一种重金属离子的固定负载材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种重金属离子的固定负载材料及其制备方法和应用。以腐殖酸为100重量份数计，该材料的制备原料包括如下组分：腐殖酸100份；有机醇10～100份；水100～500份；铵盐5～20份；植物生长促进剂1～10份。本发明专利技术提供的重金属离子的固定负载材料能够通过多臂鳌合作用原位永久固定和阻断废弃钻井液中的重金属离子，实现反应不可逆，有效平衡土壤酸碱性、固载重金属离子和治理修复污染土壤，进而能够应用在石油勘探开发过程中的废弃钻井液重金属离子治理中。属离子治理中。属离子治理中。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属离子的固定负载材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于重金属离子负载
，具体涉及一种重金属离子的固定负载材料及其制备方法和应用，更具体地涉及一种废弃钻井液中重金属离子的固定负载材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着我国石油天然气开采力度的逐年加大，石油废弃钻井液的数量也在逐年上涨，随之增大的还有污染力度。钻井废弃物是石油勘探开发钻井过程中遗留下来的最大量的废弃物污染物，主要为由加重材料、黏土、各种化学处理剂、污油、污水及钻屑等组成的多项稳态交替悬浮体系，危害环境的主要成分是盐类、烃类、磺酸盐、各种聚合物，这些因素使得钻井废弃物的成分极为复杂，各项污染指标均严重超标。钻井废弃物堆放在储存坑或罐中，存在引起地表水和地下水污染、危及周围农田土壤和水生生物的生长，对整个生态环境具有不可磨灭的影响。目前构成钻井液的各种化学处理剂有18大类，近百种产品，加之地层中的各种污染物，其结果导致废弃钻井液成分复杂、多变等的特点，难以高效降解、无害化处理。大部分油气田对钻井废弃物的处理仍处于直接掩埋而不采取环保措施完井的阶段；部分油气田虽对钻井废弃物进行了环保处理，但仍填埋在泥浆坑中。在传统泥浆坑中，钻井液废液可能会渗至地下，污染土壤；若逢雨季，钻井液废液易漫出泥浆坑，危害草原植被；含有废害的岩屑固化掩埋后，地面恢复植被困难且经过长期淋滤作用可能会污染地下水。
[0003]国家对石油行业的环境管理日益重视和严格，随着新《中华人民共和国环保法》、《土壤污染防治法》陆续实施，我国已从土壤、水质和大气全方位建立了健全的法律体系，钻井废弃物排放指标已成为主要环保指标。钻井废弃物治理技术将成为今后制约油气田经济高效勘探开发的技术关键。
[0004]近年来，国内外开发了多种废弃钻井液治理方法：回注法、热处理法、微生物法、固化法、化学破乳法、化学强化固液分离法、电化学技术、不落地技术、多种技术联用等。上述方法存在设备复杂、能耗高、缺乏长效性、治标不治本等问题，难以从根本上解决钻井废弃物的污染问题：回注法对地面设备与目标地层要求较高，系统复杂，经济成本高，且不能从本质上对污染源彻底处理；热处理法大部分污染源在高温下氧化分解，实现废弃物减量化处理。焚烧炉温度一般控制在500～1500℃之间，新污染物生成是不可避免的问题，比如某些有机物在氧和重金属的作用下会产生氮氧化物及二噁英等毒害物质，整套装置包括除尘及吸收气体等设备维持高温成本高，同时会造成大量资源的浪费；微生物法是通过筛选培养特定降解菌种并将其引入废弃钻井液，利用微生物代谢分解作用将有机物和长链烃降解为低分子和气体，微生物菌种选择性强，同类菌种因废弃钻井液组成不同，其生物降解性能也不同，所以微生物法普适性较差；固化法大幅度降低了废弃钻井液对环境的负面影响，但并未进行彻底处理，同时高分子的存在会影响固化体致密性，经长期自然作用可能导致二次污染。
[0005]通过调研发现，对于废弃钻井液治理主要集中于有机组分的处理方面，而对于重
金属离子残留问题，几乎尚未开展研究工作，重金属离子残留问题研究较少。大量重金属进入大气、水和土壤中，产生了严重的环境污染，危害人类健康。如 20世纪50年代日本富山县神川流域发生了“痛痛病”，当地居民长时间饮用受上游铅锌矿产生的含镉废水废渣污染的水体引发了骨质疏松和骨骼变形；同时期在其熊本县水俣市，因氮肥公司排放的甲基汞通过食物链在人体内累积，导致当地居民得了神经错乱、痉挛等病症甚至死亡的水俣病。近年来，我国有关重金属污染影响人类健康问题的报道屡见不鲜。2001年，广西河池五圩镇发生特大砷污染事故，是由于雨水的冲刷使含砷矿石、矿渣中的砷溶解出来进入水体，致使水源中砷超标30多倍，致193人中毒。2008年，贵州独山县、山东临沂、湖南辰溪县、云南阳宗海、广西河池、河南大沙河等发生了六起砷污染事件。2010年，福建省紫金矿业含铜废水的泄露导致汀江流域发生严重铜污染，严重影响当地居民的饮用水安全。
[0006]因此，迫切需要针对废弃钻井液重金属离子残留难题，开展重金属离子治理技术研究。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对现有技术的不足，提供了一种重金属离子的固定负载材料及其制备方法和应用。所述固定负载材料能够通过多点鳌合长效配位固载方式，将高价重金属离子原位还原配位固载，永久固定和阻断，实现反应不可逆，有效平衡土壤酸碱性、固载重金属离子和治理修复污染土壤，进而能够应用在石油勘探开发过程中的废弃钻井液重金属离子治理中。
