试述降解油田污水中聚丙烯酰（HPAM）降解机理结论

【摘 要】随着科学技术的不断发展和进步也推动着我国油田污水处理技术的发展，尤其是聚合物的驱油技术的发展更是得到了非常广的应用。根据目前所面临的油田污染现状，大力发展元油田的采收率成了目前科学家们主要研究的对象，聚丙酰胺作为主要的驱油物质受到人们的特别关注，本文主要针对其特殊性质和降解机理展开详细的研究和讨论。
【关键词】聚丙酰胺；油田；驱油；机理
通过水解聚丙酰胺的的方式来发挥其独特的高分子性和低浓度的高粘度特性，这一性质被运用得到油田的原有采集中来，在一定程上取得非常好的效果和成绩。聚丙酰胺水溶液的粘度有着非常特殊的性质和价值。它可以从容夜中提取出特定的菌落且在特定的实验环境培养中逐渐的生长和繁殖并降解，针对这样的现象俩进行更深入的分析，了解聚丙酰胺在实际中油田污水中的降解机理。

1.聚丙酰胺的化学降解方法的种类和作用机理

1.1 HPAM氧化降解和作用机理

HPAM氧化降解的过程是一个自由基相互反应的过程，有不少科学家涉及了这一领域的研究，其中总结了氧化降解的主要过程分为两个步骤，首先，自动氧化过程，其二，连锁裂解过程。在聚丙酰胺氧化降解的过程中需要先对其自身的氧化杂环进行分解来产生最初的级别的自由基，进而在开展一系列的自动氧化反应。还原性的物质能够促进聚丙酰胺的自由基形成，接着聚合物链接反应进一步发生，使聚合物发生裂变反应和裂解反应。
如果反应过程中存在缺氧的条件则连接的自由基之间会发生分子链接，而发生偶合作用，产生一种特殊的结构。其中裂解反应和裂变反应都会导致聚合物发生断裂，进过这样的断裂之后溶液中的聚合物分子总量迅速下降。在这个过程中还包含了脱酰胺的反应，进而又会产生其他形式的降解产物，需要明确说明的是在整个氧化反应的过程中都是具有非常大的链接力学存在的，因此氧的存在会对反应的结果造成巨大的影响。这是科学家詹亚力等人做出的实验结论，除此之外还有其他的科学家在酚酞试剂氧化作用下进行降解机理的研究。主要的作用机理在在同体系条件下生成[Fe（III）（HO2）]2+，这样就会促进Fe（II）粒子的形成，进而促进降解的进一步进行。高锰酸钾的氧化同样可以处理油田污水，其主要的原理在于能够够促进聚丙酰胺先发生断裂，然后一小分子的形式来进一步被氧化成单体形式，实现降解目的。

1.2聚丙酰胺的光降解作用机理

通过大量的实验研究数据表明光和紫外线能在一定程度上实施对聚丙酰胺的降解作用。以不同的天然水溶液来配置相关的HPAM溶液，并将其放置在具有阳光直射的地方，通过六个星期的实验之后，来观察容颜和各种粒子的数量变化以及溶液的Ph变化情况。其中显示溶液中AAMD的生长显著，同时铵离子的浓度有所下降，微生物的浓度没有发生明显的变化。这项实验研究充分的说明了聚丙酰胺在自然环境条件下发生了分解作用，而单体不随着这种变化而变化，通过实验的研究可以解释其导致发生降解的主要因素是光。管裂解导致的反应可以从几个方面来不同的解释，其中主要是使HPAM中德C-C、C-H、C-N键发生断裂而引起的一系列的连锁反应，其键能的数值分别是340，420，414kj/mol，而是这些键发生断裂需要的波长分别是325，250，288nm。由于大气层中臭氧的存在，决定了只能对波长在286和300nm之间的波长进行吸收，因此这就科学的解释了C-C键发生断裂的原因以及对另外两种键的影响很小。
进过这一系列的研究和分析总结出了一些科学性的结论，对上述的结果有了明确的指示。可以采用对照试验的办法来进一步确认实验结果的准确性，一组选择在阳光下面，另一组则在避光处。进过分阶段时间的放置过程来测量其中HPAM的降解情况，降实验的结果一图形的方式绘制出来，在图形中就能够清晰的展现其中各物质浓度的大小关系，进而科学的验证了光对聚丙酰胺的作用机理。

