[发明专利]一种丙烯酰胺聚合物降解的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙烯酰胺聚合物的降解方法，属于环境保护技术领域。

背景技术

目前，丙烯酰胺聚合物广泛应用于三次采油中，在石油采出过程中，一部分丙烯酰胺聚合物随原油被采出，这部分丙烯酰胺聚合物粘度比较大，降解困难，目前尚无有效方法对其进行处理，导致其在地面大量堆积，既占用大量空间，又对环境造成严重污染。近年来为处理这些高粘度丙烯酰胺聚合物，研究者采用机械降解、热降解、生物降解和化学降解等方法进行了广泛研究。

在这些降解类型中，机械降解的机理是外界施加的机械能传递给聚合物分子链时，在聚合物分子链内产生内应力，当此应力能足以克服C-C键断裂的活化能时，导致聚合物分子链断裂，形成聚合物链自由基，进而引发聚合物自由基化学反应，使聚合物的分子量和分子结构发生变化。为使传递给聚合物分子链的机械能产生的内应力足以克服C-C键断裂的活化能，机械降解需要较高的剪切速率，一般在低于4000S^-1前不能引起明显降解，只有当剪切速率大于5000S^-1时才会发生大幅降解，耗能高且对装备要求较高。

热降解是丙烯酰胺聚合物在热作用下化学键的断裂，在升温过程中，聚合物发生了水解反应，其水解程度逐步增加，然后反应趋向于稳定。在室温条件下，丙烯酰胺聚合物水溶液比较稳定，温和地升温就会出现明显的聚合物降解现象。然而热降解需要在50℃以上才能有明显的降解效果，温度越高降解耗时越短，降解温度高则耗能高，降解温度低则耗时长。

生物降解的研究中，丙烯酰胺聚合物可被作为营养物质，被微生物作为营养物质利用，从而达到链断裂的目的。目前的研究表明主要是丙烯酰胺聚合物中的酰胺基可以作为一些微生物的氮源被利用，同时形成丙烯酸残体并放出氨气；关于丙烯酰胺聚合物作为微生物唯一碳源的报道很少，并且在这个问题上存在着争议，作为碳源利用非常困难除了由于其高分子量难以被微生物摄入到细胞体内进行降解外，即使在小分子量的情况下，其抗生物降解能力仍然很强。此外，生物降解需要在培养基中培养一段时间才能进行降解，且耗时时间较长，一般需要数天甚至数十天，目前处于研究起步阶段，尚不适合大规模工业化应用。

化学降解主要是通过降粘剂释放自由基引起聚合物链断裂来进行降解，条件相对温和，反应较快。因此，研究中化学降解是丙烯酰胺聚合物降解的研究重点。

在化学降解中，加入降粘剂进行氧化降解是普遍应用的方法，降粘剂包括氧化还原体系、Fenton试剂、过氧化物试剂、金属离子体系及其他体系，这些降粘剂相比机械降解、热降解和生物降解方式而言可以迅速有效地对丙烯酰胺聚合物进行降解，但大多数降粘剂须在酸性条件下才能起作用，如亚铁离子试剂在碱性条件下降解效果基本可以忽略，而聚丙烯酰胺体系本身就显碱性，若要这些体系起作用，还须调节体系的pH。

中国专利CN101041490(申请号：200710087072.4)公开了一种去除油田采出水中聚丙烯酰胺及其它有机物的方法以及专为实施该方法而制造的电化学反应器。主要解决按照目前油田上通用的污水处理方法难以有效去除采用聚合物驱油的油田采出水中所包含的聚丙烯酰胺及其它有机物,而导致外排后环境污染的问题。其特征在于:将三次采出水注入具有催化阳极的电化学反应器中,施加直流电压后,产生的次氯酸形成一种强氧化剂,促进了有机物的降解,更多的聚丙烯酰胺及其它有机物被极化的催化阳极产生的羟基自由基氧化分解成小分子的有机物进而矿化,从而使有机物可以大部分被矿化后去除。该专利采用电化学处理聚丙烯酰胺的方法较为复杂：首先，在设备上，其需要专门复杂的化学反应器，这就极大限制了其在有限空间（如海上石油平台）的应用；其次，该发明仅能在酸性条件下有效，这就极大地受限于所处理样品的pH值，而通常聚丙烯酰胺pH呈碱性，这就需要加入大量酸性物质。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种丙烯酰胺聚合物降解的方法，该方法能在较大pH范围内有效降低丙烯酰胺聚合物的粘度。

本发明的丙烯酰胺聚合物降解的方法，包括以下步骤：

（1)取浓度为1000-1300mg/L的丙烯酰胺聚合物溶液，调节pH为4-10；加入多元酚，边加入边搅拌，使多元酚完全溶解,使溶液中多元酚的浓度为30-350mg/L，得降解液；

（2)步骤（1）得到的降解液在50-95℃的恒温条件下降解2-8小时。溶液的粘度降幅为40%-90%。

根据本发明优选的，上述步骤（1）中，调节pH为8-10。调节pH用盐酸和氢氧化钠。