Исследование механизмов регулирования процесса электрокоагуляционной очистки пластовых вод

Ганоцкая Елена Дмитриевна,

аспирант,

Мелконян Размик Арменович,

Самаркин Артем Викторович,

студенты.

Кубанский государственный университет, г. Краснодар.

Определение возможности изменения компонентного состава получаемой после электрокоагуляционной очистки воды посредством изменения условий электрокоагуляции является важной задачей, так как позволит получать воду с необходимыми свойствами. Мы исследовали влияние изменения условий электроакоагуляции на концентрацию катионов жесткости, содержащихся в возвратных пластовых водах нефтяных месторождений Краснодарского края.

Для выполнения поставленной задачи была использована лабораторная электрокоагуляционная установка с потенциостатом в качестве источника напряжения. Электрокоагуляция проводилась последовательно на трех одинаковых образцах пластовой воды, отобранной с месторождения Горячеключевского района Краснодарского края, с установленными на постоянном источнике тока напряжениями: 5 В, 10 В, 17 В. При этом сила тока в растворе менялась с течением времени. В таблице 1 приведена «усредненная» сила тока при длительности эксперимента 30 мин.

Таблица 1.

Значение силы тока при изменении напряжения.

Характерным является то, что при пропускании тока напряжением 17 В, значение силы тока значительно снизилось, что может быть объяснено «перегоранием» электродов при напряжении больше 15 В.

Определение общей жёсткости воды осуществлялось титрометрическим методом. Метод основан на комплексонометрическом титровании исследуемой воды с применением реактива трилона Б (натриевой соли этилендиамин тетрауксусной кислоты) в присутствии индикатора эриохрома черного Т.

В присутствии ионов Са²⁺ и Mg²⁺ при pН = 7-11 индикатор за счёт образования комплексов с этими ионами приобретает характерный лилово-красный цвет.

При добавлении трилона Б эти комплексы распадаются и ионы Са²⁺ и Mg²⁺ связываются в бесцветный более прочный комплекс с трилоном Б, а раствор приобретает бледно-синюю окраску индикатора.

Изменение окраски происходит в тот момент, когда израсходуются все ионы Са²⁺ и Mg²⁺. При этом количество вступившего в реакцию трилона Б эквивалентно количеству ионов Са²⁺ и Mg²⁺ .

Содержание кальция и магния вычисляем по формулам

С_ca = ,                                                                                                                      (1)

C_Mg = ,                                                                                                      (2)

где: a и b – расход трилона Б (титранта) пошедшего на титрование ионов кальция и магния, см³; N – нормальность раствора трилона Б; V – объем пробы, взятый для анализа.

Полученные в ходе эксперимента данные для определения концентраций ионов Са²⁺ и Mg²⁺ приведены в таблицах 2, 3. Результаты расчетов приведены в таблицах 4, 5.

Таблица 2.

Результаты эксперимента при определении концентрации ионов Ca²⁺.

Таблица 3.

Результаты эксперимента при определении концентрации ионов Mg²⁺.

Таблица 4.

Расчетные концентрации ионов Ca²⁺.

Таблица 5.

Расчетные концентрации ионов Mg²⁺.

Графики зависимости конечной концентрации ионов от напряжения приведены на рисунках 1, 2.

Рис. 1. График изменения концентрации ионов Ca²⁺.

Рис. 2. График изменения концентрации ионов Mg²⁺.

Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что с увеличением напряжения потенциостата электрокоагуляционной установки, увеличивается эффективность очистки от ионов Са²⁺ и Mg²⁺. Однако, при напряжении более 15 В длительное ведение процесса невозможно из-за «перегорания» электродов и резкого снижения силы тока в растворе. Вследствие этого, рекомендуемое напряжение для ведения электрокоагуляционной очистки составит 10 – 13 В.

Поступила в редакцию 19.08.2014 г.