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部分皂化腐植酸-U的制备及清防钙垢性能评价

更新时间:2016-07-05

腐植酸因含有多种官能团,可与许多有机物、无机物发生作用[1],从而使其性能得到优化。腐植酸磺甲基化、硝基化、季铵化、接枝等改性研究在国内外有大量报道,并应用于多个领域[2~4]。在油田清垢领域腐植酸应用较少,主要因为腐植酸不溶于水,但变成腐植酸钠溶于水后,羧基失去了活性,仅剩防垢性能。为使腐植酸溶于水,既能发挥其分子上羧基的强活泼性,同时其他基团活性不改变,本研究采用控制碱液浓度和腐植酸与碱反应比例,使腐植酸分子上一部分-COOH变成-COONa,使其溶于水后,酸性可以清垢,其他活性基团可保持其防垢效果[5],最终找到部分皂化腐植酸-U清防钙垢一体效果最佳样品。将部分皂化腐植酸-U应用到油田清防钙垢中,有望改变现在油田清防钙垢工作分别注入酸液(如土酸)、防垢剂[如氨基三亚甲基磷酸(ATMP)]等药剂,分别进行处理的局面。

盾构隧道管片背后状态的几种检测手段试验效果分析……………………………………………………… 向亮星(7-121)

1 材料与方法

1.1 试剂和仪器

腐植酸,工业品(含有无机物质及灰分,腐植酸含量大于90%),来源于鹤岗市鹤嘉腐植酸有限责任公司;NaOH、HCl、NaCl、NaHCO3、Na2SO4,化学纯;CaCl2·2H2O、MgCl2·6H2O、醋酸钙,分析纯。

《美国国家安全战略报告》(以下简称《报告》)是由美国政府行政部门定期向国会提交的顶层国家战略,阐述美国主要国家安全关注点和应对计划,对美国外交和安全政策的制定有重要指导作用。《报告》不仅覆盖政治、经济、军事、外交和文化等领域,同时也是美国标榜自我、争取支持、威慑对手、示好伙伴的“国家宣言”。为了解中国在美国国家安全战略中的定位及其变化,本文从批评话语分析视角,运用话语空间理论和趋近化理论,分析2000年以来的《报告》所构建的话语空间,以及《报告》如何利用趋近化策略影响和操控听众/读者认知,寻求预防措施或政策合法化。

①在具体的施工现场,施工单位要认真落实对污染物进行有效的遮挡的相关规定,减少对大气的直接污染。②建筑企业还要科学合理的规划施工现场,利用隔离墙对各类材料进行科学的分类和合理的存放。③对于施工中建筑垃圾,工程渣土和其他施工现场裸露的土方等,都要提高洒水降尘的力度,及时采用高密度覆盖网进行覆盖。④在条件允许的情况下,建筑企业还应在施工现场建立全封闭垃圾场,不仅可以有效的处理建筑垃圾,更能直接改善空气质量。

雾化器,百瑞3005,德国百瑞雾化有限公司;雾化器喷头,D03SF,东莞市常裕喷雾净化设备有限公司;恒温摇床,HZQ-A,金坛迅生仪器厂。

1.2 腐植酸皂化反应步骤及原理

将配好的反应所需浓度NaOH溶液定量装入雾化器,并将雾化器固定在摇床上装有腐植酸的烧杯里,使其平稳振动。开启雾化器,打开摇床,当雾化后的NaOH小雾珠(平均直径2.9μm)从喷头喷出时,反应开始;当雾化器内NaOH溶液全部雾化,不再从喷头喷出时,反应结束。然后用蒸馏水将烧杯中的固液混合物冲洗3次,将固体弃掉,液体做蒸干处理,即目标产物。部分皂化腐植酸-U合成原理如图1所示,反应装置示意图如图2所示。

