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共有记录91条1 改性聚四氟乙烯膜在油田含油污水处理中的动电现象 蔺爱国 石油学报(石油加工) 2007/06 2 高浓度含氟含油污水处理 徐波 内蒙古科技与经济 2007/21 3 玻璃钢罐应用于含油污水处理站 戴颂周 油气田地面工程 2007/11 4 含油污水处理自动化技术 王向阳 油气田地面工程 2007/11 5 叶轮气浮机在含油污水处理中的应用 于振民 工业水处理 2007/09 6 含油污水处理中回收水池的设计 满秀红 油气田地面工程 2007/07 7 国内油田含油污水处理现状与展望 陈斌 科技信息(科学教研) 2007/17 8 含油污水处理技术 李波 辽宁化工 2007/01 9 克拉玛依油田高含硫含油污水处理技术试验研究 李凡修 石油天然气学报(江汉石油学院学报) 2006/06 10 化学助剂对含油污水处理效果的影响研究 郭春昱 石油规划设计 2006/05 11 塔中联合站含油污水处理 王钦平 油气田地面工程 2006/07 12 用于含油污水处理的气浮旋流耦合技术研究 白志山 环境污染治理技术与设备 2006/08 13 连铸机含油污水处理新工艺及其应用 葛平 工业水处理 2006/06 14 浅析含油污水处理工程改造 白生禄 铁道劳动安全卫生与环保 2006/03 15 油轮压舱含油污水处理技术分析 王兰菊 石油化工环境保护 2006/01 16 油田含油污水处理中膜技术的研究与应用 陈兰 精细石油化工进展 2006/02 17 连铸含油污水处理新工艺的研究 潘冠英 工业水处理 2006/03 18 膜分离技术在油田含油污水处理中的应用研究进展 蔺爱国 工业水处理 2006/01 19 电气浮含油污水处理工艺工业性试验研究 张登庆 环境污染治理技术与设备 2005/11 20 铁路某机务段含油污水处理站改造工程的技术措施 朱立鹏 地下工程与隧道 2005/04 含油污水处理技术摘 要: 介绍常用的含油废水处理技术的原理、特点及其除油设备,综述含油污水的处理方法。关 键 词: 含油废水; 技术; 污水处理方法含油污水的产量大,涉及的范围广,例如石油开采、石油炼制、石油化工、油品贮运、油轮事故、轮船航运、车辆清洗、机械制造、食品加工等过程中均会产生含油污水。油污染作为一种常见的污染,对环境保护和生态平衡危害极大。当今油水分离技术较多,常用的方法有重力分离法、空气浮选法、粗粒化法、过滤法、吸附法、超声波法等技术,并且新的除油技术还在不断的研发中。本文从除油器的原理及方法方面加以介绍。1 重力分离法重力分离法是典型的初级处理方法,是利用油和水的密度差及油和水的不相溶性,在静止或流动状态下实现油珠、悬浮物与水分离。分散在水中的油珠在浮力作用下缓慢上浮、分层,油珠上浮速度取决于油珠颗粒的大小,油与水的密度差,流动状态及流体的粘度。它们之间的关系可用stokes 和Newton 等定律来描述。1. 1 横向流除油器[1 ]横向流含油污水除油设备是在斜板除油器的基础上发展起来的,它由含油污水的聚结区和分离区两部分组成。含油污水首先经过交叉板型的聚结器,使小分散油珠聚并成大油珠,小颗粒固体物质絮凝成大颗粒,然后聚结长大的油珠和固体物质通过具有独特通道的横向流分离板区,而从水中分离出来。在进行油水、固体物质分离的同时,还可以进行气体(天然气) 的分离。1. 2 波纹板聚结油水分离器[2 ]波纹板除油原理主要是利用油、水的密度差,使油珠浮集在板的波峰处而分离去除,其关键是在于借助哈真浅池沉淀原理,制成波纹板变间距变水流流线,过水断面是变化的,水流呈扩散、收缩状态交替流动,产生了脉动(正弦) 水流,使油珠之间增加了碰撞机率,促使小油珠变大,加快油珠的上浮速度,达到油水分离的目的。1. 3 聚集型油水分离器[3 ]奥地利费雷公司在世界上率先开发了CPS一体化波纹板式重力加速聚集型油水分离器。该波形板是费雷公司的专利产品,以聚丙烯为基础材料,内含多种添加剂,使其具有亲油而不粘油、抗老化是特点。波纹板一块一块地叠加起来的,间距一般为6 mm(当水中悬浮物含量较高时,可采用间距12 mm 的设计) 。1. 4 高效仰角式游离水分离器[4 ]将卧式和立式游离水分离器相结合,采用仰角设计,克服了立式容器内油水界面覆盖面积小和卧式容器油水界面与水出口距离短,分离时间不充分的缺点。来液进口位于管式容器的上行端,水中油珠能聚结并爬高上行至顶端油出口,而水下沉至底端水出口排出。该设备仰角小于12°,长18. 3 m ,直径为1 372 mm和914 mm两种规格。2 过滤法过滤法是将废水通过设有孔眼的装置或通过由某种颗粒介质组成的滤层,利用其截留、筛分、惯性碰撞等作用使废水中的悬浮物和油分等有害物质得以去除。常用的过滤方法有3 种:分层过滤、隔膜过滤和纤维介质过滤。膜过滤法又称为膜分离法[5 ] ,是利用微孔膜将油珠和表面活性剂截留,主要用于除去乳化油和某些溶解油。滤膜包括超滤膜、反渗透膜和混合滤膜等。膜材料包括有机膜和无机膜两种,常见的有机膜有醋酸纤维膜、聚砜膜、聚丙烯膜等,常用的无机膜有陶瓷膜、氧化铝、氧化钴、氧化钛等。乳化油处于稳定状态,用物理方法或者化学方法很难将其分离。随着膜科学的飞速发展,膜过程处理乳化油污水已逐步被人们接受并在工业中应用。3 离心分离法离心分离法是使装有含油废水的容器高速旋转,形成离心力场,因固体颗粒、油珠与废水的密度不同,受到的离心力也不同,达到从废水中去除固体颗粒、油珠的方法。常用的设备是水力旋流分离器。旋流分离器在液固分离方面的应用始于19 世纪40 年代,现在较为成熟,但在油/ 水分离领域的研究要晚得多。虽然液固分离与液液分离的基本原理相同,但二者设备的几何结构却差别较大。脱油型旋流分离器起源于英国。从20 世纪60 年代末开始,由英国南安普顿大学MartinThe w 教授领导的多相流与机械分离研究室开始水中除油旋流分离器的研究,发明了双锥双入口型液- 液旋流分离器。在试验过程中取得满意效果。随后,Young GAB 等人设计出的与双锥型旋流器具有相同分离性能但处理量要高出1 倍的单锥型旋流分离器。经过几何优化设计,Conoco 公司提出了K型旋流分离器,对于直径小于10μm的油滴分离性能提高更加明显。由于旋流分离器具有许多独特的优点,旋流脱油技术在发达国家含油废水处理特别是在海上石油开采平台上已成为不可替代的标准设备。4 浮选法浮选法,又称气浮法,是国内外正在深入研究与不断推广的一种水处理技术。该法是在水中通入空气或其他气体产生微细气泡,使水中的一些细小悬浮油珠及固体颗粒附着在气泡上,随气泡一起上浮到水面形成浮渣(含油泡沫层) ,然后使用适当的撇油器将油撇去。该法主要用于处理隔油池处理后残留于水中粒经为10～60μm 的分散油、乳化油及细小的悬浮固体物,出水的含油质量浓度可降至20～30 mg/ L 。根据产生气泡的方式不同,气浮法又分为加压气浮、鼓气气浮、电解气浮等,其中应用最多的是加压溶气气浮法。5 生物氧化法生物氧化法是利用微生物的生物化学作用使废水得到净化的一种方法。油类是一种烃类有机物,可以利用微生物的新陈代谢等生命活动将其分解为二氧化碳和水。含油废水中的有机物多以溶解态和乳化态,BOD5 较高,利于生物的氧化作用。对于含油质量浓度在30～50 mg/ L 以下、同时还含有其他可生物降解的有害物质的废水,常用生化法处理,主要用于去除废水中的溶解油。含油废水常见的生化处理法有活性污泥法、生物过滤法、生物转盘法等。活性污泥法处理效果好,主要用于处理要求高而水质稳定的废水。生物膜法与活性污泥法相比,生物膜附着于填料载体表面,使繁殖速度慢的微生物也能存在,从而构成了稳定的生态系统。但是,由于附着在载体表面的微生物量较难控制,因而在运转操作上灵活性差,而且容积负荷有限。6 化学法化学法又称药剂法,是投加药剂由化学作用将废水中的污染物成分转化为无害物质,使废水得到净化的一种方法。常用的化学方法有中和、沉淀、混凝、氧化还原等。对含油废水主要用混凝法。混凝法是向含油废水中加入一定比例的絮凝剂,在水中水解后形成带正电荷的胶团与带负电荷的乳化油产生电中和,油粒聚集,粒径变大,同时生成絮状物吸附细小油滴,然后通过沉降或气浮的方法实现油水分离。常见的絮凝剂有聚合氯化铝(PAC) 、三氯化铁、硫酸铝、硫酸亚铁等无机絮凝剂和丙烯酰胺、聚丙烯酰胺( PAM) 等有机高分子絮凝剂,不同的絮凝剂的投加量和pH 值适用范围不同。此法适合于靠重力沉降不能分离的乳化状态的油滴和其他细小悬浮物。7 吸附法吸附法是利用亲油性材料,吸附废水中的溶解油及其他溶解性有机物。最常用的吸油材料是活性炭,可吸附废水中的分散油、乳化油和溶解油。由于活性炭的吸附容量有限(对油一般为30～80 mg/ g) ,成本高,再生困,一般只用作含油废水多级处理的最后一级处理,出水含油质量浓度可降至0. 1～0. 2 mg/ L 。1976 年湖南长岭炼油厂在废水处理中就采用了活性碳吸附进行深度处理。国内外对于新型吸附剂的研制也取得了一些有益的成果。研究发现,片状石墨能吸附由海上油轮漏油事件释放的重油并易于与水分离。吸附树脂是近年来发展起来的一种新型有机吸附材料,吸附性能好,再生容易,有逐步取代活性炭的趋势,有越来越多的业内人士研究高效吸油树脂的合成与应用[6 ] 。有研究表明,采用丙纶吸油材料从油工业废水中吸附分离和回收油类物质,可根据废水的初始状况、最终要求、水流流量等因素,选用合适的净化方法。此外,煤灰、改性膨润土、磺化煤、碎焦碳、有机纤维、吸油毡、陶粒、石英砂、木屑、稻草等也可用作吸油材料。吸油材料吸油饱和后,根据具体情况,再生重复使用或直接用作燃料。8 粗粒化法粗粒化法是利用油、水两相对聚结材料亲和力相差悬殊的特性,油粒被材料捕获而滞留于材料表面和孔隙内形成油膜,油膜增大到一定厚度时时,在水力和浮力等作用下油膜脱落合并聚结成较大的油粒。由斯托克斯公式可知,油粒在水中的浮升速度与油粒直径的平方成正比。聚结后粒经较大的油珠则易于从水中被分离。经过粗粒化的废水,其含油量及污油性质并无变化,只是更容易用重力分离法将油除去。8. 1 新型高效除油器[7 ]旋流除油、粗粒化除油及斜板除油技术,是当今普遍认为高效的除油技术。高效除油器是将上述多种高效除油技术于一体的高效合一除油器,其总体结构设计成卧式,由旋流(涡流段) 粗粒化段及斜板除油段组成。它不仅可提高除油效率,且方便操作、减少占地。根据江汉油田采出水特性,采用两段粗粒化及两段斜板除油,在进口ρ(油) ≤1 000 mg/ L 时, 出口达到后续处理设备(过滤器) 的进口要求ρ(油) ≤30 mg/ L 。8. 2 EPS 油水分离技术[8 ]EPS 油水分离器是一种高效、先进的油水分离装置。它融合了当今先进的板式除油和粗粒化聚结技术,集污水的预处理、油水分离以及二次沉淀和油的回收于一体;具有安装运行费用省、油水分离效果好,操作维护容易等特点,是立式除油罐、斜板除油装置(如美国石油协会的除油装置(API) 、波纹板斜板除油装置(CPI) 、平行斜板除油装置( PPI) 等的更新替代产品。EPS 油水分离器目前已在韩国、美国、波兰、印度、泰国、中国等国家有了实际的应用,污水处理效果普遍良好。9 声波、微波和超声波脱水技术声波可加速水珠聚结,提高原油脱水效率;超声波可降低能耗和减少破乳剂用量;而微波在降低乳状液稳定性的同时,还可加热乳状液,进一步促进水滴的聚结,在解决我国东部老油田因三采等引起的原油性质复杂的深度脱水问题方面具有很好的应用前景。微波是指频率为300 MHz～300 GHz 的电磁波[9 ] 。微波水处理技术是把微波场对单相流和多相流物化反应的强烈催化作用、穿透作用、选择性供能及其杀灭微生物的功能用于水处理的一项新型技术。超声波是一种高频机械波,其频率一般2 ×104～5 ×108 Hz 之间,具有能量集中、穿透力强等特点。超声波在水中可以发生凝聚效应、空穴或空化效应[10 ] 。当超声波通过含有污水的溶液时,造成微小油滴与水一起振动。但由于大小不同的粒子具有不同的相对振动速度、油滴将会相互碰撞、粘合,使油滴的体积增大。随后,由于粒子已变大、不能随声波振动了,只作无规则运动。最后水中小油滴凝聚并上浮,油水分离效果良好。超声处理乳化油污水时,必须以先通过实验,以确定最佳的声波频率,否则可能出现超声粉碎效应,影响处理效果。目前,国内外学者利用超声波技术降解水中的污染物已多达几十种,但所研究的对象多为单组分模拟体系,而实际污水中常含有多种污染物,因此超声波技术在实际污水处理中的适用性如何还有待进一步的研究。此外,目前有关利用超声波技术降解水中污染物的研究大多属于实验室阶段,且由于声化学反应过程的降解机理、反应动力学及反应器的设计放大等方面的研究开展得很不充分,目前还难以实现工程化。10 超声/ 电化学联用技术[9 ]利用超声的空化效应,可在电化学反应中使电极不形成覆盖层,避免电极活性下降;超声空化效应还有利于协同电催化过程产生·OH ,而使污水中的污染物的分解加速;超声还可使有机物在水溶液中充分分散,从而大幅度提高反应器的处理能力。Mizera 等在电解氧化处理含酚废水时发现,无超声存在时,只有50 %的分解率,若使用25 kHz、104 W/ m2 的超声波处理时,酚的分解率会提高到80 %。刘静等利用超声/ 电化学联用技术对印染废水的处理表明,在超声波和电场的协同作用下,废水的脱色率大大高于单独使用超声波时的脱色率。
