页岩气田钻井污水钙离子处理剂的制备及性能评价

摘要

为提高壳聚糖水溶性及其对金属离子的螯合能力,以过硫酸钾为引发剂,使用高脱乙酰度（98%）壳聚糖（KJT-1）接枝丙烯酸合成了一种页岩气田钻井污水钙离子处理剂.以水中Ca²⁺去除效果为优化目标,采用单因素实验优化了合成条件（温度、反应时间、引发剂及丙烯酸用量）,利用傅立叶红外光谱和核磁共振碳谱对最优合成条件下的产物进行了结构表征,并评价了其对钻井污水模拟液中多价离子的去除效果.结果表明,丙烯酸接枝改性水溶性壳聚糖的最佳合成条件为壳聚糖∶过硫酸钾=1:1.2（质量比）,壳聚糖∶丙烯酸=1:25（质量比）,反应时间2 h,反应温度70℃,该条件下产物（HCCLJ）与目标产物的分子结构设计相吻合. HCCLJ添加量为600 mg/L时,可将模拟水中Ca²⁺含量从1 101 mg/L降至194 mg/L,Ca²⁺去除率为82.4%.不同HCCLJ加量对其他多价离子的去除效果优劣顺序为总铁(Fe²⁺/Fe³⁺)> Ba²⁺>Mg²⁺> Al³⁺. HCCLJ不仅可以去除Ca²⁺,对其他多价离子也有一定的去除效果,具有一剂多效的功能,为页岩气田钻井污水的多价离子去除剂的研发奠定了基础,应用前景广阔.

关键词

壳聚糖 / 接枝改性 / 钙离子处理剂 / 多价离子