1.3 实验过程

1.3.1 腐植酸提纯

先用碱溶酸析方法对工业用腐植酸进行提纯处理[6]。将腐植酸∶2% NaOH=1∶10的溶液搅拌混匀,放入80 ℃恒温水浴加热30 min,静置48 h,滤掉不溶物。用1 mol/L HCl溶液将上述溶液pH值调至2左右(保证腐植酸的羧钠基全部还原成羧基),静置48 h,分层完全后弃掉上层酸液。洗涤沉淀,反复洗涤过滤3次。将洗涤后的沉淀物放入80 ℃恒温干燥箱至完全干燥,得到纯度较高的腐植酸以便实验使用。

图1 部分皂化腐植酸-U合成原理 Fig.1 The synthesis principle of partial saponifi cation humic acid-U

图2 雾化反应装置示意图 Fig.2 The schematic diagram of atomization reaction device 注:1气源,2导气管,3导气管,4雾化杯,5 NaOH溶液,6雾化喷头,7摇床,8烧杯,9腐植酸粉末,10摇塞。

M1——未加防垢剂混合溶液中钙离子浓度;

利用1.2中的原理及方法,称取2 g提纯后腐植酸样品与不同浓度的NaOH溶液放入恒温水浴锅在25 ℃恒温下分别反应30 min。

对所制备的部分皂化腐植酸-U分别进行清防钙垢性能评价,从中找出清防垢一体效果最优部分皂化腐植酸-U样品,然后确定部分皂化腐植酸-U加量、反应时间、温度对清防钙垢性能的影响。

从图3可以看出:5条曲线均呈先上升后下降趋势,随着NaOH加量的减少,清钙垢率上升到一定点,然后下降。分析原因,溶解钙垢主要靠腐植酸的酸性,NaOH加量越少,腐植酸分子上保留的-COOH越多,其酸性也就越强。当NaOH加量太少时,部分皂化腐植酸-U溶解性下降。浓度为1%、2%、3%的3条曲线,浓度越大清钙垢率越高,当浓度为4%时清钙垢率低于浓度3%。浓度5%时清钙垢能力基本小于前几种浓度,当加量小到一定点时,才超过浓度1%。原因分析,NaOH溶液的浓度越大碱性越强,浓度达到4%时,可以中和腐植酸分子类苯环上的酚羟基,减少了腐植酸分子上总酸性基团,所以当加量大时清钙垢能力小,加量小时清钙垢能力反而增大。

实践表明,在网络环境下开展德育工作涉及方方面面的内容。德育工作者对这项工作的长期性和艰巨性一定要有清醒的认识,不能期望一蹴而就。我们需要深入研究网络特点、功能,大胆探索实践,利用有利形势,克服不利因素和条件,稳打稳扎,方能收到实效。

一些研究者指出荧光素钠染色较浅的组织及相邻水肿区在术前MRI增强下并未表现出来,而使用5-ALA引导的脑胶质瘤切除术中也存在染色模糊区在术前MRI并不可见,而切除这些区域将能降低复发和进展风险[15]。而以上切除范围原则并非适用于处于功能区的肿瘤,若处于肺功能区可以完全切除,若接近功能区或处于功能区则将深色部分切除,染色较淡的部分适当保留,从而保证一定功能。

(1)取2 g提纯腐植酸样品分别与浓度1%、2%、3%、4%、5% NaOH溶液反应,保证NaOH与腐植酸质量比相同(表1)。取不同浓度下加入NaOH溶液中NaOH含量为200、160、120、80、40 mg五个质量值,共制备25个样品。

表1 不同浓度NaOH体积与其质量对应表 Tab.1 The volume and mass corresponding table of NaOH in diあerent concentrations

体积(mL) 质量(mg)1% 2% 3% 4% 5%200 100 66 50 40 200 160 80 54 40 32 160 120 60 40 30 24 120 80 40 27 20 16 80 40 20 13 10 8 40

(2)设定实验温度70 ℃,清防钙垢时间24 h,考察部分皂化腐植酸-U加量(10、20、30、40、50、60、70、80、90 mg/L)对清防钙垢效果影响。