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一、什么叫白色污染 这要从塑料开始谈起。塑料是一类高分子材料。以石油为原料可以制得乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯等，这些物质的分子在一定条件下能相互反应生成分子量很大的化合物（即高分子）：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯。我们通常使用的塑料就是由上述四种高分子组成的材料（聚乙烯、聚丙烯薄膜抖动时声音发脆，而聚氯乙烯薄膜则较柔软，抖动时无发脆声音；发泡塑料一般是聚苯乙烯，燃烧时有浓烟）。从上世纪六十年代开始，塑料进入广泛实用阶段。由于塑料具有很多优点：它取材容易，价格低廉，加工方便，质地轻巧，因此塑料一问世，便深受世界欢迎，它迅速渗入到社会生活的方方面面，塑料被制成碗、杯、袋、盆、桶、管等。塑料被列为20世纪最伟大的发明之一，塑料的普及被誉为白色革命。 随着塑料产量不断增大，成本越来越低，我们用过的大量农用薄膜、包装用的塑料袋和一次性塑料餐具在使用后被抛弃在环境中，给景观和环境带来很大破坏。由于塑料包装物大多呈白色，它们造成的环境污染被称为白色污染。 二、白色污染的危害 白色污染存在两种危害：视觉污染和潜在危害。 视觉污染指的是塑料袋、盒、杯、碗等散落在环境中，给人们的视觉带来不良刺激，影响环境的美感。前几年，有人戏称我国有两座万里长城，一为古长城，二为白色长城，指的是我国铁路沿线到处是白色的饭盒、塑料袋，这就是视觉污染。在我们学校，随处可见一次性饭盒、各色塑料袋，起风时候，塑料袋到处飘扬，严重影响校园的美观。 白色污染的潜在危害则是多方面的。 1、 一次性发泡塑料饭盒和塑料袋盛装食物严重影响我们的身体健康。3月20日，北京市消费者协会发布2001年第1号消费警示：当温度达到65°C时，一次性发泡塑料餐具中的有害物质将渗入到食物中，对人的肝脏、肾脏及中枢神经系统等造成损害。因此，2001年4月23日，国家经贸委发布了〈〈关于立即停止生产一次性发泡塑料餐具的紧急通告〉〉，要求停止生产一次性发泡塑料饭盒。 我们现在用来装食物的超薄塑料袋一般是聚氯乙烯塑料。早在四十年前，人们就发现聚氯乙烯塑料中残留有氯乙烯单体。当人们接触氯乙烯后，就会出现手腕、手指浮肿，皮肤硬化等症状，还可能出现脾肿大、肝损伤等症。1975年，美国就禁止用聚氯乙烯塑料包装食品和饮料。在我国，更为严重的是，我们用的超薄塑料袋几乎都来自废塑料的再利用，是由小企业或家庭作坊生产的。中央电视台〈〈新闻调查〉〉节目组曾经岸访了塑料袋的生产厂，这些生产厂所用原料是废弃塑料桶、盆、一次性针筒等。生产时，首先用机械把原料粉碎成塑料粒子，再把塑料粒子放在一个水池里清洗（名曰消毒），取出来晒干，再用机械把它压成膜，制成各种塑料袋。记者问老板，这种塑料袋用来装食物，是否对人体有害，该老板毫不遮掩地承认这类薄膜未经消毒，肯定有害于身体，他本人从不用这种塑料袋装食物。每次吃饭时，就有不少同学用塑料袋装饭菜，他们不知道这种行为不仅危害环境，也危害自己的身体。 2、 使土壤环境恶化，严重影响农作物的生长。我国目前使用的塑料制品一般是不可降解的，其分子量在2万以上，只有分子量降为2000以下时，才能被自然界中微生物所利用，而这一过程至少需200年。农田里的废农膜、塑料袋长期残留在田中，会影响土壤的透气性，阻碍水分的流动，从而影响农作物对水分、养分的吸收，抑制农作物的生长发育，造成农作物的减产。若牲畜吃了塑料膜，会引起牲畜的消化道疾病，甚至死亡。 3、 填埋作业仍是我国处理城市垃圾的一个主要方法。由于塑料膜密度小、体积大，它能很快填满场地，降低填埋场地处理垃圾的能力；而且，填埋后的场地由于地基松软，垃圾中的细菌、病毒等有害物质很容易渗入地下，污染地下水，危及周围环境。 4、 若把废塑料直接进行焚烧处理，将给环境造成严重的二次污染。塑料焚烧时，不但产生大量黑烟，而且会产生迄今为止毒性最大的一类物质：二恶英。二恶英进入土壤中，至少需15个月才能逐渐分解，它会危害植物及农作物；二恶英对动物的肝脏及脑有严重的损害作用。焚烧垃圾排放出的二恶英对环境 的污染，已经成为全世界关注的一个极敏感的问题。 三、白色污染的防治 1、 停止使用一次性餐具及超薄塑料袋。由于一次性塑料餐具难降解，现在许多城市都推广使用绿色餐具——纸制餐具，因为纤维素能被微生物降解。但许多环保专家认为，用纸制餐具代替发泡塑料餐具亦不明智。首先，纸制餐具同样也会带来视觉上的污染，因为它们的降解速度并不快，往往在几十天甚至几个月内也不会降解彻底。其次，制纸制餐具时，除用到草浆、稻浆外，还要加入1/3左右的木浆，若全面推广，势必造成大量木材的消耗，导致森林砍伐的加剧。值得注意的是，我国森林覆盖率仅为，人均占有森林面积只相当于世界人均水平的，居世界112位。第三，制纸浆历来是耗水大户、耗能大户及排污大户。造浆工艺需大量水，而我国人均水的占有量在世界上排88位，已被列为世界12个贫水国家的名单上；若污水未经处理，直接排入河流中，会引起水污染；纸制餐具成型后需立即烘干，这就需要耗大量能。而我国能源结构是以燃煤为主，这样就会增加空气中SO2的含量，引起酸雨。因此，无论是从环保角度，还是从节约资源角度，不使用一次性塑料餐具及纸制餐具都是一件好事。任何一次性餐具不仅不利于环保，也是对资源的最大的浪费。我们在日常生活中，应拒绝使用超薄塑料袋买菜或盛装食物，买菜可用菜篮子或较厚塑料袋，避免使用上的一次性，从而减少塑料袋对环境的污染。 2、 回收废塑料并使之资源化是解决白色污染的根本途径。其实，塑料和其它材料比，有一个显著的优点：塑料可以很方便地反复回收使用。废塑料回收后，进行分类、清洗后再通过加热熔融，即可重新成为制品。从组成看，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯均由碳氢元素组成，而汽油、柴油等燃料也是由碳氢元素组成，只不过分子量较小。因此，把这几类塑料隔绝空气加热至高温，使之裂解，把裂解产物进行分馏，可制得汽油与柴油。 近年来，一些国家大力开展3R运动：即要求做到废塑料的减量化（Reduce）、再利用（Reuse）、再循环（Recycle）。目前，在德、日、美等国家，由于重视对包装材料的回收处理，已经实现了塑料的生产、使用、回收、再利用的良性循环，从根本上消除了白色污染。 3、 研究开发降解塑料。降解塑料具有与普通塑料同样的使用功能，但在完成其使用功能而被废弃后，其化学结构可以在某些条件下发生变化，使高分子分解成分子量较小的分子，最后，被自然环境所同化。降解塑料有三类：光降解塑料、生物降解塑料及双降解塑料。但是现在许多降解塑料并非100%降解，只是把塑料变为塑料碎片，据报道，我国陕西杨凌农业高新技术产业示范区已研制成功100%降解的塑料。它是将淀粉和不可降解的塑料通过特殊设备粉碎成纳米级后进行物理结合，再将两者比例控制在一定范围内。用这种新技术生产的农用地膜，经过四至五年的大田试验，结果显示，在70天至90天内，淀粉完全降解为H2O、CO2，塑料变为对土壤和空气无害的细小颗粒，并在17个月内同样完全降解为H2O、CO2。现在这种塑料已投入批量生产。目前在世界上降解塑料还远远没有得到大规模使用。开发使用降解塑料也只能作为解决白色污染的辅助措施。 4、 加强环保宣传，提高公民的环保意识，在社会上形成良好的环保氛围，是解决白色污染及其它各种形式污染的前提。例如，要回收废塑料，就要实行垃圾回收分装制度，把不同类的垃圾放在不同的垃圾桶内，这就需要我们有高度自觉的环保意识。 让我们人人树立以爱护环境为荣，破坏环境为耻的思想，以实际行动来消除校园里的白色污染及其它污染，把四中建设为绿色校园，文明校园。
改革开放以来，我国化工行业发展迅速，为国民经济发展做出了重要贡献。同时，我国化工行业经营环境也日趋复杂，面临的风险和安全隐患也越来越大。下面是我为大家推荐的化工类 毕业 论文，供大家参考。
化工类毕业论文 范文 一：化学工程学科集群分析
一、我国化学工程与技术专业学科集群现象
经过调查统计,我国共有100多所高校招有化学工程与技术专业硕士研究生,该专业研究方向过多,一个专业出现87个研究方向。研究方向的划分有的甚至是跨学科的。如化学工程与技术专业是属于工学的,应用化学专业是属于理学,可应用化学居然是化学工程与技术专业的一个研究方向。同属于一个研究方向,研究方向的名称也是多样化的,缺乏统一标准,如安徽大学、南昌大学的绿色化学工程,上海大学就称为绿色化学与工艺。为了解决上述问题,我们请教了化工领域的专家,给这87个研究方向做一个归类,分为9个大的方向(表1)。由表1可以发现我国化学工程与技术专业是存在学科集群现象的,表现在:专业的学科建设,已经不单是化学工程的问题,而涉及到了化学化工研究的所有领域,包括应用化学、环境化工、工业催化、资源与材料工程、新能源技术、生物工程与技术、过程系统工程、油气加工及石油化工等。我国化学工程与技术专业学科集群的力度较大,表现在:各个高校的研究方向基本上都比较多,如清华大学、中国矿业大学、北京工业大学、北京理工大学、华南理工大学、华东理工大学、上海大学等高校,其研究方向都是传统与现代并存,传统化学化工的研究方向所占比例较大,如化学工程,包含的研究方向较多。部分代表21世纪化学化工发展方向的研究方向,在很多学校都受到重视,如资源与材料工程,研究方向也比较多。
二、化学工程与技术专业学科集群的创新及竞争优势
本文选择山西省高校做研究,分析其师资力量情况,以分析化学工程与技术专业集群的创新及竞争优势。山西省作为我国化工3大生产基地,化学化工产业是山西省的支柱产业,化学化工专业是山西省高校、特别是工科院校的学科优势之一。选择山西大学、中北大学、太原理工大学的化学化工学院为样本(见表2),按照前文对学科集群的认识,这些学院都有9个以上相关专业和研究方向,已经形成了一定的学科集群规模。其中论文指该学院教师被SCI、EI、ISTP3大检索刊物收录的论文数。中北大学的数据包含了CA论文。山西大学的数据不包括ISTP论文。专著指该学院教师出版的学术专著数,不包括教材。项目及奖项指该学院教师申请的省部级以上项目、经费及省部级以上奖项。发明专利指:该学院教师申请并且授权的发明专利。3所高校的化学化工学院拥有一定数量的教授和博士生导师,博士学位的教师也占到了较大比例。3所学院教师的科研成果也较为可观,被3大检索刊物收录的论文数量较多,出版了一定数量的专著,申请了一定数量的国家自然科学基金项目。山西大学化学化工学院承担了国家自然科学基金的重大攻关项目,以及“863”项目,甚至获得了国家科技进步奖和国家技术发明奖二等奖各1项。中北大学化学与环境学院承担过“973”项目,获得过国家技术发明二等奖1项,三等奖2项,国防科学技术一等奖2项。中北大学和山西大学还拥有发明专利十几项。从师资力量来看,应该说学科集群让山西省高校化学化工领域的创新取得了一定的成就,使得山西省高校化学化工专业在全国具有了一定的竞争优势和影响力。
三、化学工程与技术专业学科集群的协同创新模式
山西大学至今已与国内20余所高校、科研院所建立了学术交流与合作关系;与日本岩手大学、香港浸会大学等国家和地区的高校及科研单位签订协议,开展交流。在校企合作方面,与山西三维集团股份有限公司、太原钢铁(集团)公司、天脊集团等大型企业,在产品研发、岗位培训等多方面进行了良好的合作。太原理工大学与山西化工研究所建立了山西省化学工程技术中心,还与山西焦化集团公司等6个企业建立了长期稳定的产学研合作关系。中北大学安全工程系与航天一院、航天三院、北京理工大学、南京理工大学、第二炮兵工程学院、西安近代化学研究所等科研机构和相关生产企业进行了卓有成效的科研项目合作。从产学研合作角度来看,三所高校都与国内外相关院校、科研院所和企业建立了良好的产学研合作关系。从企业合作的视角来看,在研发方面,与山西省的产业集群密切相关,合作领域主要为新能源技术、环境化工、生物工程与技术。3所高校的化学工程与技术学科集群与山西省的产业集群具有一定的协同关系,构建了学科集群与产业集群协同创新的模式,围绕着山西省的产业特色,为山西省地方经济服务。
四、我国化学工程与技术专业集群的路径
