聚驅(qū)采油廢水中聚丙烯酰胺的高效液相色譜測(cè)定法

茍紹華，蔡瀟瀟，葉仲斌，蔣文超，劉曼

(1.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室西南石油大學(xué)，四川成都 610500;2.西南石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，四川成都 610500)

隨著我國(guó)大部分油田進(jìn)入開(kāi)采中后期，聚合物驅(qū)被大量運(yùn)用于三次采油。聚丙烯酰胺(PAM)是目前廣泛使用的聚合物驅(qū)油劑之一，其普遍存在于驅(qū)油后的采油廢水中［1］。含有高濃度殘留聚丙烯酰胺的聚驅(qū)廢水若不經(jīng)處理殘留在地層中或直接排放會(huì)給生態(tài)環(huán)境、日常生活及原油開(kāi)采帶來(lái)嚴(yán)重的影響［2-4］。因此，檢測(cè)聚驅(qū)廢水中殘留聚丙烯酰胺的含量，將為聚驅(qū)廢水的處理方法提供更加準(zhǔn)確數(shù)據(jù)支持。

目前，對(duì)聚驅(qū)廢水中聚丙烯酰胺含量的檢測(cè)方法主要有淀粉-碘化鎘光度法、比濁法及紫外分光光度法等，但這些方法分析速度慢、精度低、操作復(fù)雜［5］。高效液相色譜法是迅速發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，它具有分析速度快、分離處理效率高、檢測(cè)靈敏度高、操作簡(jiǎn)便、進(jìn)樣體積小等特點(diǎn)，目前已成為重要的分離分析方法之一。

因此，本文采用高效液相色譜法，根據(jù)確定的色譜條件測(cè)定聚丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)曲線及水樣，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)水樣中的PAM進(jìn)行定量分析，最后通過(guò)計(jì)算方法回收率及精確度對(duì)高效液相色譜法進(jìn)行準(zhǔn)確度評(píng)價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

水樣為勝利某采油廠經(jīng)二級(jí)氣浮處理過(guò)的聚驅(qū)采出水，屬于典型的聚驅(qū)采油廢水;聚丙烯酰胺、氯化銨均為分析級(jí);甲醇，色譜級(jí);超純水(UPH-Ⅲ-60L超純水器)。

LC-20AT型高效液相色譜儀，配二極管陣列檢測(cè)器;UV-1800雙光束紫外分光光度計(jì);G-16高速離心機(jī);0.45 μm水系針筒式微孔濾膜過(guò)濾器。

1.2 色譜條件

色譜柱為 Shim-pack CLC-ODS柱，150 mm×6.0 mm，5 μm;含 0.05 mol/L 氯化銨緩沖液的流動(dòng)相甲醇∶水(90 ∶10，體積比)，流速 0.8 mL/min，柱溫40℃;檢測(cè)波長(zhǎng)210 nm，進(jìn)樣體積2 μL。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

準(zhǔn)確稱取0.75 g部分水解聚丙烯酰胺，用水溶解后轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，用超純水定容，搖勻待用。分別吸取 0.0，0.5，1.0，1.5，2，2.5，3.0 mL聚丙烯酰胺儲(chǔ)備液于50 mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，得到聚丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.4 樣品處理

取20 mL水樣于塑料離心管中，6 000 r/min離心20 min，取上清液(避開(kāi)油層)5 mL，經(jīng) 0.45 μm水系針筒式微孔濾膜過(guò)濾器過(guò)濾。

2 結(jié)果與討論

2.1 檢測(cè)波長(zhǎng)的確定

配制一定濃度的聚丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液，在雙光束紫外分光光度計(jì)上進(jìn)行全波長(zhǎng)掃描，掃描范圍200～400 nm。結(jié)果見(jiàn)圖1，其最大吸收波長(zhǎng)在210 nm，因此，實(shí)驗(yàn)選取210 nm作為檢測(cè)波長(zhǎng)。

