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新型油田回注水杀菌剂的杀菌特性

发布:多吉利        来源:www.duojili.cn  

新型油田回注水杀菌剂的杀菌特性

摘要:为了解决油田回注水杀菌剂苯扎氯铵[1227]的耐药性问题,合成了一种新型的双子结构季铵盐,4,4 一(1,5~戊撑二羟基)双(1一碘化十二烷基吡啶),命名为PA一12.研究了该季铵盐对于硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生菌的杀菌特性.结果表明:PA一12的最低杀菌质量浓度与传统的油田回注水杀菌剂1227相比低一个数量级,对于硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生菌的平均达到了5.2 mg/L.PA一12对于环境温度和pH的变化都能够保持杀菌活性的稳定性.即使在10℃时PA一12的最低杀菌质量浓度也不高于60 mg/L,对于油田回注水的杀菌作业具有实际意义.pH几乎不影响PA—l2的杀菌能力.

关键词:双子季铵盐;绝迹稀释法;最低杀菌质量浓度;硫酸盐还原菌;铁细菌;腐生菌

目前,我国多数油田已处于二次采油后期,注水量大,每年产生约7亿m 的污水,绝大部分需要处理后回注.例如长庆油田安塞采油一厂污水中细菌的含量严重超标,对采油工作造成的影响很大.主要的细菌类型以硫酸盐还原菌(SRB)为主,这是土壤中最常见的厌氧腐蚀菌,是腐蚀石油输送管线的主要微生物.同时铁细菌和腐生菌也占有相当的比例.它们在生长繁殖过程中,对原油的生产和加工带来很大困难,造成极大的经济损失.在油田注水系统中,SRB成群悬浮在水体中或附着在管壁上,对金属表面的去极化作用使管道和设备的腐蚀速率增加15倍 ,腐蚀产物主要为硫化亚铁和氢氧化亚铁,菌体本身和腐蚀产物被油污包裹造成管线和地层堵塞 .

目前,抑制油田回注水中细菌的方法主要还是化学药剂法,其中最常用的化学药剂为以1227(苯扎氯铵,Benzalkonium Chloride)为代表的季铵盐类化合物 .该类杀菌剂为抗菌性的表面活性剂,不仅具有杀菌作用,而且还由于其表面活性,对黏泥也有很强的剥离作用,可以杀死生长在黏泥下面的硫酸盐还原菌 .但由于长期使用,季铵盐类化合物对于SRB的杀菌效果日益下降,许多文献报道季铵盐耐菌性的产生l8引,对脱硫弧菌的有效质量浓度已经从当初的20 mg/L上升到了100 mg/L以上.因此,迫切需要开发一种新型高效抑菌剂,抑制不断增高的SRB耐药性,提高生产效率和降低生产成本.双子型季铵盐是近年来研究较多的一类新型结构的季铵盐,它具有一系列特殊的表面化学性质,也具有优异的杀菌能力和良好的杀菌特性 .

本文将报道一种新型双子季铵盐,4,4 一(1,5一戊撑二羟基)双(1一碘化十二烷基吡啶)(命名为PA一12),对硫酸盐还原菌、铁细菌(IB)和腐生菌(PB)的杀菌效果及杀菌特性.研究中以传

统的油田注水杀菌剂1227作为对照.

1 材料与方法

1.1 试剂与材料

本实验室按照文献报道的方法合成PA一12,在所采集油田污水水样中的溶解度为1.56%.1227(十二烷基二甲基苄基氯化铵)购自BIO BASICINC(进口分装).油田水样采自长庆油田安塞采油一厂的污水,采集时间为春季,气温l5℃,分别于5个采集点采集,采集后立即混合,并于0~5℃的条件下保存,测试前1 h取出升温至室温使用.

1.2 测定方法

硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生菌的测定参照SY/T 0532—93所述绝迹稀释法,采用5平行管试验.将1 mL试样与1 mL含一定质量浓度PA一12或1227的培养基混合,在25℃下震荡30 min后取出1 mL采用绝迹稀释法测定所含活菌数.定义能够完全杀死细菌的最低药剂质量浓度为最低杀菌质量浓度(p眦).硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生菌的培养基成分如下:

(1)硫酸盐还原菌培养基

每1 000 mL培养基中含K2HPO4 0.5 g;NH4C11.0 g;MgSO4·7H2O 2.0 g ;Na2SO4 0.5 g ;CaC120.1 g;酵母膏1.0 g;酸钠4 mL.pH为7.4~7.6.

