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直接排放含SO2，的烟气会形成酸雨，危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2在钠碱循环法中，用Na2SO3溶液作为吸收液，吸收液吸收SO2的过程中，pH随n(SO32-)： n(HSO3-)变化关系如下表:n(SO32-)：n(HSO3-)91：91：11：91pH８.２7.26.2（1）上表判断NaHSO3溶液显___________性，用化学平衡原理解释____________________________________________________________________________（2）当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母):　　　　　　　　　　　　a. c(Na+ )=" 2c(" SO32-) + c( HSO3-) b. c(Na+ )& c( HSO3-)&c( SO32-) &c(H+)&c(OH-) c. c(Na+ )+ c(H+)="c(" HSO3-)+c( SO32-) +c(OH-)当吸收液的pH降至约为6时，需送至电解槽再生。再生示意图如下:（3）HSO3-在阳极放电的电极反应式是_________________________________________（4）当阴极室中溶液pＨ升至8以上时，吸收液再生并循环利用。简述再生原理:　________________________________________________________________________
题型：填空题难度：偏难来源：不详
（1）酸；存在；的电离程度强于水解强度（2）a&（3）（4）在阴极得电子生成,溶液中降低，促使电离生成，且进入阴极室，使吸收液再生试题分析：（1）由表给数据n（SO32—）：n（HSO3—）=1:1时，溶液PH=7.2，可知溶液显酸性，这说明HSO3—的水解程度小于HSO3—的电离程度，所以溶液显酸性。（2）收液显中性必然是亚硫酸钠和亚硫酸钠的混合液，溶液中电荷守恒的关系为：c（Na+）+ c（H+）= 2c（SO32—）+ c（HSO3—）+ c（OH—），由此可判断a正确，b、c不正确。（3）阳极发生氧化反应，所以HSO3—在阳极失去电子生成SO42—和H+。（4）阴极H+放电破坏水的电离平衡，溶液中降低，促使电离生成，且进入阴极室，使吸收液得以再生并循环使用。点评：该题是高考中的常见题型，难度大，综合性强，对学生的要求高。试题在注重对基础知识巩固和训练的同时，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的逻辑推理能力和抽象思维能力。该题通过陌生情景考查学生对图表的观察、分析以及学生对实验数据的分析、整理、归纳等方面的思维能力，难度较大。
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据魔方格专家权威分析，试题“直接排放含SO2，的烟气会形成酸雨，危害环境。利用钠碱循环法可脱..”主要考查你对&&弱电解质电离的影响因素，弱电解质的电离度，弱电解质的电离&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：
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弱电解质电离的影响因素弱电解质的电离度弱电解质的电离
电离平衡的影响因素:(1)温度：由于弱电解质的电离是吸热过程，故升高温度，将使弱电解质的电离平衡向电离方向移动。(2)浓度：对于同一弱电解质来说，浓度越小，离子相互碰撞结合成分子的机会越小，弱电解质的电离程度就越大。因此，加水稀释溶液会使弱电解质的电离平衡向电离的方向移动，电离程度增大，电离出的离子的总量增加，但离子浓度是减小的。(3)同离子效应：加入与弱电解质具有相同的离子的强电解质则抑制弱电解质的电离。(4)化学反应：在弱电解质溶液中加入能与弱电解质电离产生的某种离子反应的物质，可促进弱电解质的电离。以醋酸归纳为例:电离度:溶液中已电离的分子数占弱电解质分子总数的百分比称为电离度。定义：在一定温度、浓度的条件下，弱电解质在溶液中电离成离子的速率与离子结合成分子的速率相等时，电离过程就到了电离平衡状态，叫弱电解质的电离平衡。电离平衡的特征：(1)等：(2)动：的动态平衡(3)定：条件一定，分子与离子浓度一定。 (4)变：条件改变，平衡破坏，发生移动。
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西南石油大学图书馆
泡沫钻井中泡沫基液酸碱循环利用技术基础研究
Acid-base recycling technological basis study of foam-based fluid in foam drilling
专业与研究方向:
油气井工程 油气井工作液化学与力学
孟英峰 万里平
西南石油大学
论文完成年度:
中图分类号:
中文关键词:
泡沫钻井；两性发泡剂；可循环泡沫；消泡试验
英文关键词:
acid-base ci circulatio defoaming test
　　针对目前泡沫钻井过程中存在的泡沫一次性使用量大、钻井成本高和环境污染严重等难题，本文提出以HA-1为主剂利用其对酸碱的敏感性，通过调节泡沫的pH值实现泡沫基液循环利用的思路，并研制出适合该思路的发泡剂及循环泡沫配方。首先采用正交实验法优选以脂肪伯胺和廉价的丙烯腈为原料在酸性条件下水解合成HA-1的条件；其次，利用BZY-1全自动表面张力仪测试HA-1的表面性能；再次，采用Waring-Blender搅拌法评价HA-1的泡沫性能，并在室内研究了以HA-1为主剂与阴离子发泡剂AES复配的不稳定泡沫（0.6%HAES-1+0.4%ZXS-1+自来水），稳定泡沫（0.6%HAES-1 +0.2%HEC+0.1%LV-CMC+0.4%ZXS-1+自来水）及硬胶泡沫（0.6%HAES-1+0.2%HEC +0.1%LV-CMC+5%膨润土+0.4%ZXS-1+自来水）的循环特点；最后，在自制的泡沫循环台架装置上，研究气液比为100-200时可酸碱循环稳定泡沫的循环利用效果。　　研究结果表明：摩尔比为1:1.1的脂肪伯胺和丙烯腈在70℃条件下反应6小时后可制得中间产物N—烷基—β—氨基丙腈；中间产物在15%的硫酸中水解5h可得到最终产物HA-1，此时脂肪伯胺的转化率达98.85%；并且经提纯后HA-1产品的红外光谱特征与目标产物一致。在25℃条件下，HA-1的CMC浓度为0.0011mol/L，对应的表面张力为23.1dyn/cm；在相同条件下，HA-1的发泡能力和泡沫稳定性优于目前泡沫钻井常用发泡剂ABS，并且在强碱性和强酸性条件下均能发泡。以HA-1为主剂的三种泡沫流体，在室内均可实现泡沫基液的循环利用：在碱性条件下，循环15次后，不稳定泡沫体积在720ml上下波动，半衰期则由4.48min降为3.60min，稳定泡沫体积在560ml上下波动，半衰期则由25.73min降为19.70min，硬胶泡沫体积由530ml降低到410ml，半衰期由114.2min逐渐降为98.6min；在酸性条件下，这三种泡沫都几乎不发泡。在不同的气液比条件下，实验台架上可通过调节泡沫pH值实现泡沫基液的循环利用；单位时间内可酸碱循环泡沫的消泡能力均达95%以上；循环15次后泡沫性能仍然满足泡沫钻井现场的施工要求。