圖1 檢測(cè)波長(zhǎng)的測(cè)定Fig.1 Determination of detection wavelength

2.2 色譜條件的選擇

采用甲醇∶水作為流動(dòng)相，考察甲醇∶水在100∶0、90∶10、80∶20 條件下的干擾物分離情況，其中甲醇∶水(90∶10，體積比)含氯化銨緩沖液0.05 mol/L的條件下，聚丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液中干擾物呈現(xiàn)較好的基線分離，所含緩沖溶液能夠控制流動(dòng)相的pH值，能夠有效減少拖尾峰的出現(xiàn);在 0.2～2.0 mL/min內(nèi)改變流動(dòng)相流速，當(dāng)流速為0.6～1.20 mL/min聚丙烯酰胺出峰時(shí)間合適，峰形較好;在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，進(jìn)樣體積大可提高測(cè)定的靈敏度，但當(dāng)進(jìn)樣體積超過(guò)5 μL時(shí)，峰形會(huì)發(fā)生分散、拖尾等現(xiàn)象［6］。

因此，確定色譜條件:流動(dòng)相甲醇∶水體積比90∶10，流速 0.8 mL/min，柱溫 40 ℃，檢測(cè)波長(zhǎng)210 nm，進(jìn)樣體積2 μL。由圖2可知，聚丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液(圖2a)及水樣(圖2b)的保留時(shí)間在3.693 ～3.799 min，確定水樣中含有聚丙烯酰胺;呈現(xiàn)出的峰型較為獨(dú)立，說(shuō)明聚丙烯酰胺被較好的分離出來(lái)，根據(jù)所得峰面積實(shí)現(xiàn)聚丙烯酰胺的定量。

圖2 標(biāo)樣及水樣色譜圖Fig.2 Chromatogram of standard sample and wastewater sample

2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

將不同濃度的聚丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液(0，75，150，225，300，375，450 mg/L)進(jìn)樣分析，以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(見(jiàn)圖3)。線性回歸方程y=22 080x－414 797.50，相關(guān)系數(shù)r=0.972 11，峰面積與質(zhì)量濃度之間有良好的線性關(guān)系。

圖3 聚丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.3 Standard curve of PAM

2.4 最低檢測(cè)限

對(duì)不同濃度的丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液(12.5，10.0，7.5，5.0，2.5 mg/L)進(jìn)行檢測(cè)分析。結(jié)果表明，濃度為12.5，10.0，7.5 mg/L 的丙烯酰胺標(biāo)樣均能較好的檢測(cè)出，而對(duì)濃度為5.0 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液則檢測(cè)效果較差，濃度為2.5 mg/L的標(biāo)樣則很難檢測(cè)出。所以，此檢測(cè)方法的最低檢測(cè)限為7.5 mg/L。

2.5 水樣中聚丙烯酰胺殘量

將水樣經(jīng)0.45 μm濾膜過(guò)濾處理后，按照確定好的色譜條件重復(fù)檢測(cè)3次，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 水樣分析數(shù)據(jù)Table 1 Wastewater sample analysis data

由表1可知，水樣中聚丙烯酰胺的殘留量為301.3 mg/L。

2.6 方法回收率和精密度

采用65，160，350 mg/L三個(gè)濃度水平對(duì)水樣分別進(jìn)行了聚丙烯酰胺的加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，6次操作實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 水樣回收率Table 2 The recoveries of wastewater sample

由表2可知，加標(biāo)回收率在0.93% ～0.97%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.95～1.07，回收率較高且相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差較小，表明高效液相色譜法具有較高的準(zhǔn)確度。

3 結(jié)論

采用高效液相色譜法測(cè)定了聚驅(qū)廢水中殘留聚丙烯酰胺的含量，對(duì)聚丙烯酰胺標(biāo)準(zhǔn)溶液及水樣進(jìn)行分析，并根據(jù)測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)水樣中聚丙烯酰胺進(jìn)行定量，同時(shí)計(jì)算加標(biāo)回收率及精確度，為聚驅(qū)廢水的處理方法提供較為準(zhǔn)確數(shù)據(jù)支持。

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