高分子半透膜發展現狀

『壹』 超濾膜的發展前景

在國外，超濾主要應用於飲用水處理，我國則主要用於工業領域的廢水回用，作為反滲透的預處理。在國內水工業市場，超濾技術已在電力、鋼鐵、化工等工業廢水處理領域得到較多應用。
隨著經濟社會發展，大規模廢水處理工程將越來越多，為超濾膜技術開辟了廣闊的市場空間。在國外，已經有很多自來水廠應用超濾技術生產自來水，在國內，由於資金等問題還沒有應用開來。但是隨著國家和地方飲用水標準的修訂以及新規范的出台，超濾技術必將被越來越多的自來水廠所採用。根據水利部《 21世紀中國水供求》分析，2010年後我國將開始進入嚴重的缺水期，而水質污染也逐漸成為我國城市安全供水的最大障礙。城市生活污水處理和中水回用將成為解決未來城市水資源危機的有效途徑之一。因此超濾膜在未來市政污水處理市場將會具有廣闊的市場空間。
工業中空纖纖參數
HM90-2
總長度：1210 中心距：962
直徑：90 活結直徑：DN32
膜絲材質：聚丙烯PP、聚乙烯PE
殼體材質：UPVC
膜絲直徑：外徑0.5mm 、 內徑 0.4mm
過濾方式：內壓式
膜面積（㎡）：16.8㎡；
截留分子量（Dalton）：10000-100000 道爾頓；
初始產水量(t/h)：≥ 1.6 t/h；
自來水、井水設計產水量(t/h)：0.55-0.7 t/h；
地表水設計產水量（t/h）：0.4-0.55 t/h
中水設計產水量（t/h）：0.34-0.4 t/h
原水濁度要求：< 100 NTU
產水SDI值：< 2
產水濁度：<0.2 NTU
TOC去除率：5-40%
>0.2um顆粒去除率：100%（截留分子量80000道爾頓條件下）
大腸桿菌群去除率： 每100ml 水樣中未發現
最大進水壓力： 0.5 Mpa
最大跨膜壓降：0.2 Mpa
建議運行壓降：0.06-0.1Mpa
操作溫度： 5-45℃
適用PH值：1-14
運行模式：全量過濾或錯流過濾

『貳』 誰能給介紹下賽璐玢（是高中生物學的高分子半透膜，字可能不是這么寫的）嗎

它是一種半抄透膜，但是與生物中的有選擇透過性的生物膜又不太一樣
它的半透性是由紙的分子之間的孔徑大小來決定的，而生物膜因為其結構功能關系也可以透過一些大分子
賽璐玢可以透過小分子物質如水、各種氣體分子、無機鹽離子、單糖分子(葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脫氧核糖）等
但是二糖分子（蔗糖、麥芽糖）就不能通過了

