防止二氧化硅类垢形成技术的研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

众所周知，我国是一个能源大国，对各种不可再生及可再生能源的需求量居世界前列。据调查显示，自2004年起，我国对石油的需求量跃居世界第二位。随着我国陆上油田开发进入中后期采用注水开采法（二次采油）已经难以进行下去。目前我国大部分油田已开始实施三次采油技术及复合驱油技术，其中大庆油田开始进行三元（弱碱/表面活性剂/聚合物复合水溶液）复合驱，其驱油剂的ph通常调到9~10。由于驱油剂偏碱性，其在地层粘土接触时使其中硅酸盐部分溶于驱油剂中的水相，在输送的过程中由于体系ph降低而形成硅酸或二氧化硅结垢沉积于管网内壁，导致生产无法正常进行，而对硅酸或二氧化硅垢目前还没有快速有效的除去方法，因此，研制开发硅酸或二氧化硅垢的阻垢剂成为世界各国争相研究的新课题。

硅是在自然界中发现的最丰富的元素之一。因此，它存在许多形式并不奇怪。反渗透进水中发现三种最常见的形式是单体硅，聚合态硅和硅酸盐。单体二氧化硅，硅酸盐(si(oh)4)通常被描述为“溶解”或“反应性”的二氧化硅。这种形式的硅可以与钼酸盐发生特征杂多蓝反应，可用于分析测试。聚合硅在水处理系统中遇到的最常见的两种形式是细胞和胶体。硅酸盐是由单体硅或者聚合态硅与各种阳离子沉积形成的，其中最常见的是镁离子。硅酸镁（mgsio3）是一个比较麻烦的硅垢。它会形成一种密集态，因此很难去除的。硅酸镁沉淀的形成在很大程度上取决于溶液的ph值和温度。当ro系统运行在ph值为9时，由于存在氧化镁和硅酸根离子，很容易形成硅酸镁。虽然通常被称为mgsio3、硅酸镁被认为是水处理系统中由于产生了包含镁和二氧化硅的各种化学混合物而形成的，是一个多步骤的过程。第一步是形成氢氧化镁(mg(oh)2)，氢盐硅酸盐阴离子单体和/或聚合硅形成硅酸镁反应。其他如氢盐的钙、锶、钾、钠也能够与二氧化硅发生反应，但是产物的溶解度更大，因此不太可能形成沉积膜。

二氧化硅类垢物一旦形成就很难去掉。目前已经开发了许多方法避免硅沉积的形成。一个最简单的方法是保持其组成如硅和镁的浓度低于形成沉淀所需的最低浓度。水处理系统中最常见的ph范围是在6至9，这意味着硅水平必须保持低于150ppm。此外，如果有镁存在，其所形成的产物mgco3和二氧化硅（sio2）含量不应超过20000ppm。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

材料制备：以丙烯酸(aa)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(sa)和n-乙烯基吡咯烷酮(nvp)为原料，过硫酸铵(aps)为引发剂，采用自由基共聚的方式合成硅酸或二氧化硅的多元共聚物阻垢剂

材料表征：采用红外光谱、h-nmr等表征手段对合成的聚合物分子结构进行表征，按照中石油颁布的标准对阻垢剂的阻垢性能进行评价

3. 研究计划与安排

第1-2周：查阅相关文献资料，翻译英文文献；

第3-5周：整理资料，在任务书的基础上，设计研究方案，确定切实可行的实验技术路线，了解相关的结构和性能的测试方法；撰写开题报告，开题答辩；

第6-10周：完成多元共聚物制备和表征；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]nishida,i;okaue,y;yokoyama,theinhibitionabilitiesofmultifunctionalpolyelectrolytesforsilicascaleformationincoolingwatersystems:roleofthenonionicfunctionalgroup[j].journalofcolloidandinterfacescience，2011，360(1),110-116.

[2]demadis,kd;bruckner,si;brunner,e;paasch,s;antonakaki,i;casolaro,m.theintimateroleofimidazoleinthestabilizationofsilicicacidbyaph-responsive,histidine-graftedpolyampholyte[j].chemistryofmaterials,2015,27(19),6827-6836.

[3]kalpana,c;priyanka,p;ghanshyam,sc;praveen,s.star-shapedpolymersofbio-inspiredalgaecoreandpoly(acrylamide)andpoly(acrylicacid)asarmsindissolutionofsilica/silicate[j].waterresearch,2014,56,225-233.