刘百仓教授团队CEJ：威远页岩气采出水中有机物的鉴定、检测和超滤-反渗透处理

四川大学刘百仓教授团队近期于期刊Chemical Engineering Journal（Impact Factor: 10.652）发表题为“威远页岩气采出水中有机物的鉴定、检测和超滤-反渗透处理”的文章。该文章的第一作者为硕士研究生孙玉，通讯作者为刘百仓教授、杨平教授。

研究亮点

1) 我们分析了威远页岩气采出水中（PW）的有机物。

2) ESI FT-ICR MS用于研究PW中的有机化合物。

3) PW中首次报道了二甲基苄胺，二氢吲哚和6-甲基喹啉。

4) UF-RO对二氢吲哚和6-甲基喹啉的去除率为96.3％和100％。

5) UF-RO对二甲基苄胺的去除率较低，为78.3％。

文章简介

压裂返排水和采出水中有机污染物的定量检测，对于设计适当的处理策略和预测与其相关的潜在环境毒性至关重要。我们首先对从中国威远页岩气藏采集的采出水的重要分子量范围的化学品进行了表征。使用超高分辨率（> 10 M）电喷雾电离傅里叶变换离子回旋共振质谱测定质量范围为170–1,000 Da的有机物的分子组成。含氧有机化合物（CHO）是采出水中的主要化合物类型，O₈和O₉类的相对丰度最高。高度不饱和的酚和脂族化合物被确定为主要化合物。在采出水中首次发现了三种低分子量（LMW，<170 da）化合物，二甲基苄胺（dmba），二氢吲哚和6-甲基喹啉，液相色谱和串联质谱测定其浓度分别为137.11μg/ l，5.48μg/ l和0.9μg/ l。采用超滤与反渗透相结合的组合工艺来处理采出水，这三种化学品的去除率分别为78.3％，96.3％和100％。反渗透出水中dmba的浓度为29.75μg/ l，表明即使进行了先进的膜处理，也有可能造成环境风险。这也说明了采出水中的dmba等lmw化学药品值得特别关注。

图1. ESI FT-ICR检测结果显示杂原子化合物的相对丰度。

图2.CHO型化合物（相对丰度> 1％）：碳原子数与DBE之间的关系。气泡大小代表相对丰度。

图3.（a）四川威远页岩区采出水的CHO，CHNO，CHSO化合物的Van Krevelen图。图中的四个区域对应于不同芳香性的化合物。（b）肯德里克质量缺陷（CH₂）图。

图4.高度不饱和和酚类化合物以及（a）CHO和（b）CHN1O分子式的KMD（COO）和氧数分布。分配的公式的比例扩展段和相对丰度通过右侧的颜色栏显示。水平线表示相对丰度高的指定公式（[MH]^-离子）。

原文信息

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.128699

部分作者介绍

第一作者

硕士生：孙玉

通讯作者

刘百仓教授

通讯邮箱：bcliu@scu.edu.cn

课题组网站：www.baicangliu.org