『叄』 什麼叫人工腎 試述人工腎的設計依據、基本結構、適應症、工作原理及其臨床應用。

人工腎

時間：2011-03-06 15:56:09 來源： 作者：

人工腎(artificial kindney)是一種替代腎臟功能 的裝置，主要用於治療腎功能衰竭和尿毒症。它將血 液引出體外，利用透析、過濾、吸附和膜分離等原理 排出體內過剩的含氮化合物、新陳代謝產物或愈量葯 物等，以調節水和電解質平衡，然後再將凈化的血液 引回體內。人工腎是目前臨床廣泛使用，療效顯著的 一種人工器官。 早在19世紀中葉就有用透析法除去血中尿素的設 想。1913年Abel等用火棉膠膜製成管狀透析裝置進行 了動物透析實驗。1943年Kolff等首次將轉鼓型人工腎 用於臨床，獲得成功，開創了人工腎治療腎功能衰竭患者 的歷史。1960年，Quiton等用聚四氟乙烯一硅橡膠製成 第一個動、靜脈血液短路導管(A-V外瘺)用於臨床，此後 又相繼研製出平板型人工腎、蟠管型人工腎和空心纖維 人工腎，並研製成功完善的人I腎監護系統，為透析患者 長期存活提供了條件。 除血液透析外，近10年來還開發了血液濾過、血液灌 流和腹膜透析等新的人工腎技術，並進行了建立患者一人 工腎系統數學模型的工作，以便估算患者接受人工腎治 療的時間及指導最佳化療方案的設計。 人工腎的基本結構包括血液凈化器、液體供給系統 和自動監視裝置三個部分。 血液凈化器血液凈化器是人工腎的核心。依據 不同的工作原理可分為透析型、濾過型和吸附型3種 類型。 (1)透析類血液凈化器（簡稱透析器）：是利用透析 膜兩邊液體濃度平衡原理製成。當膜兩側溶質濃度不同 時，跨膜產生一定的滲透壓差，溶質由濃度高一側經膜向 濃度低一側擴散；水分（或溶劑）則從低濃度一側向高濃 度一側滲透，最後達到動態平衡。透析器利用一層合成 的高分子半透膜隔開患者的血液與特製的透析液，通過 擴散作用除去患者血液中的某些代謝廢物和毒物，並保 持患者水和電解質的平衡。 臨床使用的透析膜主要有3種類型。①盤管型透析 器：又稱Kolff型透析器，將透析膜製成細管狀，長5- lOm，繞在特製的網架上。透析時血液在透析膜管內流 動，透析液在管外沿網架流動，透析面積在0.8―1.2m2 左右。最早使用的雙盤管型，因預充血量大，流體阻力太 而被淘汰。近來發展了小容量盤管型透析器，應用正壓 透析。②平板型透析器：KiiJ於1960年研製標准平板透 析器，它用聚丙烯板製成帶槽支承板，板間鋪放兩張半透 膜，血液流經兩膜間，透析液在膜板間流動，透析面積 1 m2左右，可反覆使用。但體積大、操作繁雜、消毒不嚴 密。近年發展成固定式多層小平板透析器，體積小，透析 面積大(1．O一1.8m2)，預充血量在lOOml以下，經嚴格消 毒，安全可靠。③空心纖維型透析器：是目前國外臨床 主要使用的一種血液凈化器。它由內徑為200 pm．壁厚 30 pm左右的高分子材料製成的空心絲1.0-1.5萬根 束在一起，裝入長20cm，直徑7 cm左右的圓筒形有機玻 璃容器中製成，透析面積1―1.5稈，預充血量lOOml左 右。嚴格消毒，安全可靠，用後須棄去。近期，臨床改進 了清潔消毒方法，可重復使用。 (2)濾過型血液凈化器（簡稱濾過器）：是利用微 孔膜壓力梯度作用下產生溶液的流體力學滲透的原理 製成。流體中的顆粒或溶質分子與膜孔的相對大小是 分離的關鍵。當流體中的顆粒或溶質分子比膜的孔徑 小時，在壓力差作用下將隨流體積透過膜；反之則被擋 住。濾過器以除水性能優異、對代謝廢物中的中等分 子量物質去陳性能高為主要特點，這是透析器所不能 達到的。 (3)吸附型血液凈化器（簡稱灌流器）：是利用分離 色譜的原理製成。當血液流經不同孔徑和不同孔徑分布 的固體吸附劑表面，由於物理作用（范德華力）和化學作 用（化學鍵合力）而使代謝廢物和毒物被吸附劑吸附，達 到清除目的。這種直接血液灌流的方法對於愈量葯物中 毒的治療效果好；目前仍不能糾正水和電解質失調。 