這些降粘劑相比機械降解、熱降解和生物降解方式而言可以迅速有效地對丙烯酰胺聚合物進行降解，但大多數(shù)降粘劑須在酸性條件下才能起作用，如亞鐵離子試劑在堿性條件下降解效果基本可以忽略，而聚丙烯酰胺體系本身就顯堿性，若要這些體系起作用，還須調(diào)節(jié)體系的pH。中國專利CN101041490(申請?zhí)?00710087072.4)公開了一種去除油田采出水中聚丙烯酰胺及其它有機物的方法以及專為實施該方法而制造的電化學反應(yīng)器。主要解決按照目前油田上通用的污水處理方法難以有效去除采用聚合物驅(qū)油的油田采出水中所包含的聚丙烯酰胺及其它有機物，而導致外排后環(huán)境污染的問題。其特征在于將三次采出水注入具有催化陽極的電化學反應(yīng)器中，施加直流電壓后，產(chǎn)生的次氯酸形成一種強氧化齊U，促進了有機物的降解，更多的聚丙烯酰胺及其它有機物被極化的催化陽極產(chǎn)生的羥基自由基氧化分解成小分子的有機物進而礦化，從而使有機物可以大部分被礦化后去除。該專利采用電化學處理聚丙烯酰胺的方法較為復雜首先，在設(shè)備上，其需要專門復雜的化學反應(yīng)器，這就極大限制了其在有限空間(如海上石油平臺)的應(yīng)用；其次，該發(fā)明僅能在酸性條件下有效，這就極大地受限于所處理樣品的PH值，而通常聚丙烯酰胺PH呈堿性，這就需要加入大量酸性物質(zhì)。發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種丙烯酰胺聚合物降解的方法，該方法能在較大PH范圍內(nèi)有效降低丙烯酰胺聚合物的粘度。
本發(fā)明的丙烯酰胺聚合物降解的方法，包括以下步驟
(I)取濃度為1000-1300mg/L的丙烯酰胺聚合物溶液，調(diào)節(jié)pH為4_10 ;加入多元酚，邊加入邊攪拌，使多元酚完全溶解，使溶液中多元酚的濃度為30-350mg/L，得降解液；
(2)步驟(I)得到的降解液在50-95 °C的恒溫條件下降解2_8小時。溶液的粘度降幅為40%-90%。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，上述步驟(I)中，調(diào)節(jié)pH為8-10。調(diào)節(jié)pH用鹽酸和氫氧化鈉。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，上述步驟(I)中，使溶液中多元酚的濃度為30 300mg/L。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，上述步驟(I)中，所述多元酚為鄰苯三酚、間苯三酚、偏苯三酚、鄰苯二酚、間苯二酚、對苯二酚中的一種，進一步優(yōu)選鄰苯三酚。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，上述步驟(2)中所述降解溫度為65 80°C。
上述丙烯酰胺聚合物為丙烯酰胺均聚物、丙烯酰胺共聚物中的一種或者兩種的混合物。
上述丙烯酰胺聚合物溶液為水溶液或者礦化水溶液。
在水中，鄰苯三酚自氧化首先形成半醌，半醌隨后氧化為醌，在自氧化過程中，半醌與醌同時存在，鄰苯三酚在水中的自氧化十分迅速。而在丙烯酰胺聚合物溶液中，由于丙烯酰胺聚合物溶液具有較高的粘度，從而阻礙了鄰苯三酚與氧的接觸，使其不能自氧化完全，鄰苯三酚僅能氧化為半醌，鄰苯三酚在氧化過程中會產(chǎn)生超氧根自由基轟擊聚合物鏈， 從而達到降解的目的。
權(quán)利要求
1.一種丙烯酰胺聚合物降解的方法，其特征在于，包括步驟如下(1)取濃度為1000-1300mg/L的丙烯酰胺聚合物溶液，調(diào)節(jié)pH為4-10;加入多元酚，邊加入邊攪拌，使多元酚完全溶解，使溶液中多元酚的濃度為30-350mg/L，得降解液；(2)步驟(I)得到的降解液在50-95°C的恒溫條件下降解2-8小時。
2.如權(quán)利要求I所述的丙烯酰胺聚合物降解的方法，其特征在于步驟(I)中，調(diào)節(jié)PH 為 8-10。
3.如權(quán)利要求I所述的丙烯酰胺聚合物降解的方法，其特征在于步驟(I)中，加入多元酚使溶液中多元酚的濃度為30 300mg/L。
4.如權(quán)利要求I所述的丙烯酰胺聚合物降解的方法，其特征在于所述多元酚為鄰苯三酚、間苯三酚、偏苯三酚、鄰苯二酚、間苯二酚、對苯二酚中的一種，進一步優(yōu)選鄰苯三酚。
5.如權(quán)利要求I所述的丙烯酰胺聚合物降解的方法，其特征在于步驟(2)中所述降解溫度為65 80°C。
6.一種丙烯酰胺聚合物降解的方法，其特征在于，包括以下步驟1)取濃度為1200mg/L的聚丙烯酰胺溶液，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)其pH為10;加入適量鄰苯三酚使其濃度達到200mg/L，攪拌15min使鄰苯三酚溶解，得降解液；2)步驟I)得到的降解液在恒溫65°C降解，經(jīng)8h降解粘度降幅為80%。
7.一種丙烯酰胺聚合物降解的方法，其特征在于，包括以下步驟1)取濃度為1200mg/L的聚丙烯酰胺溶液，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)其pH為8;室溫下加入適量鄰苯三酚使其濃度達到200mg/L，攪拌15min使鄰苯三酚溶解，得降解液；2)步驟I)得到的降解液在恒溫80°C降解，經(jīng)2h降解粘度降幅為90%及以上。
8.一種丙烯酰胺聚合物降解的方法，其特征在于，包括以下步驟O配置礦化度為2743. 09mg/L的礦化水溶液，其中含1201. 2mg/L NaCl,3. 775mg/L KC1、130. 45mg/L CaCl2、24. 54mg/L MgCl2、137. 7mg/LNa2S04、81. 58mg/L Na2CO3U 163. 9mg/ LNaHCO3 ;在礦化水中配置濃度為1200mg/L的聚丙烯酰胺溶液，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)其pH為8 ; 加入適量鄰苯三酚使其濃度達到200mg/L，攪拌15min使鄰苯三酚溶解，得降解液；2)將步驟I)得到的降解液在恒溫65°C降解，經(jīng)8h降解粘度降幅為88%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種丙烯酰胺聚合物降解的方法。該方法步驟為調(diào)節(jié)丙烯酰胺聚合物溶液的pH4-10，將鄰苯三酚加入到丙烯酰胺聚合物溶液中，攪拌使鄰苯三酚溶解，50-95℃恒溫降解。與常規(guī)降粘劑對pH的要求較嚴格不同，鄰苯三酚在降解時可適用于較大pH范圍且能起到良好的降解效果，使用時可以忽略其濃度梯度。鄰苯三酚降解效果受外界離子影響較小，因此在含鹽聚丙烯酰胺污水的處理中有較好應(yīng)用效果。
文檔編號C08F8/50GK102977237SQ20121057150
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者譚業(yè)邦, 辛海鵬, 殷碩 申請人:山東大學