从以上3所高校的情况来看,基本上已经完成了单个高校某个学科的集群,在3所高校内部相关专业之间建立了学科集群,集群的方式是建立化学化工学院,统筹化学化工各个专业,从多学科、多专业、多研究方向的角度,进行学科集群。关于区域性学科集群,即单个高校与该高校所在地高校、研究所和企业之间的集群,3所高校都作出了一定的努力,也取得了一定的实效。集群的方式是产学研合作,与山西省高校、科研院所和企业建立合作关系,从而服务地方经济。关于跨区域性学科集群,即单个高校与该高校所在地之外高校、研究所和企业之间的集群,中北大学有一定的建树,却没有进一步深入。中北大学之所以能够有一定建树的原因是该校原来是部属院校,与其他部属院校具有一定的合作关系。因此,中北大学的跨区域学科集群,仅仅局限于与兄弟院校的合作,还没有进一步深入到与其他省份企业的合作上。
五、结论
第一,我国高校化学工程与技术专业有87个研究方向,扩散性较强,涉及到了化学化工的各个领域,表明该专业的建设具有学科集群现象,并且已经以建院的形式,完成了单个高校某个学科的集群。第二,学科集群有利于团队建设,从而能够产生一定的创新成果,与产业集群一样,使得高校学科建设具有一定的竞争优势和影响力。第三,学科集群与高校所在地产业集群存在一定的协同关系,也就是说,学科集群首先必须与高校所在地经济发展特色密切相关。只有这样,才能实现产学研结合,服务地方经济。第四,从学科集群的路径来看,单个高校某个学科的集群已经完成,区域性学科集群也具有了一定的规模,跨区域性学科集群还有待于进一步发展。当然,我们相信,在区域性学科集群发展到一定程度后,必然会走向跨区域性学科集群。
化工类毕业论文范文二：生物质化学人才培训思考
一、生物质化学工程人才的需求分析
能源是人类社会赖以生存和发展的基础。随着经济的飞速发展,我国能源消耗快速增长,已跃居世界第二大能源消费国。我国能源总量和人均占有量却严重不足,石油供需约缺口1亿吨,天然气供需约缺口400亿标准立方米。而且,由于清洁利用的技术难度较大,化石能源在使用过程中引发了诸多的环境问题。生物质能是第四大一次能源,又是唯一可存储和运输的可再生能源。发展生物质能将缓解能源紧缺的现状和减少化石能源造成的环境污染。我国幅员辽阔,又是农业大国,生物质资源十分丰富。据测算,我国目前可供开发利用的生物质能源约折合亿吨标准煤。国家“十一五”发展规划明确提出“加快发展生物质能”。同时,随着化石资源日益枯竭,化学工业的原料也将逐步由石油等碳氢化合物向以生物质为代表的碳水化合物过渡。目前,世界各国纷纷把发展生物质经济作为可持续发展的重要战略之一。以生物质资源替代化石资源,转化为能源和化工原料的研究受到普遍重视。政府、科研机构和道化学、杜邦、中石油、中石化、中粮等大型企业争相研发和储备相关技术,并取得了一系列重大进展。海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和龙岩卓越新能源发展有限公司,依托我国自主知识产权的生物柴油生产技术,相继建成规模超过万吨的生产线,产品达到了国外同类产品的质量标准,各项性能与0#轻质柴油相当,经济效益和社会效益俱佳。我国对以生物质为原料生产化学品(即生物基化学品)极为重视,已列入科技攻关的重点。例如,生物柴油生产过程中大量副产的甘油是一种极具吸引力的非化石来源的绿色化工基础原料。从甘油出发生产1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和环氧氯丙烷等大宗化工产品,已经实现或接近产业化。新兴产业的发展,最根本的是靠科技的力量,最关键的是要大幅度提高自主创新能力,其核心是人才的竞争。浙江是经济大省和能源小省,能源资源低于全国平均水平,一次能源消费自给率仅为5%;而气候条件优越,是我国高产综合农业区,森林覆盖率达60%,生物质资源居全国前列。浙江省乃至全国的生物质能源产业和生物质化学工业的蓬勃发展,对生物质化学工程人才的需求十分迫切。
二、生物质化学工程人才的知识结构
生物质化学工程(专业)模块是一个新生事物,并未包含在《全国普通高等学校本科专业目录》之中。在《专业目录》中与之接近的是生物工程专业。生物工程专业培养掌握现代工业生物技术基础理论及其产业化的原理、技术 方法 、生物过程工程、工程设计和生物产品开发等知识与能力的高级专业人才。生物工程专业重点关注围绕生物技术进行的工程应用,而生物质化学工程重点关注通过化学工程技术(包括生物化工技术)对生物质资源进行加工利用的工业过程。可见,生物质化学工程(专业)模块与生物工程专业的人才培养目标和知识体系存在着明显差异,其人才培养模式仍处于探索之中。生物质的组织结构与常规化石资源相似,加工利用化石资源的化学工程技术无需做大的改动,即可应用于生物质资源。但是,生物质的种类繁多,分别具有不同的特点和属性,利用技术远比化石资源复杂与多样。可见,生物质化学工程人才必须具有扎实的化学工程基础,并熟悉各类生物质资源的特点、用途和转化利用方式。因此,浙江工业大学将生物质化学工程人才的培养目标定位为:既能把握和解决各种化工过程的共性问题,胜任化工、医药、环保和能源等多个领域的科学研究、工艺开发、装置设计和生产管理等工作;又能将化学工程的基础知识灵活运用于生物质资源的转化利用和生物质化工产品的生产开发等领域,胜任生物质能源和生物质化工等新兴行业的工作。
三、生物质化学工程人才培养的探索与实践
(一)组织高水平学术会议,营造人才培养氛围
2007年4月,浙江工业大学与中国工程院化工、冶金与材料工程学部和浙江省科技厅共同主办了“浙江省生物质能源与化工论坛”。中国工程院学部工作局李仁涵副局长分析了我国能源技术的发展状况,强调了发展生物质能需注意工艺过程的绿色化。浙江省科技厅寿剑刚副厅长介绍了浙江省能源消费状况和新能源技术研发动态,鼓励省内外的科技工作者为改善浙江省能源紧缺现状而努力工作。浙江工业大学党委书记汪晓村回顾了浙江工业大学的发展历程,介绍了浙江工业大学化学工程学科在生物质能源领域的科学研究特色和人才培养思路。浙江工业大学的计建炳教授和石油化工科学研究院的蒋福康教授主持了学术交流与讨论。闵恩泽、李大东、舒兴田、岑可法、沈寅初、汪燮卿等六位院士分别从我国发展生物能源的机遇与挑战、我国生物质能源产业发展状况、生物质燃料(清洁汽柴油、生物柴油)利用技术、生物柴油联生产物利用技术和以生物质为原料进行化工生产等几个方面进行了精辟论述。2009年4月,浙江工业大学承办了“中国工程院工程科技论坛第84场———生产生物质燃料的原料与技术”。浙江工业大学副校长马淳安教授在开幕式上致辞,介绍了浙江工业大学化学工程学科在生物质能源领域开展的科学研究和人才培养工作。浙江省可再生能源利用技术重大科技专项咨询专家组组长、浙江工业大学化工与材料学院生物质能源工程研究中心主任计建炳教授主持了学术交流与讨论。国家最高科学技术奖获得者、两院院士闵恩泽做了题为“21世纪崛起的生物柴油产业”的 报告 ,重点阐释了我国发展生物能源和生物质化工的机遇与挑战。在两次会议上,来自石油化工研究院、清华大学、浙江大学、浙江工业大学、浙江省农业科学院、中国林业科学研究院和中粮集团等单位的专家学者分别介绍了生物质原料植物的选育、生物质原料的收储运物流供应体系、生物质原料的梯级利用、生物质液体燃料的制取技术、生物柴油的生产实践及其副产物综合利用和生产生物柴油的反应器技术等方面的研究进展。会议期间,闵恩泽院士等人应邀参加了浙江工业大学化学工程与工艺专业建设暨生物质化学工程专业方向建设研讨会。闵恩泽院士指出,迈入21世纪以来,针对日趋严峻的能源危机和环境危机,国家高度重视能源替代战略的发展和部署,新能源代替传统能源、优势能源代替稀缺能源、可再生资源代替非可再生资源是大势所趋;因此,化学工程与工艺专业根据国家发展需求调整学科设置、进一步促进交叉学科的发展也势在必行。闵恩泽院士认为,在降低能耗和保护环境的时代背景下,生物质能源和生物质化工的产业发展为生物质化学工程人才提供了广阔的发展空间,生物质化学工程(专业)方向的建设思路符合当今化工产业的发展趋势。近距离接触学术泰斗,聆听专业领域的前沿进展,极大地激发了学生们的学习兴趣。通过组织高水平学术会议,浙江工业大学营造了培养生物质化学工程人才的良好氛围。
(二)理论与实验课程体系
根据人才培养目标定位,浙江工业大学将生物质化学工程(专业)模块的主干学科确定为化学工程与技术,针对生物质资源加工利用过程的特点,对化工原理、化学反应工程、化工热力学、化学工艺学、化工设计、分离工程和化工过程分析与合成等主干课程的教学内容进行了梳理。此外,增设了生物质化学与工艺学和生物质工程两门专业课程。生物质化学与工艺学重点讲授糖类、淀粉、油脂、纤维素、木质素、甲壳素、蛋白质、氨基酸等生物质的结构、性质、用途,以及加工转化为化工产品的生产工艺。生物质工程从原料工程学、转化过程工程学和产品工程学等角度出发,为学生讲授生物质资源转化利用过程中的工程原理、工程技术和生产实例。化学工程与工艺国家特色专业综合实验室在中央与地方共建高等学校共建专项资金的资助下,为生物质化学工程(专业)方向增设了酯交换法制备生物柴油和生物质热解制备生物原油两个实验,并在积极筹备开设生物柴油品质测定、淀粉基两性天然高分子改性絮凝剂的制备和易降解型纤维素-聚乙烯复合材料的制备等实验。
(三)实习、实践和毕业环节
生物质化学工程模块依托化学工程省级重点学科和生物质能源工程研究中心建设,师资力量雄厚,拥有专职教师14人。其中,正高职称5人,副高职称7人,11人具有博士学位,7人具有海外 留学 经历。生物质化学工程模块教师的科研成果成功实现产业转化,与企业建立了良好的合作关系。生物质化学工程模块不断加强产学研合作,与宁波杰森绿色能源科技有限公司、温州中科新能源科技有限公司等企业签订了共建大学生创新实践基地的合作协议,设立了企业专项奖助学金,拓展了实习实践 渠道 ;还依托化工过程模拟基地,引入计算机模拟实习、沙盘模拟等方式,丰富了生产实习环节的教学手段。同时,生物质化学工程模块修订完善生产实习教学大纲和教学计划,根据实习厂和仿真软件编写实习手册,强化对实习的质量监控与反馈,建立科学合理的考评体系;增加“内培外引”师资的力量,加快实习指导师资队伍建设;从实习方式、实习内容、考核办法和师资队伍等多个角度出发,确保生产实习教学质量的全面提高,强化学生的工程意识和实践能力,培养学生的创新意识和创新能力。生物质化学工程模块教师承担了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、浙江省科技厅重大招标项目、浙江省科技计划项目和企业委托开发项目数十项。从这些科研和工程开发项目中选取的毕业环节课题,更加贴近科学研究、工程设计或工业生产的实际情况,能够全面检验学生所学的理论知识及其综合运用能力,全方位增强学生结合工程实际,发现问题、分析问题和解决问题的能力,为学生步入工作岗位打下良好基础。依托实践教学平台,从“产品工程”的理念出发,选取若干个恰当的产品,串联实验、课程设计、实习、毕业环节和课外科技活动等教学内容,帮助学生理顺知识体系,建立起绿色化学和节能环保的基本理念。以生物柴油为例,核心反应是酯交换反应,可以采用水力空化等技术强化反应过程;产物需要采用精馏方法分离,生产废水需要采用电渗析等方法加以分离;生产过程中还涉及流体流动和传热等问题;生物柴油这一产品可以将多个实验内容组合成一个有机整体,有效降低实验原料的消耗。教学可以选取其中部分内容作为单元设备设计进行,可以将生物柴油生产车间作为化工设计的教学内容,可以选取部分内容作为学科课外科技项目或毕业环节的研究内容,还可以将生物柴油生产作为创业大赛的竞赛内容。学生可以到生物柴油生产企业进行实习,将工艺革新、过程强化和产品工程融为一体,并通过实验室规模与工业化规模的对比,强化工程意识。
刘学鹏1，2 张明昌1
（1.中国石化石油工程技术研究院，北京 100101；2.中国石油大学（北京）石油工程学院，北京 102249）
摘 要 化学交联聚乙烯醇（PVA）通过在滤饼和过滤介质交界面形成均匀、致密的交联PVA固体膜，改变了滤饼渗透率，起着控制失水的主要作用。本文讨论了目前广泛应用的两类化学交联聚乙烯醇降失水剂的作用机理和性能，并从分子角度提出对PVA进行进一步改性、提高其耐高温性能的途径。
关键词 聚乙烯醇 降失水剂 合成 油井水泥 水泥外加剂
Study on the Way to Improve the Temperature-InsistantSubstantially of the Polyvinyl Alcohol Fluid-Loss Additive
LIU Xuepeng1，2，ZHANG Mingchang1
（ Research Institute of Petroleum Engineering，Beijing 100101，China； of Petroleum Engineering，China University of Petroleum，Beijing 102249，China）