液體供給系統對於不同類型的血液凈化器，由於 供液的種類不同，採用不同的液體供給系統。透析型人 工腎的液體供給系統由透析液循環裝置和透析液供應裝 置兩部分組成。透析液的循環一般由循環泵推動；透析 液供應由比例泵自動將濃縮透析液按比例稀釋供給透析 器使用。在大型透析中心，上述工作由集中的供液裝置 完成。濾過型人工腎的液體供給系統根據血液濾過時超 濾液量多少，用相應的等滲電解質液進行補償，以達到體 液的生理平衡。它由濾液計量裝置與等滲液反饋供給裝 置兩部分組成。 自動監視裝置為保證血液凈化器中血液和供液系 統的正常循環，人工腎都具備自動監護裝置，對溫度、負 壓、供液流量進行自動控制與調節，對動、靜脈壓，濃度和 漏血等自動監視。人工腎在治療過程中一旦出現異常情 況，立即自動報警，並能切斷電路，以而增加了人工腎的 安全性。大型透析中心還設有中央監視台，統一監視各 台人工腎的運行。 人工腎的臨床應用 由於人工腎安全可靠，療效顯 著，故已被廣泛地用於臨床，透析中心也普遍建立。 (1)可有效地排除人體代謝廢物，緩解由於代謝廢 物累積而造成的病理生理變化，就尿素的清除而言，一次 有效地透析4-6h，可使血漿中尿素值降低50%- 70%，連續透析可使其穩定於較低的水平。 (2)能有效地調節電解質平衡。有些因水代謝失調 及由其導致的電解質失調均可用人工腎得到調節。 (3)可有效地排除體內瀦留的水分，使患者的血壓 增高、肺水腫和心力衰竭等症狀得到明顯改善。 人工腎治療的適應證①急性腎功能衰竭：血鉀高 於6. Ommol／L．血尿素氮迅速上升，每日10.7mmol／L (30mg／dl)或超過35. 7mmol／L(lOOmg／dl)o②慢性 腎功能衰竭：適用於血液尿素氮超過35.7mmol／L (lOOmg／dl)；內生肌酐清除率低於lOml／min。③葯物 中毒：如巴比妥類、甲喹酮、甲丙氨酯、海洛因、非那西丁、 環磷醯胺等。④急性肝功能衰竭：某些自身免疫性疾病 （如牛皮癬），嚴重的精神分裂症以及非終末期心力衰竭 和急性肺水腫的急救等。 人工腎治療是一種急救措施，沒有絕對的禁忌證。 但是為了保證人工腎治療的安全有效，對於休克或低血 壓、顯著的心臟擴大並伴有心肌嚴重受損、嚴重心律失 常、嚴重出血症狀、嚴重糖尿病和腦溢血等患者，暫不宜 進行人工腎治療。 急性腎功鈍衰竭透析時，出現的不良反應及並發症 不多；慢性腎功能衰竭患者長期透析時，並發症及不良反 應較多。並發症的主要表現有以下幾種。①少尿：透析 後經常發生少尿，尿量可減少1／2或l／3以上，一般發生在 每次透析後l-3d內，以後逐漸增加。②溶血：當透 析液滲透壓低、管道及透析器清洗不足、消毒液殘留、血 泵使用不當等情況下，易發生溶血。③發熱：透析早期 寒顫繼而高熱，此與人工腎消毒滅菌不嚴、清洗不凈有 關，也可能與預沖液較快進人體內而引起輸血反應等有 關。④心血管系統並發症：比較常見，是慢性腎功能衰 竭患者死亡的重要原因之一。如透析脫水過多、過快，以 及低鈉透析等因素可能引起低血壓、心包炎、高鉀血症、 高脂血症和嚴重心律失常等，導致心臟擴大和心力衰竭。 ⑤感染：由於長期人工腎治療的患者免疫功能低下，易 導致動、靜脈外瘺，肺部及尿路感染，敗血症和肝炎等。 ⑥貧血：透析引起的營養障礙和腎功能衰竭都可導致貧 血。⑦鈣代謝異常及內分泌系統功能紊亂等。 人工腎是近年來發展較快的一種人工器官，由於它 具有良好的治療效果和繼續擴大使用領域的潛力，人們 將繼續重視人工腎技術的應用和開發，特別是加強人工 腎新材料的研究；加強透析液用水的精製，營養液朴充透 析，正壓式透析，吸附透析法和血漿分離法等新技術的開 發；聯合濾過、透析技術和血漿分離一吸附技術的應用；患 者一人工腎系統的進一步完善；由電子計算機進行數據采』 集和自動控制的大型人工腎中心的建立；新的植入式人 工腎的設計和使用等等。

