eChem@WZU

工业电化学与膜过程实验室@WZU

用户工具

站点工具


lab:projects:jinlong:shunbei_feed_water

顺北油气田 地下苦咸水分析

5月31日收到金龙送来水样1个(25L*2桶),请标记为顺北原水1#及顺北原水2#。

Feed water in tanks

理化性质

  • 两桶水样均为澄清略有白色浑浊,无明显气味;
  • pH均为7.62,电导率均为24.68 mS/cm,密度~1.016 g/mL;
  • 初步先确认两桶原水理化性质一致,为同一样品;

 Feed water in bakers

  • 0.22μm UF滤膜可滤性好,说明原水中悬浮TSS含量很少。
    • 取800mL真空抽滤,记录过滤时长及不溶物干量,每个样品重复测试了3次;初步结果显示0.22μm UF膜在~1bar负压下通量 >10000 L h -1 m -2
    • 过滤1000mL原水后UF膜上残留一层黄色滤饼层,颜色较为明显,其质量很低说明水中悬浮固体(TSS)不高于2.5 mg/L。
    • 过滤前原水为轻度浑浊,过滤后完全澄清透明。
样品编号 样品体积 /mL 不溶物质量 /g TSS /ppm UF膜有效面积 /cm2 过滤时间 /s UF膜通量 /LMH
顺北原水1# 800 <0.002 <2.5 12.6 197 11600
顺北原水2# 800 <0.002 <2.5 12.6 182 12700

 UF membranes after filtration

成分分析

分析结果

  • 水质分析显示水样总TDS为 19000 mg/L,电导率24600 μS/cm,pH 7.62,与前期掌握信息一致;
  • 水样中TSS含量不高(<2.5ppm),有机污染物物含量不高(仅18.6 ppm),同时溶解SiO2仅 9.6ppm,水质较好适合使用RO进行处理;
  • 水样中硫化物、Fe、Al、Mn等膜污染物未检出,水质较好适合使用RO进行处理;
  • 水质分析确认顺北原水为CaSO4近饱和水样,其中Ca2+高达25 mmmol/L,(高于原始估计值 ~20 mmol/L),因此Na2CO3投加量及污泥产出均为原始估计值的1.25倍。
组分 浓度 ppm 浓度 mmol/L
主要阳离子
Na+ 5730 249
Ca2+ 986 24.7
Mg2+ 391 16.2
K+ 36 0.92
Sr2+ 14.7 0.17
主要阴离子
Cl- 6990 197
SO42- 3790 39.5
HCO3- 32 0.53
潜在膜污染物
SiO2 9.6
COD 18.6
TSS <2.5

过程数据

滴定

碱度
  • 取211 g 原水(207.7 mL),用0.1 M HCl标准溶液(准确浓度0.09876 M)进行滴定,其滴定谱图如下
  • 分析结果显示游离[OH-]=0,[CO32-]=0,[HCO3-]=5.28×10-4 mol/L,折合 32 mg/L。

 alkalinity titration

Cl-
  • 准确移取2.00 mL原水,加少量HNO3酸化后,用0.1 M AgNO3(准确浓度0.9789 M)进行滴定,其谱图如下:
  • 分析结果显示[Cl-] 为 0.197 mol/L,折合 6990 mg/L

 chloride titration

SO42-
  • 准备移取2.00 mL原水,在H2O-Eth混合体系中利用0.05 M Pb(NO3)2标准溶液(准确浓度0.04966 M)进行滴定,其谱图如下:
  • 分析结果显示 [SO42-] 为0.0395 mol/L,折合3790 mg/L
  • SO42-

 sulfate titration

ICP

利用电感耦合等离子体发射光谱仪(PE Optima 8000)对原水进行了测定,结果如下:

测试条目 浓度 ppm
碱金属
Li+ 0.46
Na+ 5730
K+ 36
碱土金属
Mg2+ 391
Ca2+ 986
Sr2+ 14.7
Ba2+ 0.02
潜在膜污染物
SiO2 9.6
总Fe <0.1
总Al <0.1
总Mn 0.18
总P 0.22

IC

  • Cl- 已滴定分析为 6990 mg/L
  • SO42- 已滴定分析为 3850 mg/L

COD

使用国标 GB11914-89 水质 化学需氧量的测定 重铬酸盐法对顺北原水水样进行了实验分析。分析结果显示其COD为 18.6 ppm。

 空白样COD滴定  顺北原水COD滴定

TC/TN

  • TC/TN(去生环测试,请教王晋)
  • 仪器故障目前未完成

除钙试验

  • 经精确分析,顺北原水水样中[Ca2++] 为986 mg/L,折合24.7 mmol/L;[Mg2+] 为391 mg/L,折合16.2 mmol/L;[HCO3-] 为32 mg/L,折合0.53 mmol/L;
  • 为了以CaCO3↓形式去除原水中的Ca2+,需要(1)向原水中投加0.53 mmol的 NaOH,将HCO3-完全转化为CO32-并生成CaCO3沉淀;(2)剩余Ca2+需要向其中再加入Na2CO3 24.2 mmol,折合2.57 g,将Ca2+完全去除;
  • 为了实现精确投加,我们事先精确配制了2.00 mol/L浓度的NaOH及Na2CO3标准溶液。据此推算NaOH溶液的投加量应为 0.27 mL,而Na2CO3溶液的投加量为 12.7 mL;
  • 取四组顺被原水样品1000 mL,先投加0.27 mL NaOH标准液,接着再分别投加 0%,90%,100%和110%的Na2CO3标准溶液(体积分别为0、11.5、12.7及14.0 mL),观察沉降过程,结果如下(其中左上为投加Na2CO3前原水,右上为加药并搅拌30min后原水,左下为静置沉淀30min后水样,右下为静置沉淀4.5h后水样)。试验结果显示CaCO3沉淀较容易沉降,且Na2CO3稍过量时(110%投加)沉淀更容易迅速沉降。

  • 取上述样品上清夜,针头过滤,留样测ICP(Ca2+\Mg2+\Sr2+\Ba2+, Na+/K+/Li+, Fe/Al/Mn
  • 0.22μm UF滤膜可滤性测试(UF通量模拟)

结垢倾向分析

  • HCl再酸化,pH调整至5–6.5
  • 初步计划采用蒸发法,蒸发浓缩3-4倍(模拟67-75% RO 得水率),仔细观察溶液结垢析出情况(夹套烧杯透明度变化)
  • 留蒸发后样品,需要时再分析。

Na2CO3加量检测点问题

Ca浓度 ~24.7 mmol/L(原水中),尝试用2M Na2CO3标准液滴定原水

  • 取200 ml 原水,用2M Na2CO3滴定,查看谱图
  • 取200 ml 原水,先加少量的NaOH(反应掉HCO3-),再用2M Na2CO3滴定,查看谱图
  • 取160 ml 原水和40ml 高纯水混合,重复上述实验
lab/projects/jinlong/shunbei_feed_water.txt · 最后更改: 2024/01/18 09:11 由 梁惠超