Abstract The main factors in FL reduction by chemically crosslinked polyvinyl alcohol（PVA）is the reduction in filter cake permeability：a tough，monolithic and compact polymer film is formed on the filter membrane surface under the filter this paper，the mechanism and properties of two kinds of chemically crosslinked polyvinyl alcohol（PVA）were PVA was further modified from the molecular level， and the high temperature resistance property was enhanced could be used next to 150℃as the fluid-loss additive for oil well cement.
Key words polyvinyl alcohol；fluid-loss additive；synthetic；oil cement；cement additive
油井水泥降失水剂是一种能控制水泥浆中液相向渗透性地层滤失，从而保持水泥浆适当水灰比的材料。它是油井水泥外加剂中最重要的一类外加剂，其使用直接关系到固井施工的成败和油井寿命、产能等一系列问题。聚乙烯醇（PVA）降失水剂较其他剂型具有价格适中、对缓凝时间和抗压强度影响小，且有一定的成膜防气窜作用等优点，有很好的应用前景［1］。
通常未改性的PVA降失水效率低，加量大，只能用于50℃以下的地层［1］。目前，在固井施工中广泛使用的PVA降失水剂绝大多数是化学交联改性产品，其最高使用温度也提升到70～120℃之间［2～5］。这种化学改性PVA在应用过程中能形成具有一定强度的空间网状结构，束缚自由水的流动，同时还能与界面形成一层致密的具有防气窜作用的低渗透膜进一步降低失水［5］。
随着石油勘探开发事业向深井、超深井方面发展，更高的井底温度给固井工程带来更大的挑战。如何以化学手段，从分子角度对PVA进行改性，进一步提高其使用温度，对于固井作业具有重要意义。本文在调研PVA降失水机理的基础上，探讨了有效提高PVA降失水性能的途径。
1 PVA及其降失水机理
PVA结构
聚乙烯醇（PVA）是由聚醋酸乙烯水解而得的白色、粉末状树脂。图1是PVA分子的结构片段，其分子包含大量羟基（—OH）结构和少量未水解的羧甲基（—COCH3）。常见的PVA可按分子量与水解度的不同分为许多种型号，按分子量分为300、500、1200、1700、2200、2400等；据水解度分为99％水解度（完全水解型）、88％水解度、78％水解度，水解度更低的也有，但不常见。国内产品的标示是前两位分子量，后两位水解度，如1788、1799等。
图1 PVA分子结构片段
PVA的化学结构稳定，10％热分解温度大于200℃，在高温碱性溶液中化学结构十分稳定。抗钙、镁离子的能力强，属于非离子聚合物，对水泥浆凝结时间影响小，且价格适中，适合作为开发耐高温固井水泥降失水剂原料或组分［1］。
PVA降失水机理
降失水剂发挥作用主要通过3个方面：一是增加滤液黏度，增加自由水的运动阻力；二是调整泥饼中的颗粒粒度配比，控制细粒子流失，使滤饼更加致密，降低渗透率；三是改变水泥颗粒表面的电性质，增加滤饼毛细孔的润湿性能［1］。
研究表明，滤液黏度的增加并不是PVA降低失水性能的主要原因。PVA在滤饼与过滤介质的交界处是否能形成致密的耐温聚合物膜才是降低滤饼渗透率、减少失水的主要原因［1，5］。使用未交联的PVA时，尽管PVA在室温下就能通过羟基（—OH）在分子内和分子间形成氢键，但是这种氢键易破裂，机械力学性能比较差［1］，因此在滤饼与过滤介质的交界处不形成薄膜，降失水能力差。这也是未改性的PVA降失水效率低的原因。如何形成交界处的低渗透薄膜，并使得其能够耐高温，成为提高PVA降失水剂性能的关键。目前的各种化学交联方法就是针对这一主要因素进行的。
2 化学交联改性PVA降失水剂
以化学手段，从分子角度对PVA进行改性，提高其使用温度的研究，国外始于20世纪80～90年代［6，7］。国内这方面的研究工作也在近些年有了很大的进展［1～3］，相关产品也被广泛应用。其主要途径分为两个方面：一是硼酸、钛酸、铬酸或相应的无机盐交联改性［5，6，8～12］；二是戊二醛交联改性［1～4，7，13，14］。这两种改性方法的主要目的均是使其能够在交界处形成低渗透耐温薄膜。
硼酸、钛酸、铬酸或相应的无机盐交联改性
最早用于生成和强化PVA降失水剂滤饼与过滤介质交界处的低渗透薄膜的方法是用线型PVA与一定比例的硼酸、钛酸、铬酸或相应的无机盐等凝胶剂共混。PVA和硼酸等在水泥浆中接触发生络合结构，在碱性条件下进一步增强这种络合结构，如图2所示。美国早在1990年就有这方面的专利报道［6］，而对于其络合机理也有研究［12］。近些年，国内在这方面的研究应用也已经十分成熟［11］。
图2 PVA与硼酸的络合反应
共混交联PVA通过分子与凝胶剂分子在过滤介质表面相互接触、粘结形成低渗透性凝胶膜来降低失水，将失水性能大幅度提高。但是这种产品有一定应用局限性，在小于40℃时，难形成均匀络合物膜，大于95℃时络合物膜又易分解，不能作为耐高温降失水剂［1］。
戊二醛交联改性
针对共混交联形成聚合物膜不稳定的问题，又出现了采用戊二醛化学交联方法增加聚合物膜强度的方法（图3）。国外在1994年就有这方面的专利报道［7］，而对于其交联机理也有研究［13］。国内近年也做了相关研究［1，3］，并有相关应用专利申请［2］。
戊二醛化学交联PVA，也是通过在滤饼与过滤介质的交界面处形成聚合物膜来控制失水的。但是这种化学交联较硼酸等的共混交联更为稳定，使得富含羟基的化学交联PVA胶粒更易于在过滤交界处聚集，形成彼此相互粘结的连续整体［1］，进而促进形成均匀的固体薄膜，研究指出，在滤饼中聚集的化学交联PVA胶粒同样可以生成不连续的固体膜。这使得戊二醛化学交联的PVA的使用温度能达到120℃。当温度进一步升高超过120℃时，PVA胶粒和形成的固体薄膜将逐渐溶解，低渗透性凝胶膜逐渐消失，失水量会突然增加。
图3 PVA与戊二醛的络合反应
提高PVA降失水剂抗温性能的途径
化学交联法表明，针对PVA分子结构进行化学改性，能够提高其作为降失水剂的耐温性能，并使其最高使用温度达到120℃。目前，这也是PVA类降失水剂单独使用时所能适用的最高使用温度。如前所述，PVA的化学结构稳定，10％热分解温度大于200℃，能否进一步提高其使用温度？
近期，德国慕尼黑工业大学的Plank等［15］对PVA的降失水机理进行了细致而深入的研究，并给出了提高PVA降失水剂性能的建议。归纳为三点：一，提高PVA分子高温时在颗粒表面的附着力；二，增加抗温封堵粒子；三，采用高分子量、水解度的PVA原料。这与国内陈涓等［1］的早期研究结论一致，其目的就是促进形成均匀的固体薄膜，并增加它的抗温能力。针对上述研究结果，对PVA进行进一步改性开发，可以得到具有良好降失水性能的PVA抗温产品。
乙二醛、戊二醛交联
采用乙二醛、戊二醛混合交联，优化合成路线，得到抗温成膜PVA降失水剂。运用前文所述的二醛交联法，优化物料加量及反应路线，能进一步提升抗温降失水能力到125℃。超过该温度，所形成的低渗膜也将逐渐溶解，水泥浆失水会大幅增加。图4是125℃时形成的滤饼和低渗滤膜。
图4 滤饼和低渗滤膜（125℃）
无机纳米封堵颗粒改性
根据Plank等的研究，本文采用纳米二氧化硅（30nm）以环氧氯丙烷将其接枝到PVA分子上［16］，然后再采用戊二醛交联，得到另一种抗温成膜PVA降失水剂，反应路线见图5。改性后的PVA在130℃以下具有较好的降失水能力，但是稠度较大不利于现场实际应用。图6是纳米二氧化硅改性PVA样品图。
图5 纳米二氧化硅（约30nm）接枝改性
图6 二氧化硅接枝PVA样品
有机耐温封堵颗粒改性
通过以上研究可以看出，尽管二醛交联和引入具有封堵抗温能力的纳米二氧化硅改性PVA都提高了其耐温性能，但是提升有限。原因是当温度进一步升高时，PVA分子都会迅速溶解随游离水一同漏失。如何降低其高温溶解度、增加其在水泥颗粒表面的附着力，将有利于进一步提升其耐温性能。采用Plank等的研究结论：以二醛交联增加聚合物膜的强度，换用有机耐温聚合物作为高温封堵粒子，同时引入少量改变PVA分子性能的化学官能团降低其高温溶解度、增加其在水泥颗粒表面的附着力，综合提高其耐温性能。
本方法采用通过引入少量2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠（AMPS）增加分子附着力、少量具有耐温性能的刚性支撑结构N-乙烯吡咯烷酮（NVP）并加入一种合成的耐温高分子封堵粒子的方法，得到了150℃下有良好降失水能力的PVA成膜降失水剂，反应路线见图7。
图7 PVA化学接枝改性和引入的有机耐温封堵颗粒产品
小结
本文在探讨PVA降失水机理的基础上，探讨了有效提高PVA降失水性能的途径，合成出125℃和150℃温度下具有良好的降失水性能和优异的水泥浆综合性能的两个PVA改性降失水剂。为进一步对PVA进行改性，提高其耐高温性能提供了可参考的有效途径。
3 结 论
1）化学交联PVA在滤饼和过滤介质交界面形成均匀、致密的交联PVA固体膜，改变了滤饼渗透率，起控制失水的主要作用。
2）由两种醛混合共同化学交联PVA组成的固体膜强度高、稳定，能够提高PVA降失水剂的耐高温性能。
3）采用大分子量的PVA，引入增加分子附着力的分子，并加入封堵粒子，能够进一步提高PVA降失水剂的耐高温性能。
参考文献
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刘学鹏1，2 张明昌1 张林海1 丁士东1 刘 伟1
（1.中国石化石油工程技术研究院，北京 100101；
2.中国石油大学（北京）石油工程学院，北京 102249）
摘 要 目前，对油井水泥降失水剂作用机理的研究认识多是推测，没有详细的数据支撑。本文从失水量、滤液黏度和滤饼结构等试验数据出发，解释了聚乙烯醇降失水剂的作用机理。研究结果表明，聚乙烯醇降低失水量的主要影响因素不是其对水泥浆液的增黏作用，而是其对滤饼渗透率的降低，即在滤饼和过滤介质表面形成一层致密聚合物膜。
关键词 油井水泥 降失水剂 聚乙烯醇 作用机理
Mechanisms Involved in Fluid Loss Control of Oil－well
Cement Slurries by Polyvinyl Alcohol
LIU Xuepeng1，2 ZHANG Mingchang1，ZHANG Linhai1，DING Shidong1，LIU Wei1
（ Institute of Petroleum Engineering，SINOPEC，Beijing 100101，China；
of Petroleum Engineering，China University of Petroleum（Beijing），
Beijing 102249，China）
Abstract Nowadays，most of knowledge about the function mechanisms of fluid loss control agent is a conjecture without the support of laboratory this paper，the function mechanisms of polyvinyl alcohol （PVA）was first systematically discussed by determining the quantity of fluid－loss，filtrate viscosity and the electrophoretic mobility of filter cake results show that main factors in FL reduction by PVA is not viscosifying effect but reduction in filter cake permeability：a tough，monolithic and compact polymer film is formed on the filter membrane surface under the filter cake so that the FL is not increased notably meanwhile the film formed with PVA starts to destroy and this results in abrpt increase of FL.
