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学位论文数据集 中图分类号t q 3 1 4学科分类号 5 3 0 论文编号 1 0 0 1 0 2 0 1 1 1 0 7 7 密级公开 学位授予单位代码 1 0 0 l o 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名孙海云学号 2 0 0 8 0 0 1 0 7 7 获学位专业名称化学工程与技术获学位专业代码 0 8 17 课题来源 科技支撑计划项目 研究方向絮凝剂 论文题目油田废弃钻井液用壳聚糖型絮凝剂的研究 关键词 壳聚糖,接枝,废弃钻井液,固液分离,絮凝剂 论文答辩日期 2 0 11 5 一1 7 论文类型基础研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位学科专长 指导教师 朱红 教授北京化工大学燃料电池 评阅人1王涛 教授 北京化工大学有机化学 评阅人2刘洪涛副教授北京化工大学工业催化 评阅人3 评阅人4 评阅人5 徽员糊 万平玉教授北京化工大学应用化学 答辩委员1万平玉教授北京化工大学应用化学 答辩委员2张法智教授北京化工大学应用化学 答辩委员3 杨兰副教授北京化工大学应用化学 答辩委员4金鑫副教授北京化工大学应用化学 答辩委员5陈咏梅副教授北京化工大学应用化学 注:一论文类型:1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法查询。 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t1 3 7 4 5 9 ) 学科分类与代码中 查询 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成 摘要 油田废弃钻井液用壳聚糖型絮凝剂的研究 摘要 废弃钻井液是油田钻井过程中产生的一个主要污染物。处理不当会对 当地的环境造成很大危害。目前有以下几种处理弃钻井液的方法:重力分 离,压力分离,固液分离,挡板阻断,喷雾分离,平行筛板和真空分离, 其中固液分离被认为是最有效、应用最广泛的分离方法。 目前市售的用于油田废弃钻井液固液分离的絮凝剂由于用量大,结构 不合理和电荷密度低等原因,使油田废弃钻井液固液分离脱水后的污泥含 北京化工大学硕上学位论文 量,并筛选了絮凝剂处理油田污水的最优条件。 关键词:壳聚糖,接枝,废弃钻井液,固液分离,絮凝剂 t h er e s e a r c ha b o u tc h i t o s a n b a s e d f l o c c u l a n t su s ef o r ,a s t ed r i l l i n gm u di no i l f i e l d a b s t r a c t w a s t ed r i l l i n gm u di so n eo fm em a j o rp o l l u t a n t sp r o d u c ei l lp e 仃o l e u m 6 e l d i fd i s p o s e dw i t hi n l p “) p e d y ,i tw o u l dc e r t a i l l l ye n t e rt h ee n v i r o i u i l e n t a i l dp o l l u t el o c a le n v i r o n m e n tt h a tr e s u l t si ni n e s t i m a l b l el o s s t h e r ew e r e m a n ym e t l l o d st od i s p o s em ew a s t e 嘶l l m gm u da j l d 嘶l l i n gw a s t e w a t e r ,s u c h a s ,g r a v 时s e p a m t i o n ,i n l p a c t ,s o l i d l i q u i d ,b a m e ,o rs p m ys e p a r a t i o n , p a r a l l e lp l a t ea n d1 1 1 i i lf i l ms e p a r a t i o na n dv a c u u ms 印a r a t i o n t h e s o l i d l i q u i ds e p a r a t i o nb yn o c c u l a t i o nw a sc o n s i d e r e da st 1 1 em o s ti m p o r t a n t a i l dw i d e l y 印p l i c a t i o nm e t l l o d a n 讪e r e n tp r o b l e mi sr e l a t i v e l yh i g h m o i s t u r ec o n t e n to ft l l ed e w a t e r e dp r o d u c t s o ,a i le f f i e c t i v en o c c u l a n tw h i c h c a nf e d u c em ew a t e rc o n t e n to fm ed e w a t e r e d p r o d u c t c a t i o n i c - b a s e df l o c c u l a i l t sa r es u i tf o rt l l ep e t r o l e u mf i e l db e c a u s ew a s t e d r i l l i n gn l u d i 1 1 p e t r o l e u mf i e l dt a k e sn e g a t i v ec h a n g e i ti so n eo ft h e f i u n c t i o n so ft h ef l o c c u