水基钻井废泥浆及钻屑制备多孔吸附滤料工艺研究.docx

水基钻井废泥浆及钻屑制备多孔吸附滤料工艺研究
水基钻井废泥浆及钻屑制备多孔吸附滤料工艺研究
摘要：本文针对水基钻井废泥浆和钻屑难以处理、损害环境的问题，提出了一种利用废泥浆和钻屑制备多孔吸附滤料的工艺。通过研究不同的处理方案和工艺参数，确定了最优化方案：钻屑粉碎、水基钻井废泥浆和钻屑按一定比例混合、加入黏结剂制成干燥后焙烧得到多孔吸附滤料，最后对其吸附效果和物理力学性能进行了测试分析。结果表明，该多孔吸附滤料具有优异的吸附性能和良好的力学性能，可以应用于环境污染治理、水处理等领域。
关键词：水基钻井废泥浆；钻屑；多孔吸附滤料；制备工艺；吸附性能；力学性能
一、介绍
水基钻井液中含有大量的泥浆和钻屑，这些废弃物不仅难以处理，而且对环境造成了很大的污染，严重影响了人们的健康和生活环境。因此，如何有效利用这些废弃物成为了环保和资源回收利用领域的重点研究问题之一。
近年来，多孔吸附滤料因其具有大比表面积、高孔隙率、高吸附容量、良好的反应性和机械强度等优点，已成为环境治理、废水处理、化学吸附和分离等领域中广泛应用的材料。基于此，本文提出了一种利用水基钻井废泥浆和钻屑制备多孔吸附滤料的工艺，旨在提高废弃物的资源化利用率和废弃物处理水平。
二、实验材料和方法
（一）实验材料
1.水基钻井废泥浆：采用压裂技术从深层煤层地下开采注水试验中产生的水基泥浆，含有一定量的泥、石和化学品。
2.钻屑：采用煤层气钻井中产生的泥屑和石屑，包含不同粒径的固体颗粒和化学添加剂。
3.黏结剂：采用聚合物材料YH-80。
4.其他：热风炉、电子天平、UV-Vis分光光度计、BET比表面积测试仪、扫描电镜等实验设备。
（二）实验方法
1.钻屑的处理：将钻屑取样后，经过粉碎、筛分、洗涤和干燥等处理，使其颗粒尺寸分布均匀、含水率低。
2.废泥浆和钻屑的混合：按一定比例将水基钻井废泥浆和处理后的钻屑混合，并加入设定量的黏结剂，制成成型体。
3.成型体的烧结：将成型体放入热风炉中进行干燥和焙烧处理，得到成品多孔吸附滤料。
4.吸附性能测试：采用UV-Vis分光光度计测定吸附量，采用BET比表面积测试仪和扫描电镜测试材料孔隙率和形貌。
5.物理力学性能测试：采用TQ-D电动万能试验机测试材料强度和变形性能。
三、结果与分析
本研究通过实验探索，最终确定了一种制备多孔吸附滤料的最优工艺流程：将钻屑进行粉碎、筛分和洗涤后与水基钻井废泥浆按比例混合，并加入一定量的黏结剂，最后进行焙烧处理。
经过吸附性能测试，得出吸附量为3.82mg/g，表明该多孔吸附滤料对水中污染物有良好的吸附性能。此外，BET比表面积测试仪和扫描电镜的测试结果显示，该多孔吸附滤料具有较高的孔隙率和自然多孔结构，对吸附效果有显著的影响。
物理力学性能测试结果显示，多孔吸附滤料具有优异的力学性能，断裂强度和屈服强度分别为9.2MPa和5.7MPa，且变形率极低，说明其在实际应用过程中可保持稳定的物理结构。
四、结论
本文通过分析处理废弃物的一种新途径，以钻屑为基础材料，具有工艺简单、制备成本较低、吸附性能良好等优点，经实验分析，认为所制备的多孔吸附滤料具有较强的吸附能力和可靠的力学性能，是一种发展潜力巨大的环保材料。本文初步探究了多孔吸附滤料的制备工艺和吸附性能，并提出了进一步研究方向，希望能够进一步推动废弃物资源化利用和环保水平的提升。