Key words Oil－well cement；fluid－loss additive；polyvinyl alcohol；functioning mechanisms
油井水泥降失水剂是一种能控制水泥浆中液相向渗透性地层滤失，从而保持水泥浆适当水灰比的材料，其对保证固井质量和保护油气层起着重要的作用［1，2］。聚乙烯醇（PVA）油井水泥降失水剂具有价格适中、对水泥浆缓凝时间和抗压强度影响小且有一定的成膜防气窜作用等优点，有很好的应用前景［3，4］。
本文以自合成的耐温120℃的非离子聚合物降失水剂聚乙烯醇PVA－120为对象，同时以耐温160℃的阴离子型（AMPS/AM/AA）共聚物降失水剂JHW－160为参照，结合陈涓等［3］的研究思路方法，进一步阐明聚乙烯醇类降失水剂的作用机理，尝试为深入探讨降失水剂作用机理提供一种系统性的研究思路。
1 实验部分
仪器
1）常压稠化仪，沈阳航天工业研究院生产。
2）高温高压降失水仪，沈阳航天工业研究院生产。
3）Zeta电位仪，上海中晨公司生产，JS94H型。
样品
JHW－160，工业产品，以丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）、2－丙烯酰胺基－2－甲基丙烷磺酸钠（AMPS）聚合而成三元共聚物；PVA－120，工业产品，以聚乙烯醇17－88经醛交联得到。
2 结果与讨论
失水量与加剂量及滤液黏度的关系
表1是降失水剂加量对水泥浆失水量和滤液黏度影响的测量数据。
表1 降失水剂加量对水泥浆失水量和滤液黏度的影响
注：“－” 表示没有进行数据测量。
从表1中可以看出，JHW－160随着剂量的增加，失水量逐渐减小。而PVA－120在加量小于％ BWOC时，失水量很大，随着加量进一步增大，失水量从951mL·30min－1急剧降至34mL·30min－1，这种现象称作“门限效应”。当进一步增加降失水剂量时，失水量不再明显降低。由此可见，PVA－120与JHW－160二者的失水规律不同，降失水机理也不相同。数据结果与文献报道一致［3］。
从表1中可以看出PVA－120的滤液黏度随加量变化不明显，而JHW－160的滤液黏度随着加量增大逐渐增加，表现出相关性。当PVA－120的加量从％BWOC增加到％BWOC时失水量从951mL·30min－1急剧降至34mL·30min－1，而滤液黏度几乎没有任何变化，这说明滤液黏度不是聚乙烯醇降失水剂PVA－120能够控制水泥浆失水的原因；相反，对于离子聚合物类降失水剂JHW－160来说，聚合物黏度或浓度的作用是不可忽视的，随着加量的增加，加有JHW－160的水泥浆滤液黏度逐渐增加，失水量逐渐减小。
失水量与吸附量的关系
当PVA－120加量在％BWOC时，75℃的失水量为34mL·30min－1；而加量在％BWOC时，却不能控制失水。因此选用这两个加量点，考察二者在水泥颗粒表面的吸附量差异，结果见表2。
表2 PVA－120在水泥颗粒表面的吸附
试验结果表明，PVA－120在水泥颗粒表面的吸附量极低，远远小于降失水剂的加量。同时，当PVA－120加量在％BWOC和％ BWOC时，二者在水泥颗粒表面的吸附量没有太大差别，而二者的失水分别为34mL·30min－1和951mL·30min－1。说明吸附在水泥颗粒表面的聚乙烯醇，不是PVA－120起降失水作用的主要原因。
失水量与滤饼电性质的关系
将滤饼重新分散在去离子水中测定滤饼颗粒的电泳迁移率，得到表3所示数据。
表3 失水量与滤饼颗粒的电泳迁移率的关系
研究PVA－120和JHW－160的滤饼可知，当PVA－120能控制住失水时，在滤饼与过滤介质的交界处形成一层厚度小于1mm的具有一定韧性的致密聚合物薄膜；同时在薄膜上层有一层较薄的滤饼，滤饼内部可见明显的不完整的薄膜夹层；而JHW－160只形成滤饼，且加剂量越大，失水量就越小，滤饼也会更薄。
分别将加有两种聚合物水泥浆失水试验得到的滤饼重新分散在去离子水中测定滤饼颗粒的电泳迁移率。发现加有PVA－120的水泥滤饼的电泳迁移率随加剂量增加变化不大，且与净浆滤饼的数值基本一致，说明滤饼的电性质没有改变，其降失水作用与此无关。这主要是由于PVA－120是非离子聚合物，不是以静电力作用吸附于水泥颗粒表面。而对于JHW－160随着加量增大，滤饼的电泳迁移率会由净浆的正值变为负值，同时当加量逐渐增大时，电泳迁移率的绝对值会更大，说明随着JHW－160的加入，水泥颗粒表面的电性质发生了本质上的改变，这种改变势必会对滤饼结构、润湿性等产生影响，进而对控制失水产生作用。研究结果与文献一致［3］。
失水量与滤膜的关系
研究结果表明，在滤饼与滤网处形成的致密聚合物薄膜是聚乙烯醇类降失水剂控水的关键，只要达到形成薄膜所需的聚合物浓度，失水量就不会有明显变化。要想进一步降低失水，就必须要了解这层薄膜的结构组成和形成过程。
从电子显微镜下（图1）我们可以清楚地看到滤膜的全貌结构图，进行局部放大可以看到滤膜是由许多粒径小于100μm的颗粒相互堆积而成的，在颗粒间有粘连结构。推测滤膜的形成是由PVA分子和水泥颗粒共同组成的整体，其中水泥颗粒相互堆积，并以PVA分子相互粘连。同时，水相法激光粒度仪测量水泥颗粒粒径分布的结果（D50＝μm）显示水泥颗粒的粒径确实是主要分布在100μm以下，这与电子显微镜下观察到的粒径大小基本吻合。
图1 聚乙烯醇降失水剂滤膜结构电镜显微照片
当滤膜形成后，水泥浆的失水状态得到明显改善，失水量会瞬间减少，但是依然会有少量流出。这可能是由于滤膜结构是由水泥颗粒堆积而成，而水泥颗粒的直径分布显示其中粒径小于1μm的颗粒很少，这样滤膜上颗粒堆积会留有一些小的空隙不能被有效封堵（在电镜图中表现为黑色空洞），它们一旦串通就会表现为失水量的不断增加。推测，如果加入小粒径的材料封堵住这部分空隙，失水量将减小。
固定PVA－120加量为％BWOC，采用％缓凝剂DZH －2、水灰比、嘉华G级水泥的基浆配方，在100℃测定其失水量为，见表4。由于水泥的粒径主要分布在1～100μm，所以分别选用中等粒径的材料超细硅粉（D50＝μm）和小粒径材料纳米锰粉（D50＝μm），考察其对失水量的改善效果，结果见表4。
表4是100℃时3次试验的平均值。从数据结果看，随着加入材料粒径的减小，失水量逐渐减少。这也证明了改善滤膜堆积空隙结构能够提高其控失水效果的推测。
表4 加入小粒径材料后的失水数据
降失水剂的作用机理
油井水泥浆降失水剂作为油井水泥外加剂中最重要的一类外加剂，其使用直接关系到固井施工的成败和油井寿命、产能等一系列问题。目前应用较多的是阴离子聚合物体系（以AMPS为主要单体）和非离子聚合物体系（含胶乳体系和聚乙烯醇体系）。通过上文研究，进一步证明了这两类降失水剂的作用机理是不同的。阴离子聚合物体系是通过改变滤饼电性、增加游离液黏度实现控水的；在滤饼与滤网处形成致密聚合物薄膜是聚乙烯醇类降失水剂控水的关键。
3 结论
1）阴离子聚合物JHW－160是通过改变滤饼电性、增加游离液黏度实现控水的。
2）在滤饼与滤网处形成致密聚合物薄膜是聚乙烯醇类降失水剂PVA －120控水的关键。
3）增强聚乙烯醇类降失水剂滤膜的耐温性、改善滤膜的结构才是提高其抗温性能、增加其降失水效率的关键。
参考文献
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1. 高分子学说创立以前高分子的发展
天然橡胶及其硫化工艺
英国人把原产于巴西的橡胶树引种到了东南亚，使橡胶树得以推广。
当时的橡胶主要用于制造防雨布、防雨鞋等，但是无法克服夏天发粘、冬天变脆的问题，难于真正推广应用。
1839年美国人Goodyear受当时钢铁工业发展的启示，开始尝试用各种化学品对橡胶进行改性，但是始终不太成功，包括用硫磺。
后来一次偶然性的事故给他带来了成功，他在研究保存橡胶的方法时，不小心把橡胶和硫磺的混合物洒在了热火炉上，他把它刮起来、冷却后发现这东西再没有了粘性、而且还具有弹性、不再溶解，他沿着这条路线走下去，终于发明了橡胶的硫化技术。
但是他本人并没有获得好处，为了获得专利权他打了好几年的官司，身背20多万美元的债务，穷困交加，死于1860年。
他死后，官司胜诉，1898年美国建立了第一家汽车轮胎公司，为了纪念Goodyear该公司就以其名字作为商标，至今仍然是世界上最大的轮胎生产企业，中文一般翻译为“固特异”轮胎。
也正是由于他的贡献，所有橡胶的交联技术统称为“硫化”不管用不用硫磺。
赛璐珞和赛璐玢
瑞士科学家舍拜恩是一个实验迷，他除了在实验室进行实验以外，*还把实验室搬到了自己的厨房。
一次实验时，他不小心将盛有浓硝酸和浓硫酸混酸的烧瓶打破，酸液流到了地上，他顺手拿起夫人的围裙擦掉了酸液，并用水冲洗后，开始在火炉上烘烤，结果围裙在没有很干的情况下突然着了火，这令舍拜恩非常震惊。
他开始设计实验让纤维素和硝酸/硫酸反应，发现是硝酸与纤维素发生了反应，而硫酸只是催化剂，因此他发明了硝酸纤维素。
它极易燃烧，剧烈燃烧可以发生爆炸，而且基本没有烟，逐渐代替了黑火药成为炸药，当时的欧洲很多国家建立了被称为火棉炸药的生产企业，但是硝酸纤维素太容易燃烧了，造成了很多爆炸事故，损失惨重，诺贝尔发明了TNT炸药后,它作为炸药方面的应用被遗弃。
当时美国的贵族们流行打台球，台球最初由象牙制造，价格昂贵，同时来源受到极大限制，有一家公司出资1万美元悬赏寻找制造台球的原料。
Hyatt将樟脑等掺入硝酸纤维素发明了赛璐珞，樟脑作为增塑剂加入硝酸纤维素用于代替象牙制造台球，获得1万美元的奖金，电影胶片、玩具等很多制品都开始由赛璐珞制造。
但是极容易燃烧，慢慢被淘汰，后来醋酸纤维素赛璐玢代替赛璐珞，其燃烧性和脆性大大下降，可以制造薄膜和纤维。
酚醛树脂的发明
20世纪初，随着电器工业的发展，需要大量的绝缘材料，当时的绝缘材料是虫胶，一种产于东南亚的紫胶虫的树脂分泌物，但是其产量远远不能满足，仅美国年需虫胶量就需要150亿只紫胶虫，因此寻找虫胶的替代物成为科学家的研究热点。
1907年德国科学家贝克兰德为了寻找虫胶的替代物，在查阅科技文献时注意到，诺贝尔奖获得者“染料化学”之父Bayer曾经报道，苯酚和甲醛反应容易生成一种粘稠的液体，可以固化，牢牢粘于瓶底，其原意是提醒人们如何避免这种现象的出现，以免造成反应瓶报废，但是贝克兰德反其道而行之，开始设计实验来进行苯酚和甲醛的反应，最终发明了酚醛树脂，并通过木粉等增强后，既可以完全代替虫胶作绝缘材料，也可以做成各种各样的电木等材料，至今仍在广泛使用，这是真正的第一个人工合成高分子。
2. 高分子学说的建立
1920年39岁的Staudinger开始致力于当时称为“大分子”的化合物的研究，发表了其划时代的文献“论聚合”标志着高分子科学的建立，当时他在苏黎世联邦工学院工作，许多著名的化学家和科学家对他的学说嗤之以鼻，当时盛行的学说是“胶体说”也就是说当时认为所谓的高分子实际上是一些难于用化学方法和物理方法分离的一些结构非常相似的化合物的混合物。
