Xử lý tách dầu trong nước thải nhiễm dầu bằng phương pháp vi sóng điện từ và tuyển nổi áp lực

Nghiên cứu phương pháp xử lý tách dầu trong nước thải nhiễm dầu bằng vi sóng điện từ và tuyển nổi áp lực daf kết hợp hóa phẩm phá nhũ.

• Tác giả: Lê Thị Phượng
• Người hướng dẫn: GS. Đào Văn Tường
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học
• Đề tài: Xử Lý Tách Dầu Ở Thể Nhũ Tương Trong Nước Thải Nhiễm Dầu Bằng Phương Pháp Vi Sóng Điện Từ Và Tuyển Nổi Áp Lực (DAF) Kết Hợp Hệ Hóa Phẩm Phá Nhũ Chuyên Dụng
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Xử Lý Tách Dầu Nhũ Tương Trong Nước Thải

Trong quá trình khai thác dầu khí, một lượng lớn nước thải nhiễm dầu (NTND), còn gọi là nước khai thác, được tạo ra. NTND chứa các chất hữu cơ ở dạng nhũ tương, chủ yếu là dầu tự do (paraffinic, naphthenic, aromatic, asphalten), các hợp chất chứa lưu huỳnh và nitơ, và các ion vô cơ. Hàm lượng dầu trong NTND có thể rất cao (500-1.000mg/L) và việc xử lý để đạt tiêu chuẩn xả thải là bắt buộc. Các phương pháp xử lý NTND hiện nay thường là kết hợp giữa vật lý và hóa học. Việc lựa chọn công nghệ phù hợp, đặc biệt cho dầu nhũ tương, là một thách thức lớn. Vì vậy, việc so sánh và lựa chọn công nghệ xử lý nước thải nhiễm dầu trong công nghiệp dầu khí luôn là một yêu cầu thường xuyên. Các nhà khoa học và kỹ sư phải liên tục tìm kiếm các giải pháp hiệu quả và tiết kiệm chi phí hơn. Xử lý nước thải nhằm đáp ứng yêu cầu về bảo vệ môi trường.

1.1. Nguồn Gốc và Thành Phần Chính của Nước Thải Nhiễm Dầu

Nước thải nhiễm dầu (NTND) phát sinh từ các lớp nước trong các lớp trầm tích và từ nước được bơm ép để tăng hiệu quả thu hồi dầu. NTND chứa một lượng lớn các chất ô nhiễm, bao gồm dầu ở dạng nhũ tương, các chất hữu cơ, các ion vô cơ, và các hợp chất chứa lưu huỳnh và nitơ. Việc xác định chính xác thành phần của NTND là rất quan trọng để lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp. NTND chiếm tỷ lệ lớn nhất trong khối lượng chất thải phát sinh từ ngành công nghiệp dầu khí. Để khai thác một thùng dầu, trung bình phải xử lý từ 3-7 thùng NTND.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Việc Xử Lý Dầu Nhũ Tương Trong NTND

Việc xử lý dầu nhũ tương trong nước thải nhiễm dầu là rất quan trọng vì hàm lượng dầu thường vượt quá giới hạn cho phép. Xử lý hiệu quả giúp bảo vệ môi trường và thu hồi dầu có giá trị. Các phương pháp xử lý hiện tại còn nhiều hạn chế về hiệu quả và chi phí, đòi hỏi phải nghiên cứu và phát triển các giải pháp mới. Hiệu quả xử lý nước thải nhiễm dầu là một yếu tố quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí và tính bền vững của quá trình khai thác dầu khí.