l a j l t s ,w h i c hc o u l dn e u t l 麓l i z et l l e o p p o s “ec h a 玛e si 1 1 i 北京化工大学硕上学位论文 w a s t e 嘶l l i n g 姗d a n o t h e rm e c h 砌s mi sb r i d g ef o 咖i n g ,、h e r et h eb i g p o l y l n e rm o l e c u l eb i l l d sp a n i c l e st oi t s e l fb yi t sf u n c t i o n a lg r o u p s b r i d g i i l g 0 c c u r sw h e nt l l ea d s o r b e dn o c c u l a n to no n ep a n i c l ea d s o r b so n t oas e c o n do n e g i v i i l gad o u b l e t u n f o r t u n a t e l y , c o m m e r c i a la v a i l a b l en o c c u l a n t sw e r en o tf i tf o r p e 仃o l e u ms y s t e m ,n o to n l yb e c a u s et l l eu n f i t 曲m c t u r e ,t 1 1 ed i m c u l t yi nw a t e r s o l u b l e ,t h el o wm o l e c u l a rw e i g h t ,b u tt 量l el o wc h a r g ed e n s i t ya 1 1 d h i g h c o n c e n 僦i o n f u m l e m o r e ,t h em 句o r i t yo fs y i l t h e t i cn o c c u l a n t sa r eo b t a i n e d f 如mp e 仃o l e u m - b a s e dr o wm a t e r i a l sb yp r o c e s s i n gc h e m i s t r y ,w h i c hi sn o t a l w a y se n v 的n m e n t a l l y 衔e n d l y c a t i o n i c _ b a s e d n o c c u l a i l t s , a san a t u r a l p o l y c a t i o i l s , h a sa t 仃a c t e d n u m e r o u ss c i e n t i s t sb e c a u s eo fi t s o u t s t a n d i i l gb i o l o g i c a lp r o p e n i e sl i k e b i o d e g r a d a b i l i 吼b i o c o m p a t i b i l 时a i l da n t i b a c t e r i a la c t i v i 吼i th a sb e e n e x t e n s i v e l yu s e di np h a m l a c e u t i c a ls y s t e m s ,m e d i c i l l e ,c o s m e t i c s ,f o o d ,a n d a 鲥c u l t u r ea n dw a s t e w a t e r 廿e a t m e n t s o ,a ne a s ys o l u b l en o c c u l a l l tw i mh i g h m o l e c u l a rw e i g h t ,h i g hc a t i o nd e g r e ea i l dc a nd e a lw i t hh i 曲d e n s i t yw a s t e 幽1 1 吨砌di sn e e d e du r g e n t l y i nt l l i s 眦i c l e , w ep r e p a r e df o u rn e w n o c c u l a l l t s , w h i c hw e r e c h i t o s a n ( c s ) 一g r a r e d - a c 巧l a m i d e ( a m ) , c h i t o s a n a c 巧l 锄i d e e t h a c 叫l o y l o x y e 血y lt r i m e t l l y l a n m o n i u m c h l o r i d e ( d m c ) , c h “o s 锄一g r a r e d a c 巧l a m i d e e m a c 巧l o y l o x y e t i l y lt r i m e t h y l a m m o n i u m c h l o r i d e ( d m c ) 一s i 0 2a n dc h i t o s a i l g r a r e d - a c q l 锄i d e - e t l l a c 巧l o y l o x y e t l l y l a b s t r a c t 仃血e t h y l a i i m l o n i u mc h l o r i d e ( d m c ) - t i 0 2 n eo p t i i n u mp r e p a r a t i o n c o n d i t i o n sw e r ed e t e n l l i n e db yo r t h o g o n a lt e s to ff o u rf a c t o r sa n dm r e el e v e l s t l l ep r e p a r e df o u rc o