(2)铁细菌培养基

每1 000 mL培养基中含MgSO ·7H20 0.5 g;(NH4)2SO4 0.5 g;KH2PO4 0.5 g;CaC12 0.5 g;NaNO3 0.5 g;柠檬酸铁铵10 g.pH为6.6~6.8.

(3)腐生菌培养基

每1 000 mL培养基中含牛肉膏3.0 g;蛋白胨5.0 g;NaC1 5.0 g.pH为7.4~7.6.所有试验结果均为3次重复实验的平均值.

2 实验结果与分析

2.1 水样中微生物含量分析

使用绝迹稀释法测得所采集水样的微生物含量.水样pH为8.3.

2.2 PA一12的杀菌活性

PA一12和1227对水样中SRB、IB和PB的MIC.测定水温为25℃ ,pH值为8.3。

PA一12对SRB、IB和PB的最低杀菌质量浓度比1227平均低一个数量级.

2.3 环境条件对PA一12的Pmic的影响

为了探讨PA一12的杀菌特性,测定了在不同环境温度和pH条件下PA一12和1227对于SRB、IB和PB的杀菌活性,结果可以看出,1227的温度依赖性很高,l0℃时其杀菌活性比30℃时降低90%.而PA一12的杀菌活性对于温度的依赖性远远小于1227,这一点对油田回注水的杀菌作业具有实际意义.

图3结果显示:在不同的pH下PA一12保持了稳定高效的杀菌活性,而1227在酸性条件下杀菌活性大大降低.但是两者都可在油田注水pH条件(8.3)下保持最高的杀菌活性.

3 讨论

根据以往的研究结果,标准条件下(卫生部《消毒技术规范》所载方法)PA—l2对于革兰氏阳性菌和阴性菌的PMIc为0.5~1.0 mg·L-1.本研究中PA一12对油田回注水中硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生菌的PMIc平均为5.2 mg·L-1,远远高于标准条件下的测得值.这是因为油田回注水中大量盐份和有机质的存在降低了PA一12的杀菌活性.虽然理论上高浓度的盐可以抑制甚至杀死水中微生物,但是据张小里等 的研究,当水中的NaCI质量浓度低于8 180 mg·L-1时并不会影响硫酸盐还原菌的正常生长.而本研究所采集的回注水样矿化度为4 260 mg·L-1左右,这样的矿化度下盐份只会影响季铵盐的杀菌活性,而不会影响硫酸盐还原菌的生长.据报道许多油田的回注水矿化度达到了10 000 mg·L-1以上,这不但对PA—l2的杀菌性能有一定的影响,而且对微生物的生存也会构成威胁.

单链季铵盐杀菌剂的抗菌性依赖于细胞表面的疏水性,而细菌细胞表面的疏水性随着氢离子浓度而改变,所以pH会改变单链季铵盐杀菌剂的抗菌性.因此,单链季铵盐杀菌剂只有在碱性条件下才会显示高抗菌性.然而,由于双链季铵盐杀菌剂独特的四边形结构,其杀菌性不受pH影响.一般说来温度是影响季铵盐杀菌剂抗菌活性的一个主要因素,但环境温度和pH不会影响PA一12的杀菌活性,因为双链季铵盐杀菌剂的分子电荷强度和分子极性都大于单链季铵盐,更容易和细胞表面的电荷或者极性基团相结合,从季铵盐的杀菌机理可知,这一点对于季铵盐的杀菌能力来说尤为关键 .

4 结论

新合成的双子季铵盐杀菌剂PA.12与1227在特定油田回注水环境下对硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生菌有一定的抗菌特性,PA一12的最低杀菌质量浓度与传统的油田回注水杀菌剂1227相比低一个数量级,对于硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生菌的平均PMlc达到了5.2 mg·L-1;对于环境温度和pH的变化PA一12都能够保持杀菌活性的稳定性.即使在l0℃时PA—l2的P 也不高于60 mg·L-1,对于油田回注水的杀菌作业具有实际意义;pH几乎不影响PA一12的杀菌能力.实际生产中,油田回注水成分更为复杂(比如会添加缓蚀剂、阻垢剂、黏土稳定剂等),还需要进一步验证其效果.

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