II. Thách Thức Xử Lý Dầu Nhũ Tương Độ Bền Và Các Yếu Tố Ảnh Hưởng

Dầu nhũ tương có độ bền cao, gây khó khăn cho quá trình xử lý. Độ bền này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thành phần dầu, chất hoạt động bề mặt tự nhiên, và điều kiện môi trường. Việc phá vỡ sự ổn định của nhũ tương dầu là chìa khóa để tách dầu khỏi nước. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền nhũ tương bao gồm sự hình thành màng bảo vệ xung quanh giọt dầu, lực đẩy tĩnh điện giữa các giọt dầu, và độ nhớt của pha liên tục. Nghiên cứu sâu về cơ chế hình thành và ổn định nhũ tương là cần thiết để phát triển các phương pháp xử lý hiệu quả hơn. Điều này đòi hỏi sự kết hợp giữa kiến thức về hóa học, vật lý và kỹ thuật xử lý nước thải.

2.1. Các Yếu Tố Quyết Định Độ Bền Của Nhũ Tương Dầu

Độ bền của nhũ tương dầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm loại dầu, nồng độ chất hoạt động bề mặt, kích thước giọt dầu, pH và nhiệt độ. Chất hoạt động bề mặt có thể ổn định nhũ tương bằng cách giảm sức căng bề mặt giữa dầu và nước. Kích thước giọt dầu nhỏ hơn và pH gần điểm đẳng điện cũng có thể làm tăng độ bền nhũ tương. Nắm vững các yếu tố này giúp tối ưu hóa quy trình phá nhũ.

2.2. Ảnh Hưởng Của Thành Phần Dầu Đến Khả Năng Tạo Nhũ Tương

Thành phần của dầu thô, đặc biệt là sự hiện diện của các hợp chất nhựa và asphalten, ảnh hưởng lớn đến khả năng tạo và ổn định nhũ tương. Dầu có hàm lượng nhựa và asphalten cao có xu hướng tạo ra nhũ tương bền hơn do các hợp chất này có khả năng hấp phụ tại bề mặt phân pha dầu-nước, tạo thành một lớp màng bảo vệ. Dầu Bạch Hổ là dầu paraffinic, tính chất các hạt dầu tạo nhũ tương trong NTND cũng mang đặc tính paraffinic này. Vì vậy, thành phần và loại chất của hệ hóa phẩm hỗ trợ phá nhũ phải tương thích với tính chất của dầu thô ở dạng nhũ tương trong NTND.

III. Phương Pháp Vi Sóng Điện Từ Giải Pháp Tiềm Năng Xử Lý Dầu Nhũ Tương

Phương pháp vi sóng điện từ sử dụng năng lượng điện từ để phá vỡ sự ổn định của nhũ tương dầu. Nguyên lý hoạt động dựa trên sự rung động của các phân tử phân cực (như nước) dưới tác dụng của trường vi sóng, tạo ra nhiệt và phá vỡ màng bảo vệ xung quanh giọt dầu. Ứng dụng vi sóng trong xử lý nước thải là một hướng nghiên cứu mới, hứa hẹn hiệu quả cao và tiết kiệm năng lượng. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá hiệu quả của phương pháp vi sóng điện từ trong việc xử lý tách dầu ở thể nhũ tương trong nước thải nhiễm dầu.

3.1. Cơ Chế Hoạt Động Của Vi Sóng Điện Từ Trong Phá Nhũ Tương

Dưới tác dụng của trường vi sóng điện từ, các phân tử nước dao động mạnh, tạo ra nhiệt. Nhiệt này làm giảm sức căng bề mặt giữa dầu và nước, phá vỡ màng bảo vệ xung quanh giọt dầu, và thúc đẩy sự kết tụ của các giọt dầu. Vi sóng cũng có thể làm thay đổi cấu trúc của các chất hoạt động bề mặt tự nhiên, làm giảm khả năng ổn định nhũ tương của chúng. Năng lượng điện từ tập trung giúp quá trình phá nhũ diễn ra nhanh chóng và hiệu quả.