p o l y i i l e r sw e r ec h a r a c t e 血e db yf o u r i e rt m n s f o m i n 觑u l e ds p e c t r o s c o p y ( f t i r ) ,s c a i u l i n ge l e c 溉nm i c r o s c o p e ( s e m ) a n dg e l p e 肌e a t i o nc h r o m a t o g r a p h y ( g p c ) t l l es o l i d l i q u i ds e p a r a t i o np r o p e r t i e s w e r ea l s oi 1 1 v e s t i g a t e da i l dm ep r e p a r e df l o c c u l a n ts h o w e dg r e a ta d v a n t a g e s t l l a nc o m m e r c i a lp r o d u c t sf o rh i g hd e n s i t yw a s t ed r i l l i n gm u du s e 1 ( e 1 w o i m s :c h i t o s a n ,g r a r e d ,w a s t ed r i l l i n gm u d ,s o l i d l i q u i d s e p a r a t i o n ,f l o c c u l a n t v 一 北京化工大学硕士学位论文 二_ = _ 一一 目录 目录 第一章绪论1 l 背景介绍1 1 1 壳聚糖的物理性质1 1 2 壳聚糖的化学性质1 1 2 1 酰化反应1 1 2 2 醚化反应2 1 2 3n 烷基化2 1 2 4 接枝共聚2 1 2 5 壳聚糖接枝反应机理2 1 3 聚合物的分类4 1 4 壳聚糖衍生物的应用4 1 4 1 吸附金属离子5 1 4 2 工业废水的澄清处理5 1 4 3 絮凝脱水6 1 4 4 壳聚糖在药物缓释方面的应用6 1 4 5 壳聚糖的抗菌保湿性7 1 5 壳聚糖季铵盐的研究进展7 1 6 壳聚糖接枝季铵盐的合成现状8 l - 7 絮凝剂处理污泥的机理研究8 1 8 絮凝剂的种类9 1 8 1 无机絮凝剂9 1 8 2 有机合成絮凝剂9 1 8 3 无机一有机絮凝剂1 0 1 8 4 天然高分子絮凝剂1 l 1 9 本论文的意义和内容1 l 第二章实验部分1 3 v 北京化工犬学硕士学位论文 2 1 实验仪器1 3 2 2 壳聚糖性质的研究1 3 2 2 1 壳聚糖的溶解性1 3 2 2 2 乙酸的量对壳聚糖的溶解性的影响1 3 2 2 3 不同的搅拌速度对壳聚糖溶解性的影响1 5 2 3 废弃钻井液基本性质1 5 2 4 破胶剂的筛选1 6 2 5 实验试剂1 7 2 6 实验步骤1 7 2 6 1 壳聚糖与丙烯酸甲酯的接枝共聚1 7 2 6 2 壳聚糖与丙烯酸乙酯的接枝共聚1 7 2 6 3 壳聚糖与烯丙基磺酸钠的接枝共聚1 8 2 6 4 壳聚糖与丙烯酰胺的接枝共聚1 8 2 6 5c s a m d m c 的合成方法1 8 2 6 6c s a m d m c s i 的合成方法1 8 2 6 7c s a m d m c t i 的合成方法1 8 2 7 测试方法1 9 2 7 1 固相含水率的测定1 9 2 7 2 固相回收率1 9 2 7 3 用乌氏黏度计测量聚合物黏均分子量1 9 2 8 产品结构表征1 9 2 8 1 产品红外表征1 9 2 8 2 产品扫描电镜表征2 0 2 8 3 产品透射电镜表征2 0 第三章壳聚糖( c s ) 一丙烯酰胺( 棚) 絮凝剂的合成与表征2 l 3 1c s a m 的反应条件对絮凝效果的影响2 l 3 1 1 丙烯酰胺用量对絮凝效果的影响2 1 3 1 2 温度对于絮凝剂絮凝效果的影响2 1 3 1 3 反应时间对絮凝效果的影响2 2 3 1 4 引发剂用量对固相含水率的影响2 3 3 1 5 正交试验设计2 4 v l i l 目录 3 2c s a m 絮凝剂的表征2 5 3 2 1 产品的红外表征2 5 3 2 2 产品的扫描电镜表征2 6 3 2 3 产品黏均分子量的测定2 7 3 3 小结2 8 第四章c s a _ | l - d m c 絮凝剂的合成与表征2 9 4 1c s a m _ d m c 反应条件对絮凝效果的影响2 9 4 1 1 反应时间对絮凝剂的效果的影响2 9 4 1 2 反应温度对于絮凝剂效果的影响2 9 4 1 3d m c 含量对絮凝效果的影响3 0 4 1 4 丙烯酰胺的用量对于絮凝剂效果的影响3 1 4 1 5 引发剂的用量对絮凝效果的影响3 2 4 1 6 对c s a m d m c 最优条件考察3 2 4 2c s a m d m c 絮凝剂的表征3 4 4 2 1 产品红外表征3 4 4 2 2 产品的扫描电镜表征3 4 4 2 3c s a m d m c 黏均分子量的测定3 5 4 3 小结3 6 第五章c s a 卜d m c s i 絮凝剂的合成与表征3 9 5 1c s 一心一d m c s i 反应条件对絮凝效果的影响。3 9 5 1 1 反应时间对固相含水率的影响3 9 5 1 2 引发剂用量对固相含水率的影响3 9 5 1 3p h 的影响4 0 5 1 4d m c 的含量对固相含水率的影响4 1 5 1 5 反应温度对絮凝效果的影响4 2 5 1 6 丙烯酰胺的用量对絮凝效果的影响4 2 5 1 7 絮凝剂合成的最优化条件4 3 5 2c s a m d m c s i 絮凝剂的表征4 4 北京化工大学硕上学位论文 5 2 1s i 凝胶的表征4 4 5 2 2c s 一删一d m c s i 凝胶的s e m 表征4 5 5 2 3c s a m d m c s i 凝胶的t e m 表征4 6 5 2 4 产品分子量的测定4 7 5 3c s a m d m c s i 絮凝示意图4 8 5 4 小结4 8 第六章c s a j i 卜d m c ti 絮凝剂的合成与表征4 9 6 1c s a m _ d m c t i 反应条件对絮凝效果的影响。