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Mechanisms of heavy metal and oil removal from synthetic saline oilfield produced water by electrocoagulation
npj Clean Water ( IF 11.4 ) Pub Date : 2021-09-10 , DOI: 10.1038/s41545-021-00135-0
Mahdieh Mehri 1 , Narges Fallah 1 , Bahram Nasernejad 1
Affiliation  

In the present study, an electrocoagulation process was applied to treat saline oilfield-produced water. The kinetics of simultaneous heavy metal and oil removal in the saline environment under different conditions including four-electrode materials of copper, zinc, iron, and aluminum, aeration and agitation rate, oil content, and salinity was investigated. The nature of the electro-generated species and possible abatement mechanisms were explored and compared by using FE-SEM/EDS, FTIR, XRD, and BET analyses. At low and high salinities, cadmium adsorption followed Langmuir and Freundlich models, suggesting the transformation of identical adsorption sites to heterogeneous ones. Cadmium removal efficiencies of 99/73% were obtained at low/high salinity with iron and 99.9 and 82% using copper and zinc electrodes in a saline environment. The cadmium adsorption capacity of different anode materials exhibited the order of copper > zinc > iron > aluminum. The adsorption capacity was considerably reduced in saline condition due to more crystalline structure and lower surface area and porosity of the particles while it was enhanced by the oil, caused by structural changes including more uniform pores, the elevated surface area, and porosity. The COD removal yield of 89% for low salinity and 80/73% at high salinity with/without aeration were achieved by iron. The highest COD removal yield of about 95% was achieved by the aluminum electrodes, compared to 85 and 87% for copper and zinc electrodes. The main removal mechanisms were outer- and inner-sphere complexation, and surface precipitation.



中文翻译:

电凝聚法去除合成盐渍油田采出水中重金属除油机理

在本研究中,采用电凝工艺处理含盐油田采出水。研究了铜、锌、铁、铝四电极材料、曝气搅拌速率、含油量、盐度等不同条件下盐环境中重金属和油同时去除的动力学。通过使用 FE-SEM/EDS、FTIR、XRD 和 BET 分析,探索和比较了电生成物质的性质和可能的减排机制。在低盐度和高盐度下,镉吸附遵循 Langmuir 和 Freundlich 模型,表明相同的吸附位点转变为异质位点。在低/高盐度条件下使用铁获得 99/73% 的镉去除效率,在盐度环境中使用铜和锌电极获得 99.9 和 82% 的镉去除效率。不同负极材料对镉的吸附能力表现为铜>锌>铁>铝。在盐水条件下,由于更多的晶体结构和更低的颗粒表面积和孔隙率,吸附能力显着降低,而由于油的结构变化,包括更均匀的孔隙、增加的表面积和孔隙率,吸附能力得到增强。通过铁实现了低盐度下 89% 的 COD 去除率和高盐度下 80/73% 的 COD 去除率。铝电极的 COD 去除率最高,约为 95%,而铜和锌电极的 COD 去除率分别为 85% 和 87%。主要的去除机制是外球和内球络合以及表面沉淀。锌>铁>铝。在盐水条件下,由于更多的晶体结构和更低的颗粒表面积和孔隙率,吸附能力显着降低,而由于油的结构变化,包括更均匀的孔隙、增加的表面积和孔隙率,吸附能力得到增强。通过铁实现了低盐度下 89% 的 COD 去除率和高盐度下 80/73% 的 COD 去除率。铝电极的 COD 去除率最高,约为 95%,而铜和锌电极的 COD 去除率分别为 85% 和 87%。主要的去除机制是外球和内球络合以及表面沉淀。锌>铁>铝。在盐水条件下,由于更多的晶体结构和更低的颗粒表面积和孔隙率,吸附能力显着降低,而由于油的结构变化,包括更均匀的孔隙、增加的表面积和孔隙率,吸附能力得到增强。通过铁实现了低盐度下 89% 的 COD 去除率和高盐度下 80/73% 的 COD 去除率。铝电极的 COD 去除率最高,约为 95%,而铜和锌电极的 COD 去除率分别为 85% 和 87%。主要的去除机制是外球和内球络合以及表面沉淀。在盐水条件下,由于更多的晶体结构和更低的颗粒表面积和孔隙率,吸附能力显着降低,而由于油的结构变化,包括更均匀的孔隙、增加的表面积和孔隙率,吸附能力得到增强。通过铁实现了低盐度下 89% 的 COD 去除率和高盐度下 80/73% 的 COD 去除率。铝电极的 COD 去除率最高,约为 95%,而铜和锌电极的 COD 去除率分别为 85% 和 87%。主要的去除机制是外球和内球络合以及表面沉淀。在盐水条件下,由于更多的晶体结构和更低的颗粒表面积和孔隙率,吸附能力显着降低,而由于油的结构变化,包括更均匀的孔隙、增加的表面积和孔隙率,吸附能力得到增强。通过铁实现了低盐度下 89% 的 COD 去除率和高盐度下 80/73% 的 COD 去除率。铝电极的 COD 去除率最高,约为 95%,而铜和锌电极的 COD 去除率分别为 85% 和 87%。主要的去除机制是外球和内球络合以及表面沉淀。通过铁实现了低盐度下 89% 的 COD 去除率和高盐度下 80/73% 的 COD 去除率。铝电极的 COD 去除率最高,约为 95%,而铜和锌电极的 COD 去除率分别为 85% 和 87%。主要的去除机制是外球和内球络合以及表面沉淀。通过铁实现了低盐度下 89% 的 COD 去除率和高盐度下 80/73% 的 COD 去除率。铝电极的 COD 去除率最高,约为 95%,而铜和锌电极的 COD 去除率分别为 85% 和 87%。主要的去除机制是外球和内球络合以及表面沉淀。

更新日期:2021-09-10
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