利用退浆废水资源化制备凝胶颗粒并用于抗生素污染处理

“双碳”目标下,实现聚乙烯醇(PVA)等水溶性聚合物的污染减量与资源化利用十分关键。研究利用含高浓度PVA的浓缩退浆废水与天然高分子壳聚糖(CS)共混,交联制得了具有分散孔隙的PVA/CS凝胶颗粒,并考察了其对土霉素(OTC)污染物的去除效率。当凝胶前驱体中PVA的浓度为2wt%、CS含量为1g时,在加热至70℃的条件下,凝胶颗粒对OTC的去除率为95.60%。降解动力学模型拟合、HPLCTOF-MS及EPR分析结果均表明,除吸附作用之外,OTC发生了明显的降解。凝胶颗粒受热后会产生一些具有氧化性的活性氧物质,引发OTC形成碳自由基并进一步降解。此外,毒性计算结果表明降解产物的毒性较OTC本身有所上升,但并未产生高毒性物质。

多重复合网络增韧凝胶在裂缝油藏中的封堵行为研究

采用水溶液聚合法,研究了在聚丙烯酰胺凝胶中同时引入共价键交联、氢键交联、缠结交联和疏水微区交联四种交联结构的复合交联凝胶的力学性能,结果表明,含有疏水单体和聚乙烯醇(PVA)的多重复合交联结构的凝胶可以有效提高凝胶颗粒的变形能力,断裂伸长率高达800%,可以作为一种裂缝油藏用颗粒堵剂,对裂缝产生有效的封堵,颗粒与裂缝宽度的配伍最低临界值为1.25,封堵强度大于0.034 MPa/cm,应用中推荐使用与裂缝宽度比值为1.25~1.87粒径的颗粒作为封堵剂。

疏水SiO_(2)气凝胶颗粒的制备与性质研究

以廉价的无机材料Na_(2)SiO_(3)(硅酸钠)为硅源,经溶胶-凝胶与冷冻干燥过程制得SA(二氧化硅气凝胶)颗粒,探究硅源质量分数对SA颗粒性质的影响,优化制备条件。为克服SA颗粒的亲水性,引入TMCS(三甲基氯硅烷),使材料获得良好的疏水性(水接触角为121°),极低的密度(0.063 g/cm^(3)),出色的导热系数[0.0398 W/(m·K)]和热稳定性。提出一种通用和简单的方法制备SA颗粒并进行改性,在建筑隔热保温领域有较大的应用潜力。

生物炭—壳聚糖制备凝胶颗粒对水中四环素的高效去除

以污泥生物炭和壳聚糖制备凝胶颗粒并在其上负载磁性Fe_(3)O_(4)颗粒,得到磁性含生物炭的凝胶SCB,可以实现对水中四环素(TC)的高效去除。实验结果表明,SCB对TC具有优异的吸附性能,在25℃时其吸附量可达184.31mg/g,明显好于污泥生物炭的吸附性能,并借助FTIR、XPS等表征手段分析了SCB分别对TC的吸附机理,主要归因于空间填充、静电吸引、氢键结合、离子交换以及络合作用;吸附TC的过程遵循准二级动力学和Langmuir模型,表明该过程以物理化学综合吸附为主,TC在生物炭和SCB上的吸附是一个吸热过程,升高温度有利于TC吸附。本研究可望为高浓度TC废水的吸附处理提供方法参考,并为污泥的无害化处理提供一种有效方法。

壳聚糖基温敏型水凝胶颗粒的制备及其缓释性能

经过乳化-化学交联制得具有温度敏感性的壳聚糖/β-甘油磷酸二钠复合体系水凝胶颗粒,利用傅里叶红外光谱及扫描电子显微镜对产品颗粒进行表征,并利用壳聚糖水凝胶颗粒负载化妆品活性物质烟酰胺,检测其吸水溶胀性、对药品的包埋性及缓释性。结果表明,在水相与油相体积比1∶4、壳聚糖质量分数2.0%、戊二醛质量分数1.250%时,壳聚糖温敏型水凝胶颗粒对烟酰胺的包埋率可达91.9%,可对烟酰胺持续释放24h,释放率可达药品包埋量的92.3%,具有良好的缓释性。