3.2. Ưu Điểm Và Hạn Chế Của Phương Pháp Vi Sóng Trong Xử Lý Nước Thải

Phương pháp vi sóng có nhiều ưu điểm, bao gồm tốc độ xử lý nhanh, hiệu quả cao, và khả năng xử lý các loại nhũ tương khác nhau. Tuy nhiên, chi phí đầu tư ban đầu có thể cao và việc kiểm soát các thông số vi sóng (công suất, tần số) đòi hỏi kỹ thuật. Ứng dụng vi sóng phù hợp với xử lý nước thải có nồng độ dầu cao và yêu cầu thời gian xử lý ngắn. Cần đánh giá kỹ lưỡng chi phí và hiệu quả để lựa chọn phương pháp phù hợp.

IV. Tuyển Nổi Áp Lực DAF Kết Hợp Hóa Phẩm Phá Nhũ Giải Pháp Truyền Thống

Tuyển nổi áp lực DAF là một phương pháp xử lý nước thải phổ biến, sử dụng bọt khí để tách dầu và các chất ô nhiễm khác. Ứng dụng DAF trong xử lý nước thải đã được chứng minh là hiệu quả, đặc biệt khi kết hợp với hóa phẩm phá nhũ để phá vỡ nhũ tương dầu. DAF tạo ra các bọt khí nhỏ, bám vào các giọt dầu và mang chúng lên bề mặt, nơi chúng được thu gom. Tuyển nổi áp lực DAF là một giải pháp truyền thống, có nhiều ưu điểm về chi phí vận hành và khả năng xử lý nước thải có độ đục cao.

4.1. Nguyên Lý Hoạt Động Của Tuyển Nổi Áp Lực DAF Trong Tách Dầu

Tuyển nổi áp lực DAF hoạt động bằng cách hòa tan khí (thường là không khí) vào nước dưới áp suất cao. Khi áp suất giảm, khí hòa tan sẽ tạo thành các bọt khí nhỏ. Các bọt khí này bám vào các giọt dầu, làm giảm tỷ trọng của chúng và khiến chúng nổi lên bề mặt. DAF hiệu quả nhất khi kết hợp với hóa phẩm phá nhũ để tăng kích thước giọt dầu và cải thiện khả năng bám dính của bọt khí. Ứng dụng DAF rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp.

4.2. Vai Trò Của Hóa Phẩm Phá Nhũ Trong Quy Trình DAF

Hóa phẩm phá nhũ đóng vai trò quan trọng trong quy trình DAF bằng cách phá vỡ sự ổn định của nhũ tương dầu, giúp các giọt dầu kết tụ lại với nhau, tạo thành các hạt lớn hơn dễ dàng nổi lên bề mặt. Cơ chế phá nhũ thường liên quan đến việc trung hòa điện tích bề mặt của giọt dầu, làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa chúng. Các loại hóa phẩm phá nhũ khác nhau có thể được sử dụng tùy thuộc vào tính chất của nhũ tương và thành phần của nước thải.

V. Nghiên Cứu Chế Tạo Hóa Phẩm Phá Nhũ Từ Mỡ Cá Ba Sa Cho DAF

Nghiên cứu này tập trung vào việc chế tạo hóa phẩm phá nhũ từ mỡ cá ba sa, một nguồn tài nguyên tái tạo và thân thiện với môi trường. Mỡ cá ba sa được chuyển hóa thành methyl este và acid alkyl hydroxamic, các chất có khả năng phá nhũ hiệu quả. Việc sử dụng hóa phẩm từ nguồn gốc tự nhiên giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường so với các hóa chất xử lý nước thải tổng hợp. Nghiên cứu đánh giá hiệu quả của hóa phẩm chế tạo từ mỡ cá ba sa trong việc xử lý nước thải nhiễm dầu bằng phương pháp tuyển nổi áp lực.

5.1. Quy Trình Chế Tạo Methyl Este Và Acid Alkyl Hydroxamic Từ Mỡ Cá Ba Sa

Mỡ cá ba sa trải qua quá trình este hóa để tạo thành methyl este. Sau đó, methyl este được amid hóa để tạo thành acid alkyl hydroxamic. Quá trình này sử dụng các chất xúc tác và điều kiện phản ứng được tối ưu hóa để đạt được hiệu suất cao. Các sản phẩm được kiểm tra và đánh giá bằng các phương pháp hóa học và vật lý để đảm bảo chất lượng. Các chỉ số như giá trị este và thành phần acid béo được xác định.

