大庆油田现在已进入高含水开发后期,大规模的采用聚合物驱和三元复合驱进行采油,因此聚丙烯酰胺(PAM)作为驱油用聚合物在现场得到了大范围的应用。聚丙烯酰胺在一定程度上能够提高油田的采收率,但是其在生产、运输、采油等环节一旦发生泄露进入土壤,则会导致土壤板结甚至更严重的环境污染问题。土壤是人类生产、生活中最基础、也最为重要的资源,而大庆—一座因石油而生的城市,遍地布满了石油化工企业,PAM大规模的使用对本地的土壤造成了严重的污染。大庆的土壤类型以黑钙土为主,因此,研究聚丙烯酰胺在黑钙土中的吸附规律对于土壤污染防治具有重要的指导意义。实验中对大庆油田某采油厂生产线周围土壤中PAM含量测定的结果显示:配置站,三元复合驱注入井周围土壤中PAM含量较少,聚合物注入井和采油井周围含量较高,其中采油井是聚合物泄漏最严重的环节。经过讨论,将PAM的污染标准定为1000 mg/L,聚合物注入井及采油井周围土壤中PAM含量严重超标,因此研究采油用PAM在黑钙土中的吸附行为十分重要。实验室内采用静态吸附法研究了平均分子量为500万的聚丙烯酰胺在大庆特征土壤—黑钙土中的吸附动力学及热力学,对聚丙烯酰胺在黑钙土中的吸附规律进行了系统的研究。根据浓度随时间变化的规律拟合出静态吸附类型、动力学方程、等温吸附曲线、等温吸附方程以及吸附平衡常数。本实验还考察了温度对聚丙烯酰胺吸附的影响,在每个实验温度下进行吸附等温曲线的拟合,得到每个温度下的吸附平衡常数,然后对热力学参数进行计算。最后考察了采油废水中所含的油、碱和表面活性剂对聚丙烯酰胺吸附的影响。实验结果显示聚丙烯酰胺在黑钙土中的吸附过程符合典型的Langmuir型吸附模式,前2个小时吸附过程十分迅速,该阶段PAM的吸附量能达到饱和吸附量的90%左右,之后吸附速率逐渐减慢,最终在5小时内吸附达到饱和。整个吸附过程PAM在土壤中的吸附量随着平衡浓度的增加而增加,且在低平衡浓度区间有显著的增加,随后溶液平衡浓度增加,土壤对聚丙烯酰胺的吸附量增幅减小,最终趋于平缓,无限接近一个定值。实验结果表明:黑钙土对PAM的吸附符合准一级动力学模型,即吸附速率与吸附质浓度的一次方成正比,其线性相关系数达到0.9以上。通过拟合不同温度下的Langmuir等温吸附方程得到各温度下的吸附平衡常数,根据温度及对应温度下的吸附平衡常数计算出了各个热力学参数。吸附焓变ΔH=29.28 KJ/mol,表示该吸附过程吸热;ΔG<0,说明土壤对聚丙烯酰胺溶液的吸附是自发的;熵变ΔS>0,说明聚丙烯酰胺在土壤样品上的吸附过程熵值增大,整个体系的混乱度增加,。实验考察了三元复合驱采油废水中的油、碱度以及表面活性剂对聚丙烯酰胺在黑钙土中吸附的影响,实验结果表明由于油与PAM在土壤中的吸附存在竞争关系,一定量油的存在会降低PAM在土壤中的吸附量,油含量增大到一定值后,PAM的吸附量不再降低。实验表明土壤的在中性条件下对聚丙烯酰胺的吸附最大,偏酸性或偏碱性都会导致吸附量降低。实验中表面活性剂的存在对于聚丙烯酰胺的吸附没有什么影响。