(3)设定部分皂化腐植酸-U加量70 mg/L,实验温度70 ℃,考察清防钙垢剂作用时间(7.5、12.5、17.5、22.5、27.5 h)对清防钙垢效果的影响。

式中,G1——垢样质量,g;

1.4 清防钙垢性能评价方法

采用沉淀重量法[7]评价清垢性能,垢样采用大庆油田有限责任公司第一采油厂现场提供的垢样。分别称取数个垢样放入烧杯内烘干,再分别加入清垢剂(部分皂化腐植酸-U),反应结束后。取出过滤,用清水清洗。放入烘箱内烘干,称量烧杯和剩余垢的质量。计算清钙垢率(S):

(4)设定部分皂化腐植酸-U加量70 mg/L,清防钙垢时间20 h,考察温度(25、40、55、70、85 ℃)对清防钙垢效果的影响。

G2——剩余垢样质量,g。

Li课题组设计合成了一种比率型的汞离子探针BT(见图4)。当加入汞离子后,缩硫醛与汞离子作用恢复成醛基,使探针的发射波长从530 nm蓝移至454 nm。在含有2%DMSO溶液中,探针对汞离子的检测限为7.6 nmol/L。在pH=5~9范围内,对汞离子的响应较好,探针具有较好的选择性,响应时间约为35 min,将该探针成功应用于细胞成像。

式中,M2——加防垢剂后混合溶液中钙离子浓度;

1.3.2 部分皂化腐植酸-U制备

考察部分皂化腐植酸-U加量对清防钙垢效果影响,如图5。可以看出,当部分皂化腐植酸-U加量从10 mg/L到50 mg/L逐渐增大,当达到70 mg/L时,防钙垢率达到81%,加量继续增大,防钙垢率无明显变化。而清钙垢率随部分皂化腐植酸-U加量增加而增大,当达到70 mg/L、清钙垢率达到80%后,清钙垢率上升缓慢。所以部分皂化腐植酸-U加量在70 mg/L最适宜。

2 结果与讨论

2.1 不同NaOH浓度生成部分皂化腐植酸-U清防钙垢性能比较

按1.4方法评价25个样品的清钙垢率和防钙垢率,清钙垢率如图3,防钙垢率如图4。

1.3.3 实验设计

根据行业标准SY/T 5673-93 油田用防垢剂性能评定方法,对防垢剂的防钙垢率进行测定。配制Ca2+浓度为1000 mg/L溶液,分别加入防垢剂(部分皂化腐植酸-U),并做未加防钙垢剂的空白实验。防钙垢率E按下式计算:

当没有裂缝且地层中无径向电阻率变化时,深、浅侧向电阻率应该是重合的。水平裂缝能加强侧向测井的聚焦作用,使测量的电阻率降低,且水平裂缝对深侧向的聚焦作用比浅侧向更强,从而使RLLD<RLLS,即为负差异。实际上,高角度裂缝对电极型仪器提供了低阻通道(并联),使侧向测井的电阻率降低;又由于高角度裂缝的有效导电截面在径向上不变,而孔隙的导电截面在径向上逐渐增大,在浅侧向测井探测范围内裂缝与孔隙的有效导电截面之比远大于深侧向测井,从而使得RLLD>RLLS,即正差异。因此,深、浅侧向测井差异性质主要由裂缝的产状决定[2]。

从图4可知:5条曲线均呈下降趋势,即,随着NaOH加量的减少,防钙垢率逐渐下降。分析原因,部分皂化腐植酸-U防钙垢能力主要依靠-COOH以及其他官能团与Ca2+结合,NaOH加量越少,腐植酸在水中的溶解性越差,结合的Ca2+越少。浓度为1%、2%、3%的3条曲线,浓度越大防钙垢率越高,当浓度为4%时防钙垢率低于浓度3%,浓度5%时防钙垢能力基本小于前几种浓度。分析原因,NaOH溶液的浓度越大碱性越强,腐植酸上的-COOH越少,导致部分皂化腐植酸-U防垢能力下降。