5.2. Đánh Giá Hiệu Quả Của Hóa Phẩm Phá Nhũ Từ Mỡ Cá Ba Sa Trong DAF

Hiệu quả của hóa phẩm phá nhũ từ mỡ cá ba sa được đánh giá bằng cách so sánh hiệu suất tách dầu trong quy trình DAF với các hóa phẩm thương mại. Các yếu tố như nồng độ hóa phẩm, pH, và thời gian phản ứng được tối ưu hóa để đạt được hiệu quả tách dầu cao nhất. Kết quả cho thấy hóa phẩm từ mỡ cá ba sa có tiềm năng thay thế các hóa chất xử lý nước thải tổng hợp trong DAF.

VI. So Sánh Hiệu Quả Tách Dầu Vi Sóng So Với Tuyển Nổi Áp Lực DAF

Nghiên cứu so sánh hiệu quả tách dầu của phương pháp vi sóng điện từ và phương pháp tuyển nổi áp lực DAF. So sánh này dựa trên các tiêu chí như hiệu suất xử lý nước thải, chi phí vận hành, và khả năng tách dầu nhũ tương. Kết quả so sánh giúp đưa ra đánh giá khách quan về ưu nhược điểm của từng công nghệ xử lý nước thải. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp cho từng điều kiện cụ thể.

6.1. Ưu Điểm Và Nhược Điểm Của Từng Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Nhiễm Dầu

Phương pháp vi sóng điện từ có ưu điểm là tốc độ xử lý nhanh và hiệu quả cao, nhưng chi phí đầu tư ban đầu có thể cao. Tuyển nổi áp lực DAF có ưu điểm là chi phí vận hành thấp và khả năng xử lý nước thải có độ đục cao, nhưng hiệu quả có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như nồng độ dầu nhũ tương và loại hóa phẩm phá nhũ sử dụng. Việc so sánh các ưu nhược điểm này giúp đưa ra quyết định lựa chọn công nghệ phù hợp.

6.2. Lựa Chọn Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Yếu Tố Kinh Tế Và Môi Trường

Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phải cân nhắc cả yếu tố kinh tế và môi trường. Chi phí đầu tư ban đầu, chi phí vận hành, hiệu quả xử lý nước thải, và tác động đến môi trường là những yếu tố quan trọng cần xem xét. Chi phí xử lý nước thải nhiễm dầu có thể thay đổi tùy thuộc vào công nghệ được sử dụng và quy mô của hệ thống. Lựa chọn công nghệ thân thiện với môi trường và có chi phí hợp lý là mục tiêu quan trọng trong xử lý nước thải.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU/NƯỚC KHAI THÁC TRONG CÔNG NGHIỆP KHAI THÁC DẦU KHÍ VÀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH NHŨ TƯƠNG TRONG NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU/NƯỚC KHAI THÁC Đối tượng chính được nghiên cứu trong luận án này là NTND trong khai thác dầu khí, nên còn được gọi là NKT. NKT là một dạng của NTND phát sinh trong quá trình thăm dò và khai thác dầu khí (còn được gọi là khâu đầu (upstream)). NKT ở khâu đầu của công nghiệp dầu khí là thuật ngữ được sử dụng trong công nghiệp khai thác dầu khí để mô tả nước được khai thác cùng với dầu và khí [15, 25]. Tầng chứa dầu-khí có một lớp nước tự nhiên (còn gọi là nước thành tạo) nằm dưới tầng chứa dầu (hình 1.

