改性滤料对油田污水除油效果的影响研究

（2） 滤料表面形貌变化

对改性前后滤料进行SEM分析，结果见图 1。

从SEM结果可以看出，改性前滤料表面微孔隙大且多，过滤时乳化油污更易吸附堵塞微孔隙。改性后核桃壳的表面微孔形态发生了变化，微孔隙变小，使表面更加致密。

（3） 改性前后滤料的力学性能变化

在内径为40 mm的钢管内填充满核桃壳，上下用钢制活塞压住，然后采用试验机从0.1 kN/s的力速开始缓慢增加压力，研究改性前后滤料的力学性能变化。结果表明，当破坏力达到50 kN时，破坏强度为39.8 MPa，改性前滤料样品形变为30.0 mm，改性后滤料样品形变为30.4 mm，应变为60%时二者变形性相近，2种滤料均未见粉碎性变化，表明其力学性能没有发生变化。

（4） 过滤床层阻力

按方案三填充未改性滤料和改性滤料，高度1 450 mm。采用U型管压差计(标准的± 10 000 Pa的倒U型设置)进行不同滤料填充后过滤床层阻力的变化实验。测量含油污水过滤时的压差高度变化，计算其过滤阻力。结果表明，改性前滤料过滤阻力为2.63 kPa，改性后滤料过滤阻力为2.60 kPa，表明滤料床层阻力变化较小。

2滤料与污油相互作用

在250 mL具塞锥形瓶中，分别放入30 g的未改性滤料和改性滤料c，再分别向其中加入150 mL含油86.60 mg/L的水样，然后在60 ℃恒温震荡器中振荡吸附1 h。吸附完成后，将瓶中的含油污水倒出，测其含油量；瓶中的滤料则用150 mL的60 ℃清水洗净，将水倒出，测含油量；瓶中的滤料重复进行吸附/反冲洗实验。结果见表 2。

表 2 改性前后滤料吸附/反冲洗循环实验结果

从表 2可以看出，随着吸附次数的增多，2种滤料对油污的吸附能力均呈下降趋势，且改性后滤料对油污的吸附能力相较于改性前明显降低。原因是由于连续震荡的存在，2种滤料都不会形成滤层，只能依靠其自身孔隙和表面吸附能力。改性后滤料表面孔隙变小，亲水性变强，乳化油不易在滤料孔隙和表面吸附，而是聚集为油珠，在连续震荡的作用下其更易脱落。由于反冲洗时聚集的油珠更易从滤料表面脱除，因而改性滤料反洗水中含油量要高于未改性滤料。

3过滤除油效果

按滤料填充方案一分别用改性滤料c和未改性滤料填充过滤器。实验用污水含油180.39 mg/L，水温60 ℃。将水样用泵以480 mL/min的泵速输入过滤器中，使污水全部浸没滤料运行。记录每次收集3 L过滤水所用时间并分析含油量，共5个时段。总过滤16 L水后，用2 L、60 ℃的清水进行滤料反冲洗。改性前后滤料的过滤除油效果如图 2所示。

图 2 改性前后滤料的过滤除油效果

从图 2可以看出，改性滤料的除油率较改性前提高了25%~28%，改性滤料平均除油率达到77.5%。经检测，未改性滤料反洗水含油质量浓度为5.32 mg/L，改性滤料反洗水含油质量浓度为59.09 mg/L，改性滤料反冲洗水含油量较未改性滤料提高91%，表明改性滤料层截留的污油更易通过反冲洗除去，滤料再生更容易。

另外，从图 2还可以看出，改性滤料的平均过滤时间较未改性滤料长约25 s。对于改性滤料，过滤中水除了受到滤层阻力和悬浮颗粒的阻塞作用外，还因滤料表面变为水湿而受到附加的毛细阻力，因此滤速变慢，过滤时间变长。但较长的过滤时间亦使水中的油与滤料的接触更充分，使其吸附、截留、捕获的效果加强，进而使改性滤料对油的截污能力得到提高。

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