[0008]为此，本专利技术第一方面提供了一种重金属离子的固定负载材料，以腐殖酸为 100重量份数计，其制备原料包括如下组分：
[0009][0010]在本专利技术的一些具体实施方式中，以腐殖酸为100重量份数计，所述有机醇的重量份数可以为10份、20份、30份、40份、50份、60份、70份、80份、90 份或100份等。在本专利技术的一些优选的实施方式中，以腐殖酸为100重量份数计，所述有机醇的重量份数为50～100份。
[0011]在本专利技术的一些具体实施方式中，以腐殖酸为100重量份数计，所述水的重量份数可以为100份、200份、300份、400份或500份等。在本专利技术的一些优选的实施方式中，以腐殖酸为100重量份数计，所述水的重量份数为100～300份。
[0012]在本专利技术的一些具体实施方式中，以腐殖酸为100重量份数计，所述铵盐的重量份数可以为5份、8份、10份、12份、15份、16份、17份、18份或20份等。在本专利技术的一些优选的实施方式中，以腐殖酸为100重量份数计，所述铵盐的重量份数为10～18份。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，所述固定负载材料的制备原料还包括碱和有机酸，用于调节固定负载材料制备过程中产生的溶液的pH值。在本专利技术的一些具体实施方式中，所述碱的用量使得固定负载材料制备过程中产生的溶液的pH值为10～11，优选为10～
10.5。在本专利技术的另一些具体实施方式中，所述有机酸的用量使得固定负载材料制备过程中产生的另一溶液的pH值为5～6。
[0014]本专利技术中的重金属离子的固定负载材料为液体型的多点鳌合长效配位固载材料，其能够通过多臂鳌合作用快速实现对重金属离子的原位络合固定(本专利技术的金属离子负载料固定负载重金属离子后的结构示意图如图1所示)，进而对被废弃钻井液中铅、铬等重金属离子污染的土壤进行生物治理修复，改良修复土壤颗粒结构，增强土壤活性，促进植物生长。进一步地通过蜈蚣草、景冬等超积累植物富集收割，实现永久去除废弃钻井液中的重金属离子。与现有处理方式相比，无需酸液洗涤、电吸附等专业昂贵装置，具体施工通用机械作业，大幅度降低处理成本。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，所述腐殖酸为市售矿物腐殖酸，如山东创新腐植酸科技股份有限公司的腐殖酸原粉，该腐殖酸原粉中有机质≥85％，腐植酸≥ 70％。
[0016]在本专利技术的另一些实施方式中，所述有机醇选自有机多元醇；优选地，所述有机多元醇选自乙二醇、丙三醇、戊三醇、丙二醇本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重金属离子的固定负载材料，以腐殖酸为100重量份数计，其制备原料包括如下组分：2.根据权利要求1所述的固定负载材料，其特征在于，所述固定负载材料的制备原料还包括碱和有机酸，用于调节固定负载材料制备过程中产生的溶液的pH值。3.根据权利要求1或2所述的固定负载材料，其特征在于，所述有机醇选自有机多元醇；优选地，所述有机多元醇选自乙二醇、丙三醇、戊三醇、丙二醇、1,4
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丁二醇、1,6
‑
己二醇、1,4
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环己烷二甲醇、新戊二醇、季戊四醇、聚四亚甲基醚二醇和聚己内酯多元醇中一种或多种；进一步优选地，所述有机多元醇选自丙三醇、1,4
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丁二醇、季戊四醇和聚己内酯多元醇中的一种或多种。4.根据权利要求1
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3中任意一项所述的固定负载材料，其特征在于，所述铵盐选自碳酸铵、硫酸铵、硝酸铵、磷酸铵、尿素、氯化铵、溴化铵、磷酸二氢铵、磷酸一氢铵、碳酸氢铵、碘化铵、硫酸氢铵、氟化铵中的一种或多种；优选选自碳酸铵、硫酸铵、尿素和氯化铵中的一种或多种。5.根据权利要求1
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4中任意一项所述的固定负载材料，其特征在于，所述植物生长促进剂选自黄腐酸、萘乙酸、赤霉素、乙烯利和复硝酚钠中的一种或多种；优选选自黄腐酸、赤霉素和复硝酚钠中的一种或多种。6.根据权利要求2
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5中任意一项所述的固定负载材料，其特征在于，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔勇，金军斌，林永学，杨帆，李大奇，褚奇，杨小华，陈铖，王立双，胡子乔，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：