Để tăng cường khai thác dầu, thường phải bơm thêm một lượng nước xuống vỉa tạo áp suất để khai thác dầu hiệu quả hơn. Cả hai loại nước: nước thành tạo và nước bơm ép đều được khai thác cùng với dầu trong suốt quá trình khai thác các mỏ dầu/khí; lượng dầu/khí khai thác ngày càng cạn kiệt, còn lượng NKT ngày càng tăng lên. NKT không phải là sản phẩm đồng nhất. Các đặc trưng vật lý và hóa học của NKT phụ thuộc vào vị trí địa lý của mỏ, vào sự thành tạo địa chất, nơi NKT tiếp xúc nhiều năm và phụ thuộc vào dạng hydrocarbon được khai thác [44, 46, 50].

Các đặc trưng của NKT cũng có thể thay đổi theo thời gian khai thác mỏ, nhất là khi có sử dụng công nghệ bơm ép sẽ làm thay đổi đặc tính và khối lượng NKT. Vì vậy, NKT sẽ có sự khác biệt rất lớn về đặc tính giữa các mỏ dầu/khí khác nhau, rất khó tìm thấy một sự đồng nhất tuyệt đối [40, 65].1 Cấu tạo các tầng chứa của mỏ dầu Nếu việc xử lý NKT rất tốn kém thì việc quản lý cũng rất phức tạp. Chi phí cho việc xử lý NTND thay đổi theo từng khu vực, ví dụ ở Mỹ 0,05-0,3 USD/thùng, ở Biển Bắc 0,19- 3,4 USD/thùng, thậm chí ở Ba Lan thì con số này lên đến 8 USD/thùng [19, 40, 55]. Từ những lý do kể đến ở trên, việc nghiên cứu, lựa chọn công nghệ xử lý NTND/NKT phù hợp cho hiện tại, tương lai là yêu cầu cấp thiết trong xử lý chất thải, nói riêng, và công 3 tác bảo vệ môi trường, nói chung, của ngành công nghiệp dầu khí.

Việc quản lý và kiểm soát chi phí xử lý NTND/NKT có thể được thực hiện bằng cách lựa chọn phương thức thích hợp để thải bỏ NTND/NKT, hoặc tìm cách tái sử dụng NTND/NKT để mang lại lợi ích cho dự án [21, 52]. Dù lựa chọn phương thức thải bỏ hay tái sử dụng thì NTND/NKT đều phải được xử lý để đảm bảo chất lượng, theo quy định, trước khi xả thải ra môi trường.1 Ảnh hưởng của nước khai thác tới môi trường Mức độ ảnh hưởng môi trường của NKT tùy thuộc vào nơi chúng được tháo thải. Tác động của việc thải NKT ra môi trường còn phụ thuộc vào thành phần vật lý, hóa học, nhiệt độ, nồng độ của các chất hữu cơ, các acid humic hoặc sự hiện diện của các chất nhiễm bẩn hữu cơ khác trong NKT [32, 54]. Các yếu tố gây ra ảnh hưởng tiêu cực khi thải ra môi trường biển phụ thuộc vào thành phần vật lý và hóa học của NKT.

Các ảnh hưởng tiềm năng của NKT đối với các loài thủy sinh như sau [54]: Sự hòa tan của NKT vào môi trường tiếp nhận; Sự sa lắng tức thời và lâu dài; Sự bay hơi của các hydrocarbon có trọng lượng phân tử thấp; Các phản ứng lý-hóa với các loại thủy sinh hiện diện trong nước biển; Các độc tố được hấp thụ vào các hạt vật chất; Phân hủy sinh học các hợp phần hữu cơ thành các hợp phần đơn giản hơn. Với môi trường biển cần phải phân biệt mức độ ảnh hưởng từ NKT giữa vùng nước nông, các vùng ven bờ ngập triều và biển mở [54]. Khi thải NKT ở ven bờ thì môi trường tiếp nhận có thể bao gồm vùng nước nông, vùng bãi triều và các vùng đầm lầy… Rất nhiều nghiên cứu khác nhau đã chỉ ra các ảnh hưởng tiêu cực của việc thải NKT ra môi trường ven bờ thuộc vịnh Mexico, rằng NKT có thể làm nhiễm bẩn trầm tích, những nhiễm bẩn này có liên quan trực tiếp tới khối lượng thải và nồng độ hydrocarbon trong NKT được thải ra [32, 107]. Do những ảnh hưởng tiêu cực của việc thải NKT vào vùng nước nông ven bờ, Cục môi trường Mỹ (EPA) đã cấm thải NKT vào những khu vực này từ năm 1997 [54], ngoại trừ một vài khu vực ven bờ ở vùng Alaska là nơi mực nước khá sâu, dòng chảy mạnh có khả năng hòa tan nhanh [54, 56].