『肆』 半透膜能想濾紙一樣用么

你很善於思考，這是好現象。但你需要理清你的思路：「就是一專邊是膠體 一邊是屬空氣 然後 用漏斗 把水過濾到燒杯里」這句話怎麼理解？既然說膠體和空氣，怎麼又說到水去了？
濾紙一般用於分離固體和液體混合物，由於它有一定強度，但韌性較差，所以需要用漏斗。
半透膜用於分離溶液和膠體。由於它有較強的韌性，且需要利用濃度滲透讓膠體中的小分子或離子擴散進入水中，所以一般將其做成半透膜袋。
有一個很有趣的實驗，用高分子半透膜（允許O2透過，而不允許水分子通過）做成一個鳥籠，裡面放入一隻鳥，然後把籠子浸入水中，鳥兒可以正常生存。

『伍』 求一篇有關膜分離技術的論文。。2000字以上。。急用！！

膜分離技術是用半透膜作為選擇障礙層、在膜的兩側存在一定量的能量差作為動力，允許某些組分透過而保留混合物中其他組分，各組分透過膜的遷移率不同，從而達到分離目的的技術。 膜是具有選擇性分離功能的材料。利用膜的選擇性分離實現料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過程稱作膜分離。它與傳統過濾的不同在於，膜可以在分子范圍內進行分離，並且這過程是一種物理過程，不需發生相的變化和添加助劑。膜的孔徑一般為微米級，依據其孔徑的不同（或稱為截留分子量），可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜，根據材料的不同，可分為無機膜和有機膜，無機膜主要還只有微濾級別的膜，主要是陶瓷膜和金屬膜。有機膜是由高分子材料做成的，如醋酸纖維素、芳香族聚醯胺、聚醚碸、聚氟聚合物等等。 膜分離是在20世紀初出現，20世紀60年代後迅速崛起的一門分離新技術。膜分離技術由於兼有分離、濃縮、純化和精製的功能，又有高效、節能、環保、分子級過濾及過濾過程簡單、易於控制等特徵，因此，目前已廣泛應用於食品、醫葯、生物、環保、化工、冶金、能源、石油、水處理、電子、仿生等領域，產生了巨大的經濟效益和社會效益，已成為當今分離科學中最重要的手段之一。 膜是具有選擇性分離功能的材料。利用膜的選擇性分離實現料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過程稱作膜分離。它與傳統過濾的不同在於，膜可以在分子范圍內進行分離，並且這過程是一種物理過程，不需發生相的變化和添加助劑。膜的孔徑一般為微米級，依據其孔徑的不同（或稱為截留分子量），可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜，根據材料的不同，可分為無機膜和有機膜，無機膜主要還只有微濾級別的膜，主要是陶瓷膜和金屬膜。有機膜是由高分子材料做成的，如醋酸纖維素、芳香族聚醯胺、聚醚碸、聚氟聚合物等等。 膜分離優點 在常溫下進行 有效成分損失極少，特別適用於熱敏性物質，如抗生素等醫葯、果汁、酶、蛋白的分離與濃縮 無相態變化 保持原有的風味，能耗極低，其費用約為蒸發濃縮或冷凍濃縮的1/3-1/8 無化學變化 典型的物理分離過程，不用化學試劑和添加劑，產品不受污染 選擇性好 可在分子級內進行物質分離，具有普遍濾材無法取代的卓越性能 適應性強 處理規模可大可小，可以連續也可以間隙進行，工藝簡單，操作方便，易於自動化 膜分離技術發展史、現狀 發展史 膜在大自然中，特別是在生物體內是廣泛存在的，但我們人類對它的認識、利用、模擬直至現在人工合成的歷史過程卻是漫長而曲折的。我國膜科學技術的發展是從1958年研究離子交換膜開始的。60年代進入開創階段。1965年著手反滲透的探索，1967年開始的全國海水淡化會戰，大大促進了我國膜科技的發展。70年代進入開發階段。這時期，微濾、電滲析、反滲透和超濾等各種膜和組器件都相繼研究開發出來，80年代跨入了推廣應用階段。80年代又是氣體分離和其他新膜開發階段。 現狀 隨著我國膜科學技術的發展，相應的學術、技術團體也相繼成立。她們的成立為規范膜行業的標准、促進膜行業的發展起著舉足輕重的作用。半個世紀以來，膜分離完成了從實驗室到大規模工業應用的轉變，成為一項高效節能的新型分離技術。1925年以來，差不多每十年就有一項新的膜過程在工業上得到應用。 由於膜分離技術本身具有的優越性能，故膜過程現在已經得到世界各國的普遍重視。在能源緊張、資源短缺、生態環境惡化的今天，產業界和科技界把膜過程視為二十一世紀工業技術改造中的一項極為重要的新技術。曾有專家指出：誰掌握了膜技術誰就掌握了化學工業的明天。 80年代以來我國膜技術跨入應用階段，同時也是新膜過程的開發階段。在這一時期，膜技術在食品加工、海水淡化、純水、超純水制備、醫葯、生物、環保等領域得到了較大規模的開發和應用。並且，在這一時期，國家重點科技攻關項目和自然科學基金中也都有了膜的課題。 目前，這一潛力巨大的新興行業正在以蓬勃的激情挑戰市場，為眾多的企業帶來了較為顯著的經濟效益、社會效益和環境效益。 常用的膜分離過程 微濾 鑒於微孔濾膜的分離特徵，微孔濾膜的應用范圍主要是從氣相和液相中截留微粒、細菌以及其他污染物，以達到凈化、分離、濃縮的目的。 具體涉及領域主要有：醫葯工業、食品工業（明膠、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等）、高純水、城市污水、工業廢水、飲用水、生物技術、生物發酵等。 超濾 早期的工業超濾應用於廢水和污水處理。三十多年來，隨著超濾技術的發展，如今超濾技術已經涉及食品加工、飲料工業、醫葯工業、生物制劑、中葯制劑、臨床醫學、印染廢水、食品工業廢水處理、資源回收、環境工程等眾多領域。 納濾 納濾的主要應用領域涉及：食品工業、植物深加工、飲料工業、農產品深加工、生物醫葯、生物發酵、精細化工、環保工業…… 反滲透 由於反滲透分離技術的先進、高效和節能的特點，在國民經濟各個部門都得到了廣泛的應用，主要應用於水處理和熱敏感性物質的濃縮，主要應用領域包括以下：食品工業、牛奶工業、飲料工業、植物（農產品）深加工、生物醫葯、生物發酵、制備飲用水、純水、超純水、海水、苦鹹水淡化、電力、電子、半導體工業用水、醫葯行業工藝用水、制劑用水、注射用水、無菌無熱源純水、食品飲料工業、化工及其它工業的工藝用水、鍋爐用水、洗滌用水及冷卻用水 他 除了以上四種常用的膜分離過程，另外還有滲析、控制釋放、膜感測器、膜法氣體分離等。