1.3聚丙酰胺的催化降解机理

通过实验研究的办法证明光降解机理能够很大程度上实现去污的效果，尤其针对传统方法中不能去除的污物就有特别显著的效果。就此的论述的结果相关科学家做了实验的验证，以不同瓦数的灯以及烤箱进行相关的对照试验，验证的结果显示：烤箱中的讲解情况最不明显，而中亚压汞灯的效果是最好的，这说明对光源的选择问题上也会影响到聚丙酰胺的讲解效果。分析原因发现汞灯中所采用的光源的波长在385以下，这就说明紫外线靠近的波长光是降解聚丙酰胺的最好范围。其中以光反应的活化能主要是由光子能量产生的，光源能量的不同也是造成反应速度的主要因素，进而直接影响到聚丙酰胺的讲解速度。

2.HPAM的生物降解研究

2.1生物降解法的概述

生物降解的方法主要是指有机物在一些生物催化酶的作用下发生相关的反应，以生物化学的变化方式来进行复杂物质的转变过程。甚至可以直接转变成无机物，而聚合物的生物降解反应基本就是这样的流程。通过研究表明微生物并不是天生就具备某些特殊的降解能力，而是在进过特殊的处理之后表现出来的一种特殊性质。例如，催化降解的酶是经过专门的驯化和诱导反应儿而来，使它具有一定的催化功能，其中具有这类降解功能的微生物主要有细菌、藻类和真菌。作用的原理分成三个不同类型来具体的讲述，第一种，生物物理的作用机理，这种降解方法主要针对细胞的增长和聚合物的水解进行作用，使物质都发生电离反应，将其中有机污染物分解成为低聚化合物，第二种，生物化学作用，微生物对聚合物作用而产生了水、二氧化碳、甲烷等无机物。第三种，酶反应直接作用，这个过程中的作用机理是微生物直接侵入到聚合物的内部进入导致聚合物的性质发生变化，这个过程的原理相对比较复杂，他和微生物的结构特性有着密切的关系，共同发挥了生物和化学作用。

2.2生物降解法的作用机理

通过相关科学家的研究表明微生物降解聚合物的机理主要与微生物的内部结构有关，其体内含有一种脱氨酶，能够在还原性酶的辅助条件下发生一系列复杂的变化，先是断开聚丙酰胺中的C-N建，将其中的铵根离子解离出来，同时以OH-来取代原来的NH2-离子的位置最终生成含有羧基的物质。通过与O2结合来使微生物酶发生断裂和进行反应，在只加入氧化酶的情况下能够首先对碳链末端的进行先反应，在被氧化之后在进一步的氧化变成羧基，羧基中的一个氧原子是来自H2O中的氧，经过一系列的反应之后，聚丙酰胺的长链就被分解成为多个不同的小段，其中有能够被微生物直接吸收的物质，这样的方式能够在一定程度上实现降解聚合物的作用。

2.3微生物降解菌类的局限性

在微生物降解的放应中通常使用的是一些比较常见的菌种，以单菌群落为主，然和目前大量的化学物质的只用对微生物的降解作用产生一定的影响，而使实际作用的效果并不是非常明显。例如，外界中一些有毒、有害的物质进入到微生物的内部对微生物的正常机理造成一定的影响，进而阻碍了其作用的发生，分析原因发现主要在于微生物本身不具备单独降解聚合物的的能力。进而影响了最终的降解效果。
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英睿，赵修太，刘德新，尚校森.聚丙烯酰胺化学降解技术研究进展[J].油气田环境保护，2012（8）.