　　During the current foam drilling process, one-time use of foam fluid are quite large which causes the cost of drilling too high and serious environmental pollution problem. In order to solve it, this paper submits new foam based fluid circulation clue, which uses the acid-base sensitivity of HA-1 and adjusts the foam’s pH value. One foam agent and circulation foam formulas are developed in the laboratory. Firstly, the synthesis conditions are optimized by using primary amine and acrylonitrile acid hydrolysis. Then, surface properties of HA-1 solution are tested by BZY-1 automatic surface tension meter. Afterwards, the HA-1 foam character is evaluated by Waring-Blender in the lab. With combining the HA-1 based foam agent with anionic foamer AES, the circulation trait of instability foam(0.6% HAES-1 + 0.4% ZXS-1 + tap water ), stability foam（0.6% HAES-1 + 0.2% HEC + 0.1% LV-CMC + 0.4%ZXS-1 + tap water） and stiff foam （0.6% HAES-1 + 0.2%HEC + 0.1% LV-CMC + 5% bentonite + 0.4%ZXS-1 + tap water） are also studied. Finally, acid-base circulation foam defoaming bench is built, which can test the foam’s recycled effection in the gas-liquid ratio from 100 to 200.　　The results show that primary amine and low-cost acrylonitrile at the mole ratio of 1:1.1, react at 70℃ for 6 hours, which can synthesis intermediary N—alkyl—β—amino acrylonitrile. When the intermediary is hydrolyzed in 15%　sulfuric acidfor 5 hours, the final product HA-1 can be got. At this time, the conversion rate of primary amine is about 98.85% and the infrared spectrum of purified HA-1 is consistent with the target product. At room temperature (25 ℃), the CMC concentration of HA-1 is 0.0011mol / L and the lowest surface tension is 23.1dyn/cm. Under the same conditions, the foaming capacity and foam stability are better than the current drilling foam agent ABS. To HA-1-based agent, three kinds of foam fluids are got by combining HA-1 with anionic foam agent AES. All of the three foam fluids can be circulated by Waring-Blender in the laboratory. In the alkaline condition, after circulating 15 times, the instability foam volume fluctuates in 720 mL and the foam half-life reduced from 4.48 min to 3.60 The stability foam volume is about 560mL and the foam half-life declines from 25.73 min to 19.70 The stiff foam volume decreases from 530mL to 410mL and the foam half-life drop from 114.2min to 98.6min. Meanwhile, the three kinds of foam cannot barbotage in the acid solution. With the different gas-liquid ratio, the bench can recycle the foam based fluid by adjusting the pH value of the bubble. Also, the defoaming rate of acid-base foam can reach more than 95% per minute. After circulating 15 times the foam character still can fill the actual requirements of on-site drilling.
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