新型凝胶颗粒调剖剂的现场应用

油田特高含水阶段,调剖是提高采收率的重要工艺措施。按照SY/T 5590-2004《调剖剂性能评价方法》研制了新型凝胶颗粒,介绍了新型凝胶颗粒的波动驱油调驱机理和主要技术指标,密度0.8~1.5g/cm^(3),膨胀倍数3~6倍,耐温90~120℃,不受矿化度影响,弹性和韧性好,具有较好的热稳定性。制定了选井原则。从注入设备、段塞的优化组合及压力和排量控制等6个方面总结了现场应用中的经验和认识。现场施工35口井,水井有效率100%,对应油井件效率65.8%,累计增油12,580t。

抗高温的遇水膨胀型交联聚合物凝胶颗粒选择性堵水剂JAW

在交联剂存在下使丙烯酸钠、丙烯酰胺、季铵盐单体及抗高温单体进行引发共聚合，制得交联聚合物凝胶，机械破碎后在胶体磨中研磨至一定粒度，得到遇水膨胀型交联聚合物凝胶颗粒堵水剂ＪＡＷ。在室内对主要性能所作的评价表明，该堵水剂抗温性良好（≤１３０℃），堵水率高（＞９２％）而堵油率低（＜８％），具有良好的封堵选择性。

聚合物凝胶颗粒调剖特性评价

基于对聚合物凝胶颗粒封堵窜流通道的机理分析,提出以弹性封堵强度和破碎封堵强度作为吸水膨胀的凝胶颗粒在油藏孔隙中封堵特性的表征参数和评价指标。根据多测点岩心模拟实验得到的封堵系数分布及其动态规律,分析了凝胶颗粒段塞在岩心中的运移特性及其对窜流通道的封堵能力。综合利用上述指标参数和动态特征,可以评价聚合物凝胶颗粒的调剖特性。

预交联聚合物凝胶颗粒分散体系的流变性能

采用HAAKERS600型流变仪、膜过滤实验及激光粒度仪和光学显微镜，研究了预交联聚合物凝胶颗粒分散体系的流变性能、封堵性能和颗粒的形态、大小。结果表明，预交联聚合物凝胶颗粒分散体系的表观黏度和弹性随溶胀时间的增加而上升；当溶胀时间为10～15d时，体系的表观黏度达到最大值；随剪切速率增加，体系的表观黏度降低，表现出明显的假塑性体系的性质，而且为非依时性体系。预交联聚合物凝胶颗粒的固体特性较明显，能够对1．2um的纤维素膜形成一定的封堵，且随溶胀时间增加，其封堵能力先增加后降低。预交联聚合物凝胶颗粒的粒径随溶胀时间的增加而增大，10d之内溶胀较快，10d之后粒径基本保持不变。溶胀后的预交联聚合物凝胶颗粒大小是溶胀前的几倍至十几倍。

纳米无定形C-S-H凝胶颗粒及其结构表征

以无水氯化钙(CaCl2)和水玻璃为原料,通过室温沉淀反应制备了水化硅酸钙(C-S-H)凝胶颗粒。采用SEM、FTIR、XRD、XRF、TEM等对不同C/S和pH值条件下制备的C-S-H凝胶颗粒的形貌和结构进行了表征。结果表明,较低pH值条件下制备的C-S-H凝胶颗粒间呈现不同程度的团聚,-Si-O键之间显示一定的聚合度,其平均粒径在15～25 nm之间,且呈无定形结构;在pH值较高时,该凝胶颗粒呈半结晶结构。

预交联聚合物凝胶颗粒对乳状液稳定性影响

用界面张力仪、表面粘弹性仪和Zeta电位仪测定了胜利孤东原油模拟油与含预交联聚合物凝胶颗粒溶液间的界面特性,并研究了预交联聚合物凝胶颗粒浓度对这些界面特性及乳状液稳定性的影响。结果表明,去离子水中加入预交联聚合物凝胶颗粒后,去离子水及模拟水与原油模拟油间的界面张力和界面剪切粘度及油滴表面的Zeta电位绝对值均增大,原油与预交联聚合物凝胶颗粒溶液间所形成的W/O型和O/W型乳状液稳定性均随聚合物凝胶颗粒浓度增加而增强。