在1925年的胶体会议上Staudinger与其他科学家展开了大论战，站在他对面的有好几位诺贝尔化学奖得主，最后他不得不引用了马丁路德金的演说名言：我站在这里，我别无选择。
经过多年的不懈努力，在1930年法兰克福的胶体化学年会上，长链分子概念获得了决定性的胜利，被绝大多数的科学家所接受，标志着高分子科学被科学家所承认，但是直到30年代末期才被大众所接受。
由于Staudinger卓越的贡献，他获得了1953年的诺贝尔化学奖。
Goodyear最终解决了高分子的结构、构型等问题，才最终创立了高分子学说，而这也是高分子物理的研究内容之一。
3. 高分子科学诞生后的发展史上的重要事件
缩聚反应和Carothers
合成纤维的发明是有其历史背景的，当时的美国对蚕丝的需求量很大，蚕丝的主要供应商是日本和中国，但是当时的中国受列强的侵略、百业萧条，因此日本成为最主要的蚕丝供应商，当时美日关系紧张，虽然当时的粘胶纤维很象蚕丝，但是仅光泽与蚕丝相像，其弹性、纤细等都不如蚕丝，因此美国致力于蚕丝代替物的开发研究。
32岁的才华横溢的Carothers，1928年被任命为杜邦公司研发的总负责人。
他们不注重眼前的利益，而是开始进行新的长时期的研究，人们将他们的实验室称为纯科学楼。
他们首先在二醇和二酸的缩聚反应中进行，由于原料的原因放弃，1934年合成出了尼龙66，但是工业化实验并不太成功，极度痛苦的Carothers承受了巨大的精神负担和心理压力，又由于其姐姐的去世的双重打击，Carothers于1937年春天自杀，未能享受到成功的快乐，很多人认为这是一次代价高昂的赌注，因为杜邦公司在先后接近十年的时间里投入了300多人的研究队伍、2700多万美元的经费，也有一些人断言，合成纤维如果不与天然纤维混合不可能有什么用途。
但是1937年底杜邦公司就成功开发出了工业化的尼龙66,1940年5月上市，被抢购一空。
每年可以为该公司带来近5亿美元的销售收入，尤其是在二战期间，其产品全部被美国军方收购用于制造降落伞。
若Carothers再坚持半年，他就会看到他的成果为世人带来巨大的利益，他也必将是诺贝尔奖金的获得者。
Carothers一开始是用脂肪族二酸和脂肪族二醇研究脂肪族聚酯的，虽然合成了聚酯，但是没法做成纤维，后来改为研究聚酰胺就获得了成功，而英国人后来改脂肪族二酸为对苯二甲酸就成功开发出了涤纶纤维。
高分子溶液理论和分子量的测定
Flory是Carothers的助手和学生，他在老师自杀身亡后，离开了杜邦公司到大学去工作，继续其老师未竟的事业，他继承和发展了Carothers的理论，将物理、数学和量子化学的方法引入到高分子科学的研究，尤其是高分子溶液理论方面的研究工作，取得了巨大的成功，并于1974年获得了诺贝尔化学奖。
Flory的贡献在于高分子溶液理论。
配位聚合和Ziegler-Natta
Ziegler和Natta是完全不同性格的两个人，Ziegler是德国人，最先开始配位聚合研究，并成功合成出了高密度聚乙烯，但是他喜欢纯基础研究，不想与工厂合作，害怕被迫改变自己的研究方向，而Natta则不同，他与蒙特卡蒂尼公司合作，获得了充足的研究资金，他听了Ziegler的相关报告后开始致力于这方面的研究，并派人到其研究机构学习过很难进行操作的易燃易爆的烷基铝的操作工艺，并促成了Ziegler与其所在公司的合作。
他利用Ziegler发明的催化剂从事聚丙烯的研究，本意是合成橡胶，而Ziegler也在进行这方面的研究，当Ziegler研究出来以后打算转让给蒙特卡蒂尼公司，才被告知Natta早已经成功申请了专利，为此二人产生了矛盾，直到二人共同获得了诺贝尔化学奖，做到同一张桌子旁，他们才化干戈为玉帛，重新言归于好。
在诺贝尔奖获得者中，他们二人应该是典型代表，因为他们既从理论上发展了配位聚合理论，又通过工业化产生了巨额的经济效益，他们开发了的聚乙烯和聚丙烯。
这是基础研究与工业化生产完美结合的典范。
高密度聚乙烯和全同立构聚丙烯之所以成为广泛应用的高分子材料，而不同于自由基聚合得到的低密度聚乙烯和无规立构聚丙烯，是由于其构型的特点导致它们易于结晶。
液晶高分子和Pierre-Gilles de Gennes
Pierre-Gilles de Gennes是从事高分子化学研究的化学家,由于其在液晶高分子方面做出的贡献获得了1991年的诺贝尔物理奖，并提出了“软物质”的概念，成为近年来科学研究的热点问题，目前液晶显示技术和液晶纺丝技术已经广泛应用。
导电高分子的发展
大家知道，第一个人工合成的高分子材料就是为了绝缘，而且人们一般认为高分子材料就是绝缘材料，但是Heeger、Macdiarmid和Shirakawa却致力于导电高分子的研究。
20世纪70年代Shirakawa在日本筑波大学开始从事聚乙炔的合成研究，可是一直不太成功，后来他的一个研究生在做实验时加错了料，结果合成出了聚乙炔，而且其导电性很好。
后来他到了美国继续从事导电高分子研究，并与Heeger和Macdiarmid进行精诚合作，获得了巨大的成功，合成了聚乙炔、聚苯胺、聚苯等，于2000年获得了诺贝尔化学奖。
4. 我国的高分子科学研究开始于1952年，经过70余年的积累．已形成—支规模较大的研究队伍。
分类学科领域比较齐全，在高分子科学的各个领域开展了广泛的研究工作。
1987年以来，每两年召开一次的全国高分子学术论文报告年会上收到的论文近千篇，年会之外每年还召开数目不等的全国性各种专题会议和国际高分子论文报告会（在国内召开），每年平均也有干篇论文参加交流，反映出我国高分子科学研究的蓬勃发展。
我国从事高分子科学研究的确切人数很难统计，粗略估计约为5000人（不包括在读学生和产业界的高分子工程技术人员），其中从事基础研究的约占20%，从事不同程度的应用研究和技术开发研究的约占80%。
在高分子科学学科内部，从事高分子化学研究的约占高分子学科研究人员总数的60%-65%，从事高分子物理研究的约占25%-30%，从事高分子工程研究的约占10%。
此外，近年来随着学科交叉的发展，还有相当数量的数学、物理、生物等学科的科研人员和有机化学、分析化学、物理化学、化学工程、无机化学等学科的研究人员，分别从本学科角度涉入了高分子科学的研究工作。
中国高分子科学的进展不断见诸报端。
新华社曾报道：国家“八五”重点科技攻关项目“聚醚砜、聚醚醚酮、双马型聚酰亚胺等类树脂专用材料及其加工技术”，在成都通过由国家有关部门组成的验收委员会的验收。
聚醚砜、聚醚醚酮、双马型聚酰亚胺等特种工程塑料，是60年代发展起来的新型高分子材料。
由于这类材料具有优良的综合性能，现已成为各种空间飞行器和新型运输工具实现高速、轻量、增加航程的可靠保证，也是电子电气产品实现大容量、高集成和小型化不可缺少的新材料。
由四川联合大学、北京市化工研究院、东方绝缘材料厂等10个单位共同承担的这项重点课题，经过120多名科技人员五年合作攻关，不但全面完成了任务，取得27项鉴定成果。
其中吉林大学吴忠文教授等研制的“聚醚醚酮树脂”，性能达到目前国际先进水平，成本大大低于国外同类产品；大连理工大学等研制完成的“杂环取代联苯聚醚砜的合成”，主要经济技术指标达到国际先进水平；四川联合大学、成都飞机工业公司、东方绝缘材料厂江璐霞教授等研制的“双马型聚酰亚胺航空工装模具材料”，在国内处领先地位，达到80年代末国际水平。
目前有多种产品形成了规模生产能力。
另外，新华社还曾以“我国高分子化学研究取得重大突破”为题报道一种用于家电产品的新型紫外光固化涂料——JD-1紫外光固化树脂，在湖南长沙市研制开发成功，并通过鉴定。
专家们认为，它填补了国内一项空白，达到国外同类产品的先进水平。
位于长沙市东岸的湖南亚大高分子化工厂有限公司，多年来始终追踪高科技发展潮流，不断研制开发高起点、高水平、高效益的新技术，并使这些技术成果迅速转化为生产力。
这个公司的科技人员在资金少、条件差的情况下，经过数千次试验，终于研制开发出JD-1紫外光固化树脂。
只需在各种家电外部涂上一层紫外光固化树脂，经过一番处理，家电犹如穿上一件硬如玻璃钢、光洁似镜面的“外衣”。
专家介绍，家电外表的装饰是衡量其档次的一个重要指标，这是国内外化工界多年研究的一大课题。
新型紫外光固化树脂的研制成功，将使我国家电装饰跨上一个新台阶；同时结束长期进口的历史，可节约大量外汇。
专家鉴定认为，这是一种污染少、节能效益好的高科技产品，具有耐冲击、耐老化、固化速度快等优点，可广泛应用于电冰箱、洗衣机、电气仪表、电讯设备和汽车、摩托车等。
一项处于国际领先水平的聚合物技术——超高分子量聚丙烯酰胺合成技术在大庆油田化工总厂研制成功。
专家称，这项技术推广应用后，可使聚合物用量在减少百分之二十的情况下，大幅度提高原油采收率，每年可为油田化工企业增效5000多万元。
1995年，随着三次采油技术在大庆油田的推广应用，油田化工总厂引进法国技术生产聚丙烯酰胺，分子量达1000－1500万，使我国生产聚合物技术跨入世界先进行列。
但根据聚合物驱油试验研究，分子量大于1700万的超高分子量聚合物的驱油效果更好。
为了加快超高分子量聚丙烯酰胺产品的工业开发步伐，大庆油田化工总厂通过多渠道横向联合的办法，开展科技攻关。
仅用三个月时间，攻关小组的14名科技人员就在工业化试验中，成功地合成了分子量达到1700万的聚丙烯酰胺，并在试生产中取得了满意效果。
目前，这个
厂已开始投入批量生产超高分子量聚丙烯酰胺产品。
另外，“PTC智能恒温电缆”、“多功能超强吸水保水剂”、“粉煤灰高效活化剂”等等，都是我国在高分子材料领域取得的不俗成果。
还有就是我国的高分子单链单晶的研究取得国际领先的成绩：成功地制备出顺丁橡胶的单链单晶，独创性地开展了单分子链玻璃体的研究，首次观察到高分子液晶态的新的纹影结构。