『陸』 萬能的度友 有誰能幫幫我談談 對超濾膜的認識和了解。（越多越好） 誰能談談啊 100分獎勵

超濾膜是一種用於超濾過程能將一定大小的高分子膠體或懸浮顆粒從溶液中分離出來的高分子半透膜。 以壓力為驅動力，膜孔徑為1～100nm，屬非對稱性膜類型。孔密度約10/cm，操作壓力差為100～1000kPa，適用於脫除膠體級微粒和大分子，能分離濃度小於10%的溶液。

1. 超濾膜結構

這種高分子聚合膜具有不對稱的微孔結構，分為兩層：上層為功能層，具有緻密微孔和攔截大分子的功能，其孔徑為1～20nm；下層具有大通孔結構的支撐層，起增大膜強度的作用。

功能層較薄，透水通量大。一般先製成管式、板面式、卷式、毛細管式等各種型的組件，然後組裝多個組件在一起應用，以增大過濾面積。膜的超濾過程在本質上是機械篩濾過程，膜表面孔隙的大小是最主要的控制因素。超過濾膜能分離的溶質(高分子或溶體)為1～30nm大小的分子，它排斥的物質除膜的特性外，還與物質分子的形狀、大小、柔度及操作條件等有關。早期的超濾膜用玻璃紙、硝酸纖維膜等。