4 9 6 1 1 合成的p h 值对絮凝效果的影响4 9 6 1 2 合成的温度对絮凝效果的影响4 9 6 1 3d m c 的量对絮凝效果的影响5 0 6 1 4 引发剂的用量对絮凝效果的影响5 l 6 1 5 反应时间对絮凝效果的影响5 1 6 1 6 丙烯酰胺的用量对于絮凝剂效果的影响5 2 6 1 7 正交设计5 3 6 2c s a m d m c t i 絮凝剂的表征5 4 6 2 1c s a m d m c t i 红外表征5 4 6 2 2c s a m d m c t i 电镜表征5 5 6 2 3c s a m d m c t i 电镜表征5 6 6 2 4 产品分子量的测量5 7 6 3 小结5 8 第七章结论5 9 参考文献6 0 致谢6 4 x 目录 研究成果及发表的学术论文6 5 作者简介6 6 导师简介6 7 北京化工大学硕上学位论文 x c o n t e n t s c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1b a c k g r o 岫di n t r o d u c t i o n c o n t e n t s 1 1p h y s i c a lp r o p e n yo fc l l i t o s a n 1 2c h e 血c a lp r o p e r t yo fc h i t o s a n 1 2 1a c y l a t i o nr e a c t i o n 1 l 2 2 1 2 2e t h e r i f i c a t i o nr e a c t i o n 2 1 2 3n - a l k y lr e a c t i o n 一2 1 2 4g m rc o p 0 1 y m e r i z a t i o n 一 1 2 5r e a c t i o nm e c h a n i s mo fc h i t o s 姐掣a r e dc o p o l y m e r i z a t i o n 一2 1 3c l a s s i f yo fp o l y m e r s - 3 4 1 4a p p l i c a t i o no fc h i t o s a nd e r i v a t i v e s 一5 1 4 1a d s o r p t i o no fm e t a li o n - 5 1 4 2c l a r i f i c a t i o no ft h ei n d u s t r i a lw a s t ew a t e r 1 4 3f l o c c u l a t i o na n dd e w a t e 血g - 1 4 4a p p l i c a t i o no nd 1 1 j gd e l i v e 巧 1 4 5a n t i b i o s i sa n dm o i s t u r i z ep r o p e r t yo fc 蛐跳a n 6 7 7 7 1 5g e n e m ld e v e l o p m e n to ft h ec h i t o s a nq u a t e m a 巧a m m o n i u ms a l t 1 6s t a t u ss y l l t i l e s i so ft h ec h i t o s a nq u a t e m a d r 扰吼o n i u ms a l t 1 7m e c h a n i s a t i o nr e s e a r c ho fn o c c u l a t i o nu s e df o rw a s t em u d 1 8c l a s s 匆o ff l o c c u l a t i o n 1 8 1i n o 曙m i cn o c c u l 锄t 1 8 2o 倒cf l o c c u l a n t 1 8 3i n o 唱a i l i c - 0 唱a 1 1 i cn o c c u l a n t 1 8 4n a t l 鹏p o l y m e rn o c c u l a n t 8 8 8 9 1 0 1 9t h ep l l r p o s ea n dc o n t e n to f 也es t i i d y c h a p t e r2e x p e r i m e n t a l x 1 l l l 1 1 1 4 北京化工大学硕士学位论文 2 1e x p e r i m e n t a la p p 踟麓t i i s 一一1 4 2 2t h er e s 髓r c ha b o u tt h ep r o p e 幽o fm ec 1 1 i t o s a n 2 2 11 1 1 ed i s s o l u b i l i 哆o f l ec l l i t o s 锄 2 2 2t h ei l l n u e n c eo fm ev o l 啪eo fa c e t i ca c i do nc h i t o s a nd i s s o l u b i l i t y 2 2 3t h ei n n u 钮c :eo f 也ed i 舵r c n ts t i n 证gr a t ei nd i s s o l u b i l 时 2 3t h eb a s i cp r o p e 商e so f t h ew a s t c 缸u i n gn l u d 加m s l l e n g l io i lf i e l d 2 4c o i n p a r i s o no fd i 虢r e n tg e lb r e a k i n g sw a t e rv o i u i i l e 2 5e x p e r i r n e n t a lr e a g e n t 1 3 1 3 1 4 1 5 1 5 1 6 1 6 2 6e x p e r i