Đối với các hoạt động dầu khí ngoài khơi, các yếu tố ảnh hưởng chính của NKT tới môi trường biển là nồng độ của các hợp chất hóa học trong NKT và các đặc tính của chúng như độ độc, khả năng chịu đựng của sinh vật,. Các yếu tố khác của môi trường biển cũng có thể làm thay đổi mức độ ảnh hưởng của NKT đối với môi trường như chế độ hải văn và các đặc trưng vật lý của môi trường tiếp nhận. Một chất nào đó trong NKT có thể có tính độc nhưng không được hấp thụ hoặc được 4 hấp thụ và tiêu hóa bởi các thủy sinh thì có nghĩa các chất đó không ảnh hưởng đến thủy sinh [32, 109]. Độ độc tức thời của nước khai thác Các nghiên cứu khác nhau đã chỉ ra rằng, độ độc tức thời của NKT đối với sinh vật nhìn chung là thấp và có thể chấp nhận được.

Nếu NKT được thải ở những vùng biển có dòng chảy mạnh, có khả năng pha loãng nhanh, thì sẽ hạn chế các ảnh hưởng bất lợi và mức độ tích tụ sinh học của các cấu tử độc hại trong NKT [36, 54]. Độ độc lâu dài của nước khai thác Hầu hết các nghiên cứu độ độc lâu dài của NKT được Cục môi trường Mỹ (EPA) yêu cầu thực hiện đã chỉ ra rằng, không có bất kỳ độ độc lâu dài đáng kể nào của NKT đối với các nguồn nước. Tuy nhiên, một số quốc gia ở Biển Bắc đã chú ý vào các ảnh hưởng tích tụ của các hóa chất khác nhau hiện diện trong NKT và từ đó đề ra phương cách đặc biệt để kiểm soát độ độc lâu dài của NKT [32, 36].2 Khối lượng nước khai thác Trong công nghiệp dầu khí, NKT chiếm khoảng 90% tổng khối lượng chất thải sản sinh ra trong giai đoạn thăm dò và khai thác dầu khí [25, 65]. Riêng ở Mỹ thì con số này chiếm tới trên 98% [40].

Theo Viện Dầu mỏ Hoa Kỳ (API) có khoảng 18 tỷ thùng NKT đã được sinh ra từ các hoạt động dầu khí trên đất liền tại Mỹ trong năm 1995 (API. Theo John A Veil, Markus G. Puder et al (2007), ước đoán năm 1999 trên toàn thế giới có khoảng 210 triệu thùng NKT được thải ra mỗi ngày, hay 77 tỷ thùng NKT được thải ra trong năm, từ hoạt động dầu khí [56].2 NHŨ TƯƠNG DẦU MỎ Nhũ tương là một hệ chất lỏng không đồng nhất gồm hai chất lỏng không hòa tan vào nhau, trong đó một chất bị phân chia thành những hạt nhỏ hình cầu, phân tán trong chất lỏng thứ hai. Chất lỏng bị phân tán gọi là pha phân tán, chất lỏng thứ hai gọi là pha liên tục.1 Quá trình hình thành và các loại nhũ tương dầu mỏ Hình 1.2 Quá trình hình thành nhũ tương dầu mỏ 5 Trong các dạng nhũ tương của dầu mỏ trong NTND thì dầu có lúc là pha phân tán nhưng cũng có khi là pha liên tục [30, 31].