缓膨耐盐性纳米复合凝胶颗粒的合成及性能研究

通过AM/AMPS在水溶液中共聚,并向凝胶体系中引入锂皂石纳米颗粒,制备了缓膨耐盐的纳米复合凝胶颗粒(NCPG)。考察了单体质量比、纳米颗粒质量分数、交联剂和引发剂的质量分数对凝胶颗粒吸水性能的影响,优化出最佳配方为:m(AM)∶m(AMPS)=18∶2,锂皂石质量分数为0.75%,交联剂质量分数为0.05%,引发剂质量分数为0.05%。性能研究实验结果表明,NCPG具有p H敏感性、缓膨性以及耐温耐盐性。在碱性水中NCPG具有较高的膨胀倍数;常温下NCPG膨胀倍数较低,而在80℃下膨胀倍数会大幅增加,且在80℃下矿化度为81 521.2 mg/L的地层水中稳定吸水膨胀18.1倍,并保持稳定30 d以上,可满足油藏温度80℃以上的高盐油藏深部调剖需求。

中原油田实施预交联颗粒凝胶调驱存在的问题与对策研究

科学分析了中原油田实施预交联颗粒凝胶调驱存在的问题,发现这些问题主要集中在选井、地质方案编制、调剖优化设计、调剖施工、调剖剂性能以及调剖整体实施等方面,就此提出了相应的对策。

IPN凝胶颗粒对裂缝岩芯的封堵行为实验研究

采用单岩芯流动试验考察了IPN、606、612三种预交联凝胶颗粒在裂缝性岩芯中的封堵系数分布情况,同时研究了三种凝胶颗粒在裂缝岩芯中4、10、30、180d后的封堵率、封堵保留率、颗粒突破压力梯度。试验结果表明凝胶颗粒在裂缝岩芯中的封堵系数分布及其动态规律能很好的用来评价颗粒在裂缝岩芯中的运移规律与调剖特性。发现IPN凝胶颗粒表现了良好的封堵效果,当注入1PV水时,裂缝长岩芯段封堵系数很稳定,明显高于606和612两种凝胶颗粒。180d后在裂缝岩芯中的封堵效率能达到90.3%,堵水率保留率达到99%,适合作为“窜流型油藏”的深部调剖剂。

聚丙烯酰胺凝胶颗粒在献血者血液HBsAg筛查中的应用

目的探讨聚丙烯酰胺凝胶颗粒应用于献血者血液HBsAg的筛查效果。方法应用聚丙烯酰胺凝胶颗粒,对经定值参考血清及酶联免疫法2次复检确定的HBsAg"阴性"的123份血清标本浓缩后复测,观察聚丙烯酰胺凝胶颗粒对ELISA法灵敏度的提高和在123份复测血清标本中检出的阳性数。结果聚丙烯酰胺凝胶颗粒使ELISA法检测血清HBsAg的灵敏度由0.50ng/ml升至0.04ng/ml;123份复测血清标本检出4例HBsAg阳性。结论聚丙烯酰胺凝胶颗粒可间接地将ELISA法的灵敏度提高到一个较高水平,具有使用方法简便、快速的特点。

水溶性聚轮烷交联剂的制备及其在水凝胶颗粒型调驱剂中的潜在应用

提出一种将类似机械"滑轮"的化学结构引入到水凝胶中充当交联点的方案,以期赋予水凝胶颗粒更优异的形变能力。首先通过三步反应设计构筑出一种具有"滑轮"效应的水溶性聚轮烷交联剂,进而与丙烯酰胺交联共聚制备了凝胶颗粒。通过红外光谱、核磁共振、X射线衍射表征了交联剂的结构,对比研究了由聚轮烷交联剂制备的凝胶颗粒和由传统N,N'-亚甲基双丙烯酰胺交联剂制备的凝胶颗粒的形变能力。结果表明,已引入双键的α-环糊精与改性聚乙二醇形成了包合结构,成功制备了聚轮烷交联剂。聚轮烷交联剂制备的凝胶颗粒具有更优异的形变能力,溶胀10 h后,以聚轮烷交联剂合成的凝胶颗粒受力为286.4 N时仍未发生破碎,且外力撤去后凝胶能够恢复至原始状态,而以传统交联剂制备的凝胶颗粒受到174.2 N的力时即发生破碎。

