תחליב CPAM לטיפול בשפכים

אפקט הפתתה של נוזל אטיוני מסוג CPAM צולב נובע מהאינטראקציה שלו עם מזהמים בשפכים, כגון חלקיקים קולואידים, אמולסיות נפט גולמי ומוצקים מרחפים. הוא מושפע מגורמים שונים, כולל תכונות החומר עצמו, הפרמטרים הסביבתיים של השפכים ותנאי ההפעלה. 

גורמי ההשפעה הספציפיים הם כדלקמן: 

1. תכונות של CPAM לחומר לטיפול במים

המבנה המולקולרי והתכונות הפיזיקוכימיות של נוזל CPAM הם הבסיס לקביעת אפקט הפתתה של נוזל CPAM, הכולל בעיקר את הפרמטרים הבאים: 

1). דרגת קישור צולב של נוזל CPAM

דרגת הקישור הצולב מתייחסת לצפיפות קשרי הקישור הצולב בין שרשראות מולקולריות, ומשפיעה ישירות על הקומפקטיות של מבנה הרשת התלת-ממדי. 

אם רמת הנוזל CPAM נמוכה מדי: המבנה התלת-ממדי רופף, עם חוזק מכני ירוד ועמידות חלשה לגזירה. הוא נוטה לשבירה בתנאי זרימה גבוהים או ערבוב, וכתוצאה מכך לירידה ביכולת הגישור ולשבירה קלה של הגושים. 

אם דרגת הקישור הצולב גבוהה מדי: שרשרת המולקולות של נוזל CPAM הופכת נוקשה מדי, והמסיסות שלה פוחתת (ייתכן שאפילו יהיה קשה להמיס אותה). לא ניתן לפזר אותה במלואה בשפכים וליצור מגע עם מזהמים, ומבנה רשת צפוף מדי עלול להפריע לאיסוף ולספיחה של חלקיקים קולואידים, מה שמוביל לירידה ביעילות ההפתקה. 

2). דרגה קטיונית של נוזל CPAM

המידה הקטיונית של נוזל CPAM קובעת את יכולת ניטרול המטען ומשפיעה ישירות על יעילות הספיחה של מזהמים בעלי מטען שלילי (כגון אמולסיות נפט גולמי, חלקיקי חרס). 

3). משקל מולקולרי של נוזל CPAM

המשקל המולקולרי של נוזל CPAM משפיע על אורך שרשרת המולקולות ועל אפקט המעכב הסטרי. 

כאשר המשקל המולקולרי גדול: שרשרת נוזל ה-CPAM ארוכה יותר, ויכולת הגישור חזקה יותר, מה שיכול לחבר יותר חלקיקים קולואידים ליצירת גושי גזירה גדולים. עם זאת, משקל מולקולרי גבוה מדי עלול להוביל לירידה במסיסות, והוא נוטה לשבירה בסביבה עם גזירה גבוהה. 

כאשר המשקל המולקולרי קטן: שרשרת נוזל ה-CPAM קצרה, יכולת הגישור חלשה, הגושים קטנים והשקיעה איטית. 

ביישומים מעשיים, יש לבחור משקל מולקולרי תואם (בדרך כלל בין מיליון ל-10 מיליון) בהתאם לקצב זרימת השפכים (חוזק הגזירה) ולגודל החלקיקים של המזהמים. 

2. פרמטרים של איכות מי ביוב 

לשפכי שדות נפט יש הרכב מורכב (המכיל נפט, מוצקים מרחפים, מליחות גבוהה, טמפרטורה גבוהה וכו'), ומאפייני איכות המים שלהם משפיעים ישירות על האינטראקציה בין נוזל CPAM למזהמים:

1). ערך pH: ערך ה-pH משפיע על מידת הדיסוציאציה של קבוצות נוזל CPAM ועל מטען פני השטח של מזהמים, ובכך משנה את אפקט הפתתה.

 2). טמפרטורה: הטמפרטורה משפיעה על הניידות המולקולרית והיציבות המבנית של נוזל CPAM: 

בטמפרטורות נמוכות (<20℃): שרשרת המולקולות של נוזל CPAM נעה לאט, ההסתברות להתנגשות עם מזהמים פוחתת, קצב תגובת הפתתה מאט, וזמן היווצרות הפתתה מתארך. 

בטמפרטורות גבוהות (שמייחח℃): למרות שהוא יכול להאיץ תנועה מולקולרית, הוא עלול לגרום לפירוק חלקי של המבנה המקושר צולב של נוזל CPAM (במיוחד כאשר קשרי הקישור הצולבים חלשים), להרוס את מבנה הרשת התלת-ממדי ולהפחית את עמידות הגזירה. 

במקביל, טמפרטורות גבוהות עשויות להפוך את אמולסיית הנפט הגולמי ליציבה יותר, מה שמגביר את הקושי בהפתתה. - יכולת הסתגלות: עבור ביוב עמוק בשדות נפט (60 - 120 ℃), יש לבחור מקשרים צולבים עמידים לטמפרטורות גבוהות (כגון CCPAM המקושרים צולבת עם אפיכלורוהידרין) כדי למנוע כשל מבני בטמפרטורות גבוהות. 

3). מליחות (חוזק יוני): שפכי שדות נפט מכילים ריכוזים גבוהים של נא⁺, קא²⁺, מג²⁺, כלוריד⁻ וכו'. 

4). סוג וריכוז מזהם - מטען פני השטח של מזהמים: יכולת הספיחה של נוזל CPAM לאמולסיות נפט גולמי (בעלות מטען שלילי חזק), חלקיקי חרס (בעלות מטען שלילי) ופסולת חיידקית (בעלת מטען שלילי) בשפכי שדות נפט שונה. 