Những hạt dầu được tạo thành có dạng hình cầu do sức căng bề mặt phân giới buộc chúng phải co lại để giảm diện tích của bề mặt tiếp xúc với nước. Đó là nhũ tương dầu/nước và được quy vào dạng nhũ tương thuận [30]. Nước cũng có thể phân tán vào dầu và được quy vào dạng nhũ tương nghịch [30]. Nhũ tương dầu/nước là đối tượng nghiên cứu của luận án.

Quá trình hình thành nhũ tương dầu mỏ được thể hiện trong hình 1. Hình dáng các loại nhũ tương được biểu diễn trên hình 1.3 Các loại nhũ tương dầu mỏ phổ biến (nước/dầu và dầu/nước (W/O and O/W)) và nhũ tương dầu mỏ ít phổ biến (nước/ dầu/nước (W/O/W)) (nguồn: Schubert, H. 1992 [104]) Nhũ tương đôi khi cũng chuyển đổi trạng thái để tồn tại dưới dạng hỗn hợp. Cũng có thể tồn tại cùng một lúc nhũ tương nước/dầu và dầu/nước như ở giai đoạn đầu hình thành đang còn tồn tại những hạt nước, hay hạt dầu kích thước lớn [18, 81].

Nhưng khi sự xung động trong dòng chảy tăng lên sẽ làm chúng chuyển thành thể siêu nhỏ. Lúc này, nếu như dạng nhũ tương nước/dầu mới được hình thành thì nhũ tương ở dạng “nước trong dầu trong nước” (water in oil in water emulsion) và một loại nhũ tương khác là “dầu trong nước trong dầu” (oil in water in oil) sẽ được hình thành muộn hơn [30]. Theo cách phân loại hệ phân tán dị thể, nhũ tương dầu mỏ được chia thành 3 nhóm chính (hình 1. Hàm lượng pha phân tán (nước) trong môi trường phân tán (dầu mỏ) có thể thay đổi từ vết đến 90-95%.

Nhóm 2: Nhũ thuận, dầu/nước (O/W) Nhũ này tạo thành trong quá trình phá nhũ dầu mỏ, trong quá trình tác động nhiệt hơi nước lên vỉa và trong quá trình xử lý nước thải. Nhũ tương dầu/nước có nhóm ưa nước quay ra ngoài và nhóm kị nước quay vào trong. Do đó, để xử lý nhũ thuận cần sử dụng hệ hóa phẩm có tính ưa nước, có tác dụng kết hợp lôi kéo phần ưa nước khỏi bề mặt hạt dầu tạo điều kiện các hạt dầu kết cụm lại thành khối lớn để nổi lên. 6 Nhóm 3: Nhũ hỗn hợp Nhũ hỗn hợp có thể là nhũ thuận hoặc nhũ nghịch [39], trong đó pha phân tán cũng là nhũ chứa các hạt nhỏ của môi trường phân tán.

Nhũ này có thể xuất hiện khi đồng thời có trong hệ hai chất tạo nhũ có tác động trái ngược nhau. Nhũ loại này đặc trưng bởi hàm lượng tạp chất cơ học cao và rất khó tách [39, 81]. Nhũ hỗn hợp tích tụ trên ranh giới phân pha trong các thiết bị xử lý dầu thô và nước, là nguyên nhân làm gián đoạn các vận hành công nghệ. Trong thực tế, người ta làm sạch định kỳ thiết bị, loại bỏ lớp nhũ tích tụ này vào các bể chứa dầu [81].

Nhũ hỗn hợp được xử lý theo chế độ công nghệ khắt khe hoặc đem đốt. Nhũ tương dầu/nước là đối tượng nghiên cứu của luận án và được chia thành 2 loại: Nhũ tương bền và nhũ tương không bền.