新型排水管材应用研究一、概况 根据建设部《关于发布化学建材技术与产品的公告》精神，应用于排水的新型管材主要是塑料管材，其主要品种包括：聚氯乙烯管（PVC－U）、聚氯乙烯芯层发泡管（PVC－U）、聚氯乙烯双壁波纹管（PVC－U）、玻璃钢夹砂管（RPMP）、塑料螺旋缠绕管（HDPE 、PVC－U）、聚氯乙烯径向加筋管（PVC－U）等。HDPE管由于其特殊的结构与性能，较小的投资，在排水管领域内倍受青睐。因此对新型排水管材的研究以HDPE管为主。 研究的主要内容包括：新型排水管材的内容及分类；物理力学指标；工程应用研究；施工安装、使用与维护管理等。期间进行了资料收集、工艺应用计算及研究、学习参观考察、产品理化性能测试、施工安装、使用与维护管理等研究工作，而且经过努力，顺利地将HDPE管、PVC－U等新型排水管材进行了工程的推广应用，取得了较好的效果，为在q市推广使用新型排水管材开了个好头，赢得了良好的社会效益和环境效益。 二、项目的目的、意义及内容 1.项目的目的、意义 目前，国内排水管材大多数采用钢筋混凝土管，钢筋混凝土管作为排水管使用存在着许多弊端： （1）理化性能不稳定，使用寿命短； （2）综合经济指标高； （3）其生产不符合节能环保政策。 因此，淘汰混凝土管，推广使用塑料管材作为其更新换代产品更加具有重要的意义。高密度聚乙烯中空壁缠绕管（简称HDPE）作为塑料管材中的佼佼者由于其特殊的结构与性能，较小的设备投资，在排水管领域内越来越受到青睐。 目前随着全国各地城市基础建设投资力度的不断加大，新型管道生产企业的不断涌现以及生产能力的不断扩大，必然会在全国掀起“管道革命”的热潮。建设部即将出台政策法规，在全国范围内禁止使用水泥管作为排水、排污管道。因此市场对复合管材的需求将急剧增大。 q市的经济发展水平一直居于省的龙头地位。城市基础建设投资的力度呈加速态势。这为q市的城市建设水平以及新型建材的开发、推广、使用水平提出了更高的要求。因此，开发新型排水管材并尽快地进行推广使用，提高技术及经济性指标，满足可持续发展方针的需要，早日为q乃至全国的城市建设发挥其应有的作用，具有非常重要的意义。 2.研究内容 （1）新型排水管材的内容及分类 （2）物理力学指标 （3）工程应用研究 （4）施工安装、使用与维护管理 三、国内外发展现状 上海市早在1998年以沪建材98第0511号文规定：淘汰水泥管（混凝土管），推广使用塑料管。北京市为迎接2008年奥运会，正准备淘汰水泥排水管，并计划在“十五”期间总投资2800亿元用于市政建设，其中800亿用于市政排水管网建设及污水处理。西方发达国家早在上个世纪八十年代已开发出了替代产品－塑料管材，并极力推广使用。HDPE由于其特殊的中空壁结构，使得管材比重减轻，环刚度增强，而且设备投资也较小，因此在排水管领域内越来越受到青睐。特别是在德国、韩国和日本，大口径排水管中，HDPE缠绕管的使用率分别为60％，75％和90％。韩国政府今年又拨款一兆四千亿韩元，用于HDPE中空壁缠绕管替换水泥管的工程。因此，本课题以HDPE中空壁缠绕管作为研究重点。 四、主要内容 （1）排水管材的分类 市政工程用排水管按其管材特性可分为刚性管和柔性管（塑料管）两大类。 刚性管包括铸铁管、混凝土管、陶制管等，均为传统材料制作的管道，优点是刚性好，环刚度较高，但防腐性能差，用作排污管道需做特殊防腐处理，使用寿命一般为10~20年不等。最大的缺点是易破碎（铸铁管除外），渗漏严重，易造成二次污染。 塑料排水管按其管壁结构可分为实壁塑料管和结构塑料管两大类。实壁管有硬聚氯乙烯管、玻璃钢夹砂管和PE管，结构壁管分为单/双壁波纹管、加筋管和缠绕管三大类。 （2）物理力学指标 管材特性： （1）结构独特，强度高，抗压耐冲击 （2）内壁平滑，摩阻低，过流量大 （3）耐腐蚀，无毒无污染，环保性突出 （4）连接方便，接头密封好，无渗漏 （5）重量轻，施工快捷，降低费用 （6）埋地使用寿命达五十年以上 管材物理性：（见下表）序号 项 目 单 位 性能指标 1 密度 G／cm3 — 2 热膨胀系数 Cm/cm℃ 11×10-5 3 抗拉强度（230） Mpa 21—24 4 弹性模量 Mpa 552—758 5 软化温度 ℃ 126 6 脆化温度 ℃ -70 （3）工程应用研究 用途： HDPE中空壁缠绕管的主要用途可包括： （1）水利工程、自来水工程输水 （2）市政工程雨水、污水排放 （3）工业废水排放、小区排水 （4）盐业输卤、渔业输水 （5）矿井、建筑物内通风系统 （6）电线、电缆护套 我们研究的重点主要是用于市政工程的雨污水排水管。 工程推广与应用 研究伊始，我们便致力于开展HDPE中空壁缠绕管的工程推广与应用的工作，作了大量的调查研究和推广论证工作。一年多来，经过主管部门、业主、设计院和生产厂家的共同努力，我们顺利地将HDPE管、PVC－U等新型排水管材进行了工程的推广应用，在h湾改造工程、砂土路改造工程的k路、a路、t路、g路采用了HDPE管；在砂土路改造工程中的y路、h采用了PVC－U管，都取得了较好的效果，为在q市推广使用新型排水管材开了个好头，赢得了良好的社会效益和环境效益。 （4）施工安装、使用与维护管理 由于HDPE管材本身的特性，以及推广初始阶段不为大多数人所了解，HDPE排水管在施工安装、使用与维护管理的许多方面都与传统管材有较大出入，带来了许多新的问题，同时也给人们对HDPE管材的接受和使用带来了心理疑虑和障碍，主要包括： 1.管道之间的连接，即接口形式； 2.管道与检查井的连接； 3.沟槽开挖与基础处理； 4.回填与管道抗浮； 5.管材环刚度的确定与选用； 6.相关标准与技术规程的不尽完善，等等。 根据我们对HDPE管的研究以及在推广使用过程中的总结，针对以上各方面内容，特提出以下几点： 1. 管道之间的接口形式建议使用密封胶圈柔性接口，不推荐使用热缩套连接。 2.由于材料的收缩率不同，HDPE管道与砖混检查井的连接处易导致渗漏，建议采用防水翼环，防水翼环可与不同管径的HDPE短管连接好后，直接用水泥砂浆浇注成砌块，在砌检查井时可根据流水底高，直接砌入，省时省力。从远期考虑，应注重塑料预制检查井的应用研究与推广。 3.在地下水位较高、流沙等不良地基处施工，应开挖一段、施工一段并迅速回填，注意防止管道的上浮、偏移与下窝，一旦发生，必须返工。 4.目前管道的规格一般仅有4KN/M2、8KN/M2两种，规格系列不够丰富，应进一步细分，以节省成本，提高管材的价格竞争力。 5. 应尽快出台相关的国家标准与技术规程，以利推广。 五、原材料及环境保护 高密度聚乙烯中空壁缠绕管的主要原料是PE（聚乙烯），原料可以全部国产化。 本项目在生产中无废水、废气、烟尘排放，无振动，车间内噪音在80dB以下，厂房外噪音60dB以下，不对环境造成污染。 六、市场预测 城市排水设施是现代化城市不可缺少的重要基础设施，是城市正常运转的必要条件，城市排水设计水平的高低是一个城市现代文明的重要标志。 与发达国家甚至国内先进城市相比，q市的城市排水设施水平较为落后，主要体现在管材的使用上。虽然q市的排水体制是雨污分流制，但在管材的使用尤其是新型管材的使用上，却非常保守。近年来虽然q市排水基础建设项目较多，但所应用的管材却仍多为陶瓷管、混凝土管，鲜见新型管材的工程应用。这与q市飞速发展的经济状况是极不相称的。因此，应借鉴国内外先进城市的做法，逐步淘汰水泥管（混凝土管），大力推广使用新型管材。 根据《国家化学建材产业“十五”计划和2015年发展规划纲要》：塑料管的推广应用主要以UPVC和PE塑料管为主，并大力发展其它新型塑料管。2005年，在全国新建、改建、扩建工程中，建筑排水管道70%采用塑料管，建筑给水和热水供应管道60%采用塑料管，电线护套管80%采用塑料管，建筑雨水排水管道50%采用塑料管城市供水管道（DN400mm以下）50%采用塑料管，村镇供水管道70%采用塑料管，城市排水管道30%采用塑料管，城市燃气管道（中低压管）20%采用塑料管。 根据《q市市政建设“十五”计划及2010年发展规划》：“十五”期间，q市新、翻建市区雨、污水管道的投资为亿元；2006~2010年，将新建、翻建雨、污水管网约100km，投资为亿元。另外随着全国城市排水建设、污水处理及中水回用等投资力度的不断加大，q市本地以及全国市场对新型排水管材的需求将急剧增大，市场前景极为广阔。 七、技术经济比较 中空壁缠绕排水管与与水泥排水管相比较： 具有寿命长、无渗漏、通流量大、施工方便、工种综合费用节省等优势，列表分析如下： 1）以Ф600mm管为例，性能比： Ф600mm中空壁排水管（S≥8KN／m2） Ф600mm水泥管 产品性质 柔性管 刚性管 使用寿命 50年以上 20年 产品价格 490元／m 元／m 工程综合造价 元／m 元／m 结构 受一定外压会弹性变形，但不会破坏 铺土不平造成管子破损 运输施工 重量轻、连接方便、搬运简便，／m 弯曲分歧困难，笨重（260kg／m），施工耗力耗财，费用昂贵 连接方式 收缩模连接，塑料焊接加工连接 凹凸企口结合用水泥 理化性能 耐冲击、耐腐蚀、不漏水，耐寒性高，耐磨性强、寿命长 重量重，耐冲击低，受压易破损、漏水，耐化学性能差 破损率 柔性管，无破损 15％ 发展趋势 建设部大力推广使用，市场呈上升趋势 落后淘汰，面临禁止使用 （注：工程综合造价一栏数据由上海市政提供） 八．结论与建议 1.与传统管材相比，新型塑料管材无论从技术性能指标、施工安装工艺还是综合经济比较，都是传统管材所不能比拟的。 2. 在各种新型管材层出的今天，应尽快地出台相应的规章条文，对新型管材进行推广使用，并限制使用传统管材。 3. 尽快地制订各种新型管材的行业规范及施工安装规范，以提高其技术及经济性指标，满足q市可持续发展方针的需要。仅供参考，请自借鉴。希望对您有帮助。
摘要：近些年来,建筑给排水的最大热点是新型管材的广泛应用。传统的镀锌钢管和普通排水铸铁管由于易锈蚀、自重大、运输施工不便等原因被取而代之。目前, 建筑给排水常用管材主要有塑料管,金属管和复合管三种。现在就常用管材的一些特性,优缺点,使用范围做一简要论述。关键词：建筑给排水 管材 塑料管 金属管 复合管1.塑料管塑料管是合成树脂加添加剂经熔融成型加工而成的制品。添加剂有增塑剂,稳定剂,填充剂,润滑剂,着色剂,紫外线吸收剂,改性剂等。常用塑料管有:硬聚氯乙烯管(PVC-U),高密度聚乙烯管(PE-HD), 交联聚乙烯管(PE-X),无规共聚聚丙烯管(PP-R),聚丁烯管(PB),工程塑料丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等。塑料管的原料组成决定了塑料管的特性。塑料管的主要优点:(1).化学稳定性好,不受环境因素和管道内介质组分的影响,耐腐蚀性好。(2)．导热系数小,热传导率低,绝热保温,节能效果好。(3).水力性能好,管道内壁光滑,阻力系数小,不易积垢,管内流通面积不随时间发生变化,管道阻塞机率小。(4)．相对于金属管材,密度小,材质轻,运输,安装方便,灵活,简捷,维修容易。(5)．可自然弯曲或具有冷弯性能,可采用盘管供货方式,减少管接头数量。其主要缺点:(1).力学性能差,抗冲击性不佳,刚性差,平直性也差,因而管卡及吊架设置密度高。(2).阻燃性差,大多数塑料制品可燃,且燃烧时热分解,会释放出有毒气体和烟雾。(3).热膨胀系数大,伸缩补偿必须十分强调。所以,在推广塑料管的同时,还需要发展技术克服其缺点。 塑料管性能 物理性能：塑料管的物理性能和铝塑复合管,钢管,铜管比较见表1:表1物理性能 单位 PVC-U PE PE-X PP PB ABS 钢 铜 密度 g/cm 导热系数 w/mk 50 400 热膨胀系数 mm/m°C 弹性模量 MPa 3000 600 600 210000 110000 拉伸强度 MPa 40 25 >25 28 17 40 700 150 硬度 R 120 70 100 60 230HB 使用温度 °C 0-60 -60-60 -60-95 -20-95 -20-95 -20-80塑料管的物理性能影响管道的方式,用途,补偿措施和管道保温等方面。