2. 超濾膜製作材料

通常由各種高分子材料製成，如醋酸纖維素類、醋酸纖維素酯類、聚乙烯類、聚碸類、聚醯胺類以及芳香族聚合物類等。

3. 超濾膜性能表徵

性能用純水透水率平方米·小時和截留分子量和截留百分率表示。純水透過率越大越好，截留率一般要求>99%。高質量的超濾膜孔密度很大，孔徑分布很窄。

4. 超濾膜應用領域

超濾膜已廣泛用於工業廢水和工藝水的深度處理，如化工、食品和醫葯工業中大分子物質的濃縮、純化和分離，生物溶液的除菌，印染廢水中染料的分離，石油化工廢水中回收甘油，照相化學廢水中回收銀以及超純水的制備等。此外，還可用於污泥濃縮脫水等。

『柒』 一種新型氣測錄井系統設計與開發

張 衛 陸黃生

（中國石化石油工程技術研究院，北京 100101）

摘 要 針對鑽井液氣測錄井脫氣不定量、分析成分少的問題，設計了一種新型的鑽井液油氣分析系統。系統脫氣單元採用半透膜分離原理，脫氣器可直接插入鑽井液中提取分析成分，擺脫了傳統電動脫氣方式定量化弱的局限；系統分析單元採用了MEMS微型色譜，縮小了體積，擴展了在線分析的組分范圍，可在線分析鑽井液中油氣成分。現場實驗證明新型鑽井液油氣分析系統提高了油氣檢測的定量性和評價的准確性。

關鍵詞 鑽井液 油氣 分析 半透膜 在線色譜

Development of a New Kind of Gas logging System

ZHANG Wei，LU Huangsheng

（Research Institute of Petroleum Engineering，SINOPEC，Beijing 100101，China）

Abstract In light of non－quantitative degasification and few components for analysis in current traditional gas logging，a new type of gas logging system developed.The system adopts the semi－permeable membrane separation principle to make a pertinent degasification of hydrocarbon gases.The degasser can be inserted directly into drilling fluid to extract the analysis component.The analysis component of the system adopts the method of online －GC technology.The wellsite test showed that the new system can raise the level of gas logging and improve the assessment exactness of oil and gas.

Key words drilling fluid；oil－gas；analysis；semi－permeable membrane；online chromatogram

油氣勘探鑽井過程中，地層輕烴含量直接關聯著地層油氣儲量^［1］，傳統測定方法是將鑽井液引入脫氣器中進行攪拌脫氣，分離出輕烴氣體，再將其送入在線氣相色譜進行分析，從而得到鑽井液中的輕烴含量^［2］。這種測定方法脫氣不定量、檢測不連續、信號延遲時間長，制約了氣測錄井服務質量。

本文結合國外氣測錄井行業的發展趨勢^［3～7］，提出了一種測定鑽井液中輕烴含量的新方法，在此基礎上開發了新型氣測系統。

1 系統原理

系統的結構原理如圖1所示，分為樣品脫氣環節、樣品處理環節、分析檢測環節和評價解釋環節。鑽頭在鑽開地層後，井下油氣被鑽井液從井下循環到地面，脫氣環節中的半透膜脫氣器直接插入泥漿中，通過它把鑽井液中的烴類油氣定量提取出來；提取出來的樣品進入樣品處理環節，進行脫水、乾燥、穩壓、穩流處理；之後樣品進入分析檢測環節，通過在線的分析儀器將烴類樣品成分檢測出來；隨後氣體樣品排出系統，檢測的信息進入評價解釋環節，通過工作站完成樣品標定、數據處理和油氣水的評價。

圖1 油氣檢測系統原理

新型氣測系統與常規氣測錄井系統分離—檢測—評價的功能流程基本一致，但關鍵功能的實現手段有著顯著區別。新型氣測系統對脫氣和氣體檢測兩個關鍵環節進行了重新設計，新設計的系統脫氣環節使用插入式半透膜定量脫氣替代了傳統的電動脫氣，而新的氣體檢測環節將油氣分析范圍由常規系統的C₁—C₅擴展到C₁—C₈，並包括苯和甲苯。

