海洋与环境学院李桂菊教授团队在《Chemical Engineering Journal》上发表研究性论文

成果简介

近日，我校海洋与环境学院2024级硕士研究生杨凯为第一作者，李桂菊教授和张志超讲师为通讯作者在工程技术领域国际权威期刊《Chemical Engineering Journal》上发表题为《Perforated electrode electrochemical system for efficient treatment of gas field produced water: Multiphysics simulation and application》的学术论文。

针对气田采出水高含油量、高悬浮物（SS）的特点，该研究提出以“穿孔率”为核心参数的穿孔电极电絮凝技术，采用真实气田采出水为处理对象，考察了两种电极体系不同穿孔率、孔位分布对除油和SS效果的影响。并结合COMSOL Multiphysics平台建立三维多物理场耦合模型，对电场分布及Al³⁺、OH⁻的迁移扩散及油滴聚集行为进行了瞬态模拟。实验表明，“穿孔”可显著提升油和SS的去除效率，污染物去除过程符合一级反应动力学。COMSOL模拟揭示了穿孔结构的强化机理：孔缘区域会诱导显著的电流密度集中效应，增强局部电化学反应强度，并通过电场-传质协同作用强化了电絮凝反应速率。同时进行了现场60天连续运行，以验证该电化学体系长期运行的工程稳定性。结果表明，体系对污染物的去除率稳定保持95%以上，无需额外投加化学药剂，吨水能耗仅为0.8~3 kW・h，采出水处理后符合中国石油天然气集团公司企业标准（QSY01004-2016）气田水回注技术规范中回注水质指标的要求，可用于回注。研究结果为气田采出水高效处理提供了新型电极结构设计思路与理论支撑。

图片摘要

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.178904

编辑：李通  实习编辑：李佳怡