如:(1).PVC-U、PP、ABS的力学性能相对较高, 被视为“刚性管”,明装较好。反之,PE、PE-X、PB作为“柔性管”适合暗敷。(2).塑料管的使用温度及耐热性能决定了PVC-U,PE,ABS仅能用于冷水管,而PE-X,PP, PB则可作为热水管。当建筑物有热水供应系统且冷热水采用统一管材时耐热性能成为主要指标。(3).塑料管因热膨胀系数高,在塑料管路中尤其是作为热水管,采用柔性接口，伸缩节或各种弯位等热补偿措施较多。其中以PE,PP等聚烯烃类为最。施工安装时如果对此没有足够重视,并采取相应技术措施,极易发生接口处因伸缩节而拉脱的问题。(4).由于导热系数低,塑料管的绝热保温性能优良进而可减少保温层的厚度甚至无需保温。当不同塑料管之间绝热性的比较除导热系数外,还同它们各自的管壁厚度有关。 承压性能:承压性能所涉及的内容是在一定条件下塑料管材能够承受的内压力和恒压下的破坏时间。从而确定与之有关的设计参数以及对管材的质量进行评价和监控。一般进行两项试验:液压试验和长期高温液压试验。 各种管材的承压性能见表2表2管 材 工作压力/MPa 试样试验压力/MPa 接头密封试验/MPa 爆破压力/MPa UPVC 42/h De≤90，4．2PNDe＞90，3．36PN PEX ℃常温 ABS 4～8 PB 1．6～2．5／冷水热水 PP-RPP-C 常温℃ 20℃，11h，16MPa80℃，48h，℃，170h， HDPE 热水冷水 卫生性能:理化卫生指标。其中PE,PE-X,PP,PB和ABS易达标。而PVC-U管材在生产时应使用无毒PVC树脂和卫生及稳定剂才能满足卫生性能的要求。 给水塑料管的应用结构形式单一,材料品种众多且性能各异.常用给水塑料管的特点列表如下:表3品种 优 点 缺 点 连接方式 PVC-U 抗腐蚀力强，易于粘合，价廉，质地坚硬 有UPVC单体和添加剂渗出，不适用于热水输送；接头粘合技术要求高，固化时间较长 粘合、螺纹 HDPE 韧性好，较好的疲劳强度，耐温度性能较好；质轻，可挠性和抗冲性能好 熔接需要电力；机械连接，连接件大 挤压夹紧、热熔合、电熔合 PEX 耐温性能好，抗蠕变性能好 只能用金属件连接；不能回收重复利用 挤压夹紧 PB 耐温性能好，良好的抗拉、压强度，耐冲击，低蠕变，高柔韧性 国内还没有PB 树脂原料，依赖进口，价高 挤压夹紧、热熔合、电熔合 PP-R 耐温性好 在同等压力和介质温度的条件下，管壁最厚 热熔合 ABS 强度大，耐冲击 耐紫外线差，粘接固化时间较长 粘合、螺纹、电熔合一般情况聚氯乙烯管由于价格低廉,在不考虑水质影响,在冷水供水系统属于首选管材,而当温度较高时,可选用聚乙烯管或交联聚乙烯管、聚丙烯管、聚丁烯管。 排水塑料管的应用材质单一:硬聚氯乙烯结构形式多样:芯层发泡管,空壁管,螺旋管,芯层发泡螺旋管,空壁螺旋管。其存在的一些问题:(1).热膨胀系数大,需设置伸缩补偿装置来解决。(2).刚度小,平直性差,需加密管卡、支架、吊架来解决。(3).耐热性差,软化温度低,需限制排水温度,限制使用场所和控制与热源的距离来解决。(4).阻燃性差,在穿越楼板、上人屋面的屋面板、防火墙、管道井井壁处需设置阻火圈和防火套管来解决。(5)抗机械冲击性差,需强化施工技术,精心施工来解决。(6)隔声性差,塑料管的噪声大于铸铁管,管道明装且管道位置靠近卧室时,问题尤为突出。降噪的方式,提高管道材质的隔声效果,芯层发泡管空壁管是基于这一思路而开发的；降噪的另一方式是改变水流条件,螺旋管是基于这一思路而开发的。将两种方式结合起来的思路是芯层发泡螺旋管和空壁螺旋管的开发。相同条件下,不同结构形式的排水塑料管,其噪声测定结果:普通管>芯层发泡管>空壁管>螺旋管排水塑料管的应用是在取代普通排水铸铁管的工作上进行的。目前,排水塑料管已可在建筑高度为100m以下的建筑物内使用,但各地区的进展很不平衡。当建筑高度大于、等于100m的高层建筑和不适宜采用排水塑料管的场合,可采用柔性抗震排水铸铁管。[next] 2.金属管 镀锌钢管镀锌钢管的被取代既不意味金属管被取代,也不意味镀锌钢管在整个建筑给水领域被取代。镀锌钢管由于价格低廉、性能优越,防火性能好,使用寿命长等优点,还将在消防给水系统,尤其是自动喷水灭火系统中应用.而塑料管(承压小)则不应在消防给水系统和生活-消防,生产-消防共有系统中应用。 铜管金属管中最具优势的是铜管,铜管应用较久,优点较多,管材和管件齐全,接口方式多样,较多的应用在热水管路中,目前存在的主要问题在于铜的折出量容易超标。 铸铁管给水铸铁管与钢管相比有不易腐蚀、造价低、耐久性好等优点，适合于埋地敷设。缺点是质脆、重量大、长度小等。连接方式一般采用承插连接。卡箍式铸铁排水管是一种新型的建筑用排水管材，60年代开始进入国际市场，经过几十年的推广和应用，这种管材已得到国际上的普遍认可。这种管材与传统的承插式铸铁排水管道相比有许多优点，是一种更新换代产品，但由于这种管材及配件价格相对较贵，所以在国内一直未能得到普及推广。 其它:不锈钢管也受到工程技术人员的青睐,有关方面正从减少壁厚,降低价格方面着手,以利于推广。铝合金管是铝厂向给排水行业推出的新品种。镀镍钢管是和镀锌钢管性质最近,而耐腐蚀性能远远超过镀锌钢管的新颖管材,在解决了降低镀层费用和管材断口处施工现场上镍工艺后,有望在一定范围内得到采用。涂塑钢管则是在金属管材中前景看好的一种管材,且管道布置和敷设、接口方式和施工安装均与镀锌钢管相同,是这种管材最容易被接受。由于其涂层薄、价格低,也最容易被推广。3.复合管:复合管包括衬铅管、衬胶管、玻璃钢管。复合管大多是由工作层(要求耐水腐蚀)、支承层、保护层(要求耐腐蚀)组成。复合管一般以金属作支撑材料，内衬以环氧树脂和水泥为主， 它的特点是重量轻、内壁光滑、阻力小、耐腐性能好；也有以高强软金属作支撑,而非金属管在内外两侧,如铝塑复合管，它的特点是管道内壁不会腐蚀结垢，保证水质；也有金属管在内侧,而非金属管在外侧,如塑覆铜管,这是利用塑料的导热性差起绝热保温和保护作用。根据金属的材料可分为:(1).钢塑复合管(2).不锈钢-塑复合管,塑覆不锈钢管(3).塑覆铜管(4).铝塑复合管，交联铝塑复合管(5)衬塑铝合金管应该说复合管材是管径≥300mm以上给排水管道最理想的管材。它兼有金属管材强度大,刚性好和非金属管材耐腐蚀的优点。但它又是目前发展较缓慢的一种管材。这是因为：（1）.两种管材组合在一起比单一管材价格偏高。(2).两种材质热膨胀系数相差较大,如粘合不牢固而环境温度和介质温度变化又较剧烈,容易脱开,而导致质量下降。复合管的连接宜采用冷加工方式,热加工方式容易造成内衬塑料的伸缩、变形乃至熔化。一般有螺纹、卡套、卡箍等连接方式。由于复合管尚属新型管材，我国还未有统一的设计、施工及验收规范。设计及施工人员往往套用镀锌管的工艺来进行设计与施工，故在此不作一一赘述。
UHMWPE辐照交联，添加助剂改性
这个简单，写出来你这个东西的好处 以及创新的地方就行了
刘学鹏1，2 张明昌1 张林海1 丁士东1 刘 伟1
（1.中国石化石油工程技术研究院，北京 100101；
2.中国石油大学（北京）石油工程学院，北京 102249）
摘 要 目前，对油井水泥降失水剂作用机理的研究认识多是推测，没有详细的数据支撑。本文从失水量、滤液黏度和滤饼结构等试验数据出发，解释了聚乙烯醇降失水剂的作用机理。研究结果表明，聚乙烯醇降低失水量的主要影响因素不是其对水泥浆液的增黏作用，而是其对滤饼渗透率的降低，即在滤饼和过滤介质表面形成一层致密聚合物膜。
关键词 油井水泥 降失水剂 聚乙烯醇 作用机理
Mechanisms Involved in Fluid Loss Control of Oil－well
Cement Slurries by Polyvinyl Alcohol
LIU Xuepeng1，2 ZHANG Mingchang1，ZHANG Linhai1，DING Shidong1，LIU Wei1
（ Institute of Petroleum Engineering，SINOPEC，Beijing 100101，China；
of Petroleum Engineering，China University of Petroleum（Beijing），
Beijing 102249，China）
Abstract Nowadays，most of knowledge about the function mechanisms of fluid loss control agent is a conjecture without the support of laboratory this paper，the function mechanisms of polyvinyl alcohol （PVA）was first systematically discussed by determining the quantity of fluid－loss，filtrate viscosity and the electrophoretic mobility of filter cake results show that main factors in FL reduction by PVA is not viscosifying effect but reduction in filter cake permeability：a tough，monolithic and compact polymer film is formed on the filter membrane surface under the filter cake so that the FL is not increased notably meanwhile the film formed with PVA starts to destroy and this results in abrpt increase of FL.
Key words Oil－well cement；fluid－loss additive；polyvinyl alcohol；functioning mechanisms
油井水泥降失水剂是一种能控制水泥浆中液相向渗透性地层滤失，从而保持水泥浆适当水灰比的材料，其对保证固井质量和保护油气层起着重要的作用［1，2］。聚乙烯醇（PVA）油井水泥降失水剂具有价格适中、对水泥浆缓凝时间和抗压强度影响小且有一定的成膜防气窜作用等优点，有很好的应用前景［3，4］。
本文以自合成的耐温120℃的非离子聚合物降失水剂聚乙烯醇PVA－120为对象，同时以耐温160℃的阴离子型（AMPS/AM/AA）共聚物降失水剂JHW－160为参照，结合陈涓等［3］的研究