2 技術關鍵

2.1 半透膜脫氣器設計

樣品脫氣要充分考慮鑽井液中烴類氣體的模態變化和鑽井液的循環工藝。首先要讓鑽井液盡量少接觸空氣，其次是減少因為鑽井液的流量、溫度等因素變化造成的影響。綜合各種樣品萃取的利弊，選用半透膜方式脫氣具有很好的針對性。

半透膜是由高分子聚合物材料制備的薄膜，其具有選擇性透過功能，可針對性地分離液體中特定組分，在化工分離工程中應用廣泛。目前Schlumberger 、Halliburton等公司正應用半透膜分離技術開展研究，並取得了一定成果。適合鑽井液油氣脫出的半透膜應只允許檢測所需的烴類及苯類分子以氣體狀態通過，並完全禁止泥漿通過，以保護後續檢測單元。利用半透膜從鑽井液中直接分離組分的原理如圖2所示。

圖2 半透膜工作原理

在膜的內外兩側，由於烴類組分存在不同的滲透壓力，使鑽井液中的烴類氣體穿過半透膜，並以氣體的形式通過載氣輸送至氣相色譜儀等檢測儀器進行分析，達到分離—檢測的目的。利用半透膜作為定量分析手段，檢測結果能夠真實反映鑽遇地層流體的油氣組成比例及性質。

由於半透膜需直接接觸鑽井液進行油氣組分分離，其工作環境惡劣，並且工作溫度高，普通膜材料難以達到要求，因此半透膜選擇上既要保證油氣組分透過，又要重點考慮膜的強度和耐溫性。初步選擇PE（聚乙烯）、PTFE（聚四氟乙烯）及PDMS（硅橡膠）為膜材料，通過化學聚合反應制備了中空纖維聚合物復合膜。PE膜在實驗溫度為40℃、80℃時無檢測信號，在溫度升至100℃時熔化，耐溫性能差。PTFE膜在40℃、80℃ 、100℃、120℃有檢測信號，但檢測信號很小，說明PTFE的透過性不好。PDMS膜在溫度高於50℃時的譜圖均有信號。因此，選用PDMS膜作為鑽井液中輕烴氣體的分離膜。通過性能測試，制備的PDMS復合半透膜強度、耐溫性及透過性適合鑽井液泥漿工作條件，脫出油氣組分能夠滿足後續檢測單元需求。表1為PDMS復合膜對氣體組分的滲透系數。

表1 氣體組分的PDMS膜滲透系數

考慮到鑽井液的化學性質及惡劣的工作環境，半透膜脫氣器封裝採用了圖3所示的設計結構，脫氣器整體為全不銹鋼插頭式，長度為15cm，使用的中空纖維膜膜管外徑為0.8mm，內徑為0.5mm，中空纖維膜覆蓋部分即有效探頭長度為10cm，中空纖維膜置於探頭表面的凹槽內，凹槽起到一定的保護和固定作用。脫氣器內置溫度計凹洞介面，插入熱電阻即可在執行測量任務的同時監控溫度，幫助校正半透膜的滲透效率。

圖3 鑽井液半透膜脫氣器結構

2.2 在線油氣分析單元設計

氣體檢測單元是系統核心模塊之一。傳統的氣體檢測一般採用FID ＋色譜的檢測方式，使用氫火焰離子化檢測器需要配備氫氣和氧氣，這樣既增加了氣相色譜儀的使用成本，而且使用氫氣具有一定的危險性。儀器房一般離脫氣環節幾十米遠，樣品氣輸送存在滯後的問題且受溫度影響。因此新氣測系統設計關鍵是解決樣品快速分析問題、樣品氣輸送問題。同時，儀器也要體積較小，可以現場安裝。

本文設計繼續選用了在線氣相色譜分析原理，但是在儀器上選用了Agilent的490 Micro GC攜帶型氣相色譜儀。490 Micro GC使用的微型熱導檢測器（μTCD）比傳統的熱導檢測器靈敏度高10倍，能夠精確地分析出項目所需要參考的指標氣體，整個系統具有速度快、便攜、適應野外工作的優點。