3. תנאי תהליך הפעלה פרמטרי ההפעלה של תהליך הפלקולציה משפיעים ישירות על הפיזור, התגובה ויצירת הפלוק של נוזל CPAM: 

1). מינון: המינון הוא גורם מפתח המשפיע על אפקט הפלקולציה: 

מינון לא מספיק: אינו יכול לנטרל באופן מלא את מטעני המזהמים או הגשרים, וכתוצאה מכך נוצרים פתיתי אבק קטנים, עכירות גבוהה ותכולת שמן גבוהה בשפכים. 

מינון מוגזם: מולקולות נוזליות CPAM עודפות נספחות על פני השטח של חלקיקים, ויוצרות אנקפסולציה בעלת מטען חיובי. חלקיקים מתפזרים מחדש עקב דחייה של אותו מטען (כלומר, דדדהההה - ייצוב), ובמקביל, זה מגדיל את עלות החומר ואת ה-בַּקָלָה של השפכים. 

מינון אופטימלי: יש לקבוע זאת באמצעות בדיקות בצנצנות. בדרך כלל, עבור שפכים משדות נפט, הוא 5 - 50 מ"ג/ליטר (מותאם במיוחד בהתאם לריכוז המזהם ולביצועי נוזל CPAM).  

2). עוצמת וזמן ערבוב - מטרת הערבוב היא לפזר באופן שווה את נוזל ה-CPAM וליצור מגע מלא שלו עם המזהמים, אך יש לשלוט בעוצמה ובזמן: 

שלב הערבוב (1-5 דקות לאחר המינון): נדרשת ערבוב בעוצמה בינונית עד גבוהה (מהירות סיבוב 100-300 סל"ד) כדי להבטיח פיזור אחיד של החומר ולמנוע ריכוז מקומי מוגזם. 

שלב הפתתה (5-20 דקות לאחר הערבוב): נדרשת ערבוב בעצימות נמוכה (מהירות סיבוב 30-60 סל"ד) כדי לקדם את צמיחת הפתיתי התערובת ולמנוע גזירה חזקה שתגרום לשבירת הפתיתי התערובת שנוצרו.

ערבוב לא מספק: החומר מתפזר באופן לא אחיד, מה שגורם להפתתה מוגזמת באזורים מסוימים ותגובה לא מספקת באזורים אחרים. 

ערבוב מוגזם: הגושים נשברים, וביצועי השיקוע מתדרדרים. 

3). שיטת מינון - יש להכין נוזל CPAM לתמיסה מימית בריכוז מסוים (בדרך כלל 0.1% - 0.5%) לפני המינון. יש להימנע מהוספה ישירה של מוצקים כדי למנוע התגבשות (דגים - עיניים), המשפיעה על ההמסה והתגובה. אם נעשה שימוש במינון הדרגתי (תחילה הוספת תמיסה בריכוז נמוך ולאחר מכן מילוי מחדש לאחר מרווח זמן מסוים), ניתן להפחית את הסיכון לייצוב, ולשפר את יעילות הפתתה. 

4. הפרעה של חומרים הקיימים יחד 

ייתכנו חומרים אחרים (כגון חומרים המפרקים אמולסיה, קוטלי חיידקים) או זיהומים בשפכי שדות נפט, המשפיעים על אפקט הפתתה של נוזל CPAM: 

אפקט סינרגטי: כאשר משתמשים בהם בשילוב עם חומרים אנאורגניים פלוקולנטים (כגון PAC, FeCl₃), החומרים האנאורגניים דוחסים תחילה את השכבה הכפולה-חשמלית, ולאחר מכן נוזל CPAM משחק תפקיד גישור, מה שיכול לשפר את יעילות ההפלטה (לדוגמה, השילוב דדהה פאק + CCPAM" משמש בדרך כלל בביוב שדות נפט). 

אפקט הפרעה: אם יש כמות מוגזמת של חומרים אניוניים (כגון חומרים מפרקי אמולסיה אניוניים, נתרן פוליאקרילט) בשפכים, הם עלולים להגיב עם הקבוצות הקטיוניות של נוזל CPAM וליצור משקעים, ולצרוך את החומר היעיל. בנוסף, חומרים מחזרים כגון סולפידים (S²⁻) וחומצה הומית עלולים להרוס את המבנה המקושר של נוזל CPAM, ולהפחית את יציבותו. 

אפקט הפתתה של פוליאקרילאמיד קטיוני צולב הוא תוצאה של פעולה משולבת של תכונות החומר עצמו (מידת קישור צולב, דרגה קטיונית, משקל מולקולרי), איכות מי השפכים (pH, טמפרטורה, מליחות, מאפייני מזהמים), תנאי הפעלה (מינון, ערבוב, שיטת מינון) וחומרים הקיימים יחד. 

ביישומים מעשיים (כגון טיפול בשפכים משדות נפט), יש צורך לייעל את הפרמטרים המרכזיים באמצעות ניסויים בקנה מידה קטן ובקנה מידה פיילוט כדי לאזן את השפעתם של גורמים שונים, על מנת להשיג פלוקולציה יעילה (כגון תכולת שמן בשפכים < 10 מ"ג/ליטר, מוצקים מרחפים < 20 מ"ג/ליטר).

מאפיינים ספציפיים לתעשייה

תכונות אחרות

יכולת אספקה

סדנת הסינתזה של ג'יופאנג טק

מעבדת ג'יופאנג