凝胶颗粒调剖平面径向流数值模拟研究

凝胶颗粒调剖技术是近几年出现的一种用于改善高含水期油田开发效果的技术。研究目的在于建立凝胶颗粒调剖的平面径向流数值模拟模型,模拟凝胶颗粒在近井地带的调剖规律。以颗粒渗滤理论为基础,充分考虑凝胶颗粒调剖的膨胀特性、变形运移特性,建立了凝胶颗粒运移的数学模型。将一维径向渗流模型与凝胶颗粒运移模型、储层参数动态变化模型进行耦合,建立了凝胶颗粒调剖的平面径向流固耦合数值模拟模型,采用迭代耦合方式对该模型进行了求解。利用所建模型对凝胶颗粒调剖的基本规律以及调剖剂的注入速度、浓度对封堵效果的影响进行了研究。

SPI凝胶颗粒制备及其Pickering高内相乳液特性研究

制备了大豆分离蛋白(Soy protein isolate,SPI)凝胶颗粒,并使用该颗粒制备了稳定的Pickering高内相乳液。通过粒径和ζ-电位测定、冷冻扫描电镜和光学显微镜观察以及外观分析,以流变特性为指标,对SPI凝胶颗粒和Pickering高内相乳液特性进行研究。结果表明,SPI凝胶颗粒的粒径和ζ-电位随pH值的变化而变化,当SPI凝胶颗粒pH值为4.0~5.0时,临近SPI等电点,ζ-电位的绝对值最小,此时凝胶颗粒相互聚集,不能成功制备稳定的高内相乳液。在pH值为9.0时,大豆分离蛋白凝胶颗粒紧密结合在一起,呈凝胶网络状结构。在碱性条件下,蛋白质质量分数为1.00%、内相体积分数为78%~82%时,可以制备稳定的Pickering高内相乳液。通过增加内相体积分数,使大豆分离蛋白凝胶颗粒稳定的Pickering乳液体系分布更加均匀,不易发生聚集,形成更加致密稳定的多孔结构,且具有更强的弹性凝胶乳液特性。

预交联凝胶颗粒的力学性能对微观运移封堵的影响

预交联凝胶颗粒在多孔介质中的运移堵塞特征是影响其深部调剖性能的关键。目前,凝胶颗粒的力学性能如何影响其微观运移封堵特征尚缺乏深层次的认识。本文针对收集到的3种预交联凝胶颗粒,首次采用基于图像采集技术的弹性分析方法对凝胶颗粒弹性变形能力进行研究,并采用可视化填砂微观模型实验,重点分析了凝胶颗粒的力学性能对微观运移封堵的影响。结果表明,1#颗粒抗压强度大,韧性较强,不容易破碎,具有一定弹性变形能力,其对孔喉封堵能力强,但注入性较差;3#颗粒抗压强度适中,脆性较强,弹性变形能力弱,注入性好,但封堵能力较差;6#颗粒抗压强度较小,且弹性因子小,具有较好的封堵能力和注入性。预交联凝胶颗粒的弹性和抗压强度影响其在多孔介质中的注入性和封堵强度。该研究成果为预交联凝胶颗粒深部调剖性能评价及优选提供了理论指导和技术支撑。

预交联颗粒凝胶调驱技术在文留油田文10块中的应用

在示踪剂监测的基础上 ,初步确定了预交联颗粒凝胶的颗粒粒径、用量及膨胀倍数。对预交联颗粒凝胶的垂向调剖、微观驱油和改善平面波及系数等方面的效果进行了试验研究。在文 10块应用调驱后 ,该块累计增油 4145 6t,降水 95 5 0 0m3,平均有效期 3 2 3d 。