摘 要 研究油田采出水中硅化合物的去除方法 包括化学混凝 离子交换 电凝聚和反渗透方法 阐述了各种除硅工艺的除硅机理 应用效果和优缺点 化学混凝法是应用比较广泛且成本较低的一种处理方法 可将出水硅质量浓度控制在几个 mg/L 的水平 离子交换可有效去除油田采出水中的硅 但对于胶体硅无去除能力 电凝聚除硅对原水中的细菌和重金属离子具有较好的去除效果 但缺点是除硅处理成本高 反渗透的除硅效果较好 但对进水水质要求高 因此 在实际应用中应根据油田采出水的水质和不同工艺技术经济指标的优劣来选定除硅方法.

      油田采出水中的硅主要来自地层土壤和岩石 硅在水中的形态可分为溶解硅和胶体硅两大类 在三元复合驱中 由于碱的引入导致采出水在采出系统结垢严重 垢的主要成分为硅铝酸盐 质量分数达 50%以上 且质地坚硬 处理难度大 使得油田地面集输系统管线更换报废频繁 若将含硅的油田采出水用于发生蒸汽 就会在热采锅炉或注汽管线内形成硅垢 其危害性远远高于钙垢 最终将会导致炉管和注汽管线穿孔甚至报废 给油田生产带来困难 因此 对油田采出水进行除硅处理将避免或减少结垢 为油田生产解决实际问题 目前 油田采出水中硅化合物的去除方法主要有化学混凝 离子交换 电凝聚和反渗透方法.

1 化学混凝除硅
      在水处理工艺中 化学混凝法是应用比较广泛和普遍的 也是成本较低的一种处理方法 化学混凝法主要是可以去除水中的细分散固体颗粒 乳状有机胶体物质等 由于胶体硅的颗粒十分微小 表面常有负电的胶粒存在 其自然沉降速度十分缓慢 因而靠自然沉降除胶体硅是不可能的 因此 必须根据胶体硅物质的特性 在水中加入一种带正电胶体的高价离子 或利用增大水溶液中盐类浓度等方法 使其发生电中和 降低胶体硅的吸附层和水溶液间的电位差 加入的带正电荷的混凝剂与胶体硅异电相吸 聚凝成大颗粒 藉其重量由沉淀而出去 因此 化学混凝除硅是利用某些金属氧化物或氢氧化物与硅的吸附 凝聚或絮凝来达到脱硅的目的的一种物理化学方法 是一种非深度除硅方法[2]化学混凝除硅可将出水硅质量浓度控制在几个 mg/L 的水平[3]常用的除硅混凝药剂有镁剂 铝剂和铁剂等.

1.1 镁剂除硅
     镁剂除硅机理是 含有氢氧化镁的粒子表面吸附硅酸化合物 形成难溶的硅酸镁 在某种程度上也发生了硅酸胶体的凝聚和硅酸钙的生成 镁剂与硅酸作用的一种解释是 氧化镁粒子在水中部分水化形成氧化镁 氢氧化镁的复杂分子结构氢氧化镁分子部分解离进入溶液 由此形成了周围被 OH-离子包围的带正电荷的复杂胶体粒子 水中以不同形态存在的硅酸化合物可以与氢氧化镁胶体粒子进行离子交换 从而形成了难溶的硅酸镁化合物.

    氧化镁和氢氧化镁被称为 环境友好型 环保处理剂 具有缓冲性能好 pH 值最高不超过 9 活性大吸附能力强 腐蚀性小 操作简单 安全 无毒 无害等优点 在世界范围内得到大量应用.

镁剂除硅的效果决定于
pH 值 有人认为镁剂除硅的最佳 pH 值为 10.1~10.3 也有人认为最佳 pH 值是 10.0~11.0 为保证pH 值 必要时可在处理系统中加入石灰 石灰不仅有调节 pH 的功能 而且还可以除去部分二氧化硅 暂时硬度和二氧化碳等
混凝剂的用量 采用镁剂除硅时 通常需加入混凝剂 加入适量的混凝剂可以改善氧化镁沉渣的性质 提高除硅效果 目前 一般所采用的混凝剂为铁盐水温 提高水温可以加速除硅过程 提高除硅效果 最适宜的除硅温度大约为 95 一般的除硅温度为 40 ~50原水水质 原水的硬度大时对镁剂除硅的效果有利 原水中硅化合物含量对镁剂比耗 mg-MgO/mgSiO 有影响 镁剂比耗随原水硅化合物含量的增加而减少 随水中胶体硅所占比例的增加而增加 一般在 5~20 范围内.