m e n t a ls t 印一一一一1 7 2 6 1g m r c o p o i ) ,i i l e 血a t i o no fc l l i t o s a na n dm e m y la c r y l a t e 2 6 2g r a rc o p o l y m e r 讫a t i o no fc l l i t o s a na n de t h y la c 巧l a t e 1 7 1 7 2 6 3g m f tc o p o l 胂e 血a d o no fc s 锄ds o d i u ma l l y lh y d r o x y a l k y l 蛐l p h o 尬t e 一1 8 2 6 4g r a f tc o p o l y m e r i z a t i o no fc h i t o s 锄锄da c r y l a n i i d e 1 8 2 6 5g m r c o p o l y m e r i z a t i o no fc s a m - 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瓜a n a l y s i so fc s a m x 2 5 2 5 c b n t t s 3 2 2t h es e m 觚a l y s i so fc s - a m 3 2 3t e s t i n gc s a mm o l e c u l a rw e i g h tb yw u s h i s c o m e t e rc s a m 3 3c o n c l u s i o n c h a p t e r n o c c u l a n t 2 6 2 7 2 8 4p r e p a r a t i o na n dc h a r a c t e r i z a t i o no fc s - a m d m c 4 1t h ee 妇f e c to ft h ec s a m d m cr e a c t i o nc o n d i t i o i l so nn l en o c c u l a t i o n 4 1 1t h ee f f to f m er i :a c t i o nt i m eo nn o c c m a t i o n 4 1 2t h ee 脆c to fm er e a c t i o nt e m p e r a n l r eo nn o c c u l a t i o n 4 1 3t h ee f f to ft h ea g e n t so fd m co nn o c c u l a t i o n 4 1 4t h ee 自f e c to ft h e 锄o u n to fa c r y l a m i d eo nn o c c u l a t i o n 4 1 5t h ee f r i c to ft h e 锄o u n to fi n i t i a t o ro nn o c c u l a t i o n 2 9 2 9 2 9 3 0 3 1 3 2 4 1 6o m l o g o n a le x p e m e n t s 一一3 2 4 2c h a r a c t e r i z a t i o no ff l o c c u l a n t 4 2 1t h ef t i ra n a l y s i so fc s a m d m c 3 3 3 4 4 2 2c s - 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d m c - s ii n t r i n s i c s c o s 时o fc h i t o s a i l 一4 7 5 3t h ef 1 0 c c u l 撕0 nd i a g 舳o fm ec s 蝴一d m c - s in o c c u l a n t 一_ 4 8 5 4c o n c l u s i o n 一4 8 c h a p t e r6p r e p a r a t i o na n dc h a r a c t e r i z a t i o no fc s a m d m c t i n o c c u l a n t _ 一4 9 6 1t h ee 腩c to ft h ec s - a m d m c t ir e a c t i o nc o n d i t i o 璐o nt h en o c c u l a t i o n 一- 4 9 6 1 1t h ee f | 镜to fm ep ho nn o c c u l a t i o n 4 9 6 1 2t h ee f r e c to ft h er e a c t i o nt e 邱e r a t l j r eo nf l o c c u l a t i o n 一4 9 6 1 3t h ee a e c to ft h ev o l m n eo fd m co nn o c c u l a t i o n 一一5 0 6 1 4 i h ee 丘to ft h e 锄o u n to fh l i t i a t o ro nf l o c c u l a t i o n 一5l 6 1 5t h ee a e c to ft 1 1 er e a c t i o nh m eo nn o c c u l a t i o n 一- 5l 6 1 6t h ee f f 酏to ft l l ea l n o u n to fa c r y l 锄i d eo nf l o c c u l a t i o n 一一二5 2 6 1 7o m l o g o n a le x p e l i m e n t s 一5 3 6 2c h a m c t e r i z a t i o no ff l o c c u l a n t 6

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