本設計主要是規劃了在線色譜的分析流程和優化了色譜柱的性能。在線色譜的分析採用模塊化組合，設計了雙分析通道，為了克服C₅之後樣品液化的問題，在進樣口、色譜柱、檢測器都進行了保溫設計，以保證樣品分析的准確性。每個通道流程如圖4所示。

圖4 檢測通道原理

氣體檢測可同時進行兩個通道樣品分析，每個通道包括微電子氣體控制（EGC）、進樣器（Injector，包括樣品加熱裝置和樣品定量管）、氣體分離柱（Column）、微熱導檢測器（μTCD）。色譜柱選用不同填料用於不同成分的針對性分析，以提高分析實效及精度。其中分離柱一採用10m PoraPLOT Q色譜柱，用於分析CH₄；分離柱二採用8m Sil 5CB色譜柱，用於分析高碳數烴類及苯類。色譜柱類型及系統運行參數見表2。

表2 通道類型及參數

由於設備氣路比較精密，在設計中採用乾燥過濾器對樣品氣進行乾燥、過濾，過濾器採用5μm粉末冶金過濾片，另外本身色譜儀配有一個專用的可換過濾器作為最後的凈化保證。為保證樣品氣輸送的定量，保障後續檢測單元測量精度，樣品氣流量使用質量流量閥定量控制。

2.3 系統軟體設計

系統軟體設計採用模塊化設計，設計語言採用C^＃完成，軟體主要功能為實現數據的實時採集、分析和解釋評價，並將成果進行數據或圖形輸出。此系統功能模塊包括控制模塊、數據採集、顯示模塊、解釋模塊、模板建立、數據管理、成果輸出等。整體架構如圖5所示。此外，軟體可以實現與綜合錄井儀的通訊，將採集的氣體成分數據送到綜合錄井儀中，也可以將綜合錄井儀的參數提取到工作站，單獨進行油氣分析及解釋。

圖5 軟體功能架構圖

3 實驗與指標

3.1 現場實驗

2011年9月，新型氣測系統在中國石化中原油田胡XXX井和衛XXX井分別進行了現場氣測錄井測試。整套系統在胡XXX井連續進行了251h、281m進尺的錄氣測錄井工作。在衛XXX井，系統連續進行了223h、1012m進尺的氣測錄井。同時由於衛XXX井在鑽井過程中進行了混油鑽進，系統完成了在混油狀態下的氣測錄井測試。

整個測試期間，系統整體工作性能穩定，C₁—C₈的檢測周期小於90s（圖6），在鑽井液混油的狀態下，氣測異常發現率為100％。現場測試證明了系統工作的可靠性，獲得了現場第一手的數據。

圖6 現場色譜分析

3.2 系統指標

新型鑽井液油氣含量檢測系統的技術指標如表3所示。

表3 新型氣測系統技術指標

4 結束語

新型氣測錄井系統使用膜分離脫氣和多通道檢測，具有檢測范圍擴大、定量化程度高、檢測周期快速的優點。系統整體運行正常，現場實驗達到了預期設計目的。系統的開發研製對提高油氣評價的准確性，解決弱油氣儲藏發現的難題有著重要意義。

參考文獻

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『捌』 膜分離的歷史前景

你要問的是發展前景吧。膜分離技術是指在分子水平上不同粒徑分子的混專合物在通過半透屬膜時，實現選擇性分離的技術，在飲用水凈化、工業用水處理，食品、飲料用水凈化、除菌，生物活性物質回收、精製等方面得到廣泛應用，並迅速推廣到紡織、化工、電力、食品、冶金、石油、機械、生物、制葯、發酵等各個領域。分離膜因其獨特的結構和性能，在環境保護和水資源再生方面異軍突起，在環境工程，特別是廢水處理和中水回用方面有著廣泛的應用前景。

『玖』 高分子半透膜

要考慮一下分子的大小，如果存在比較明顯的差異的話才可能。