式中:P(z)是繁殖循环初始模,各高度均有其对应的初始扰动场;ω是控制初始扰动模大小的调整系数,文献中取为1;E(z)是24 h控制预报的各层均方根误差;R=(ri)N是[-1,1]上均匀分布的随机数,N为区域总格点数。

从以上2图对比可以确定,当NaOH浓度为3%、加量80 mg左右时,所制备出的部分皂化腐植酸-U清防钙垢一体效果最好,其防钙垢率80%以上,清钙垢率70%以上。

图3 不同浓度NaOH合成部分皂化腐植酸-U的清钙垢率 Fig.3 The calcium scale removal rate of partial saponifi cation humic acid-U was synthesized with diあerent concentrations NaOH

图4 不同浓度NaOH合成部分皂化腐植酸-U防钙垢率 Fig.4 The calcium scale prevention rate of partial saponifi cation humic acid-U was synthesized with diあerent concentrations NaOH

2.2 部分皂化腐植酸-U加量对清防钙垢效果影响

M0——D溶液(SY/T 5673-93)中测得的钙离子浓度之半。

图5 部分皂化腐植酸-U加量对清防钙垢率影响 Fig.5 Eあect of partial saponifi cation humic acid-U dosage on calcium scale removal rate and prevention rate

2.3 清防垢剂作用时间对清防钙垢效果影响

考察清防垢剂作用时间对清防钙垢效果的影响,如图6。可以看出,随时间增加,清防钙垢率大致呈降低趋势,当防钙垢时间小于20 h时,防钙垢率在82%以上,清钙垢率在80%以上。当防钙垢时间为30 h时,防钙垢率仍大于80%,清钙垢率大于79%。这说明部分皂化腐植酸-U能长时间起清防钙垢作用。

护理不良事件是指在护理过程中发生的,不在计划中的未预计到的或通常不希望发生的事件,包括患者在住院期间发生跌倒、用药错误、走失、误吸或窒息、烫伤及其他与患者安全相关的非正常的护理意外事件[2]。因此,为了有组织、系统地消除或减少护理不良事件的发生,使资源能有效地集中利用,保障患者的安全,我院护理部近年来建立了鼓励不良事件报告制度,但效果并不理想,为了解其影响因素,我院对临床护士进行了相关的问卷调查,现报道如下。

图6 时间对清防钙垢率的影响 Fig.6 Eあect of time on calcium scale removal rate and prevention rate

2.4 温度对清防钙垢效果影响

考察温度对清防钙垢效果的影响,如图7。

图7 温度对清防钙垢率的影响 Fig.7 Eあect of temperature on calcium scale removal rate and prevention rate

从图7可见,随着温度升高,防钙垢率呈降低趋势、清钙垢率呈先上升后下降趋势,温度在20~90 ℃范围内,防钙垢率在81%以上;温度在30~80 ℃时,清钙垢率在80%以上,当温度在20~30 ℃和接近90 ℃时,清防钙垢率也接近80%。说明部分皂化腐植酸-U具有较好的耐温性。

3 结论

经过对不同浓度及NaOH加量制备的部分皂化腐植酸-U进行评价,及对部分皂化腐植酸-U的加量、清防钙垢反应时间、温度对清防钙垢效果影响的考察,可以得出以下结论。

(1)当NaOH浓度为3%、加量80 mg左右时,所制备出的部分皂化腐植酸-U清防钙垢效果最好。

(2)当部分皂化腐植酸-U加量为70 mg/L、温度范围30~80 ℃、清防钙垢时间小于20 h,部分皂化腐植酸-U清防钙垢率最优。

(3)部分皂化腐植酸-U有好的抗温效果。

部分皂化腐植酸-U最大的优点在于同时具备清钙垢和防钙垢2种功能,并且清防钙垢一体效果优良,抗温范围大、耐高温,有望解决油田生产中清钙垢和防钙垢工作分别加药剂、分开处理的局面。

参考文献

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艾立玲,王雷,张荣明
《腐植酸》 2018年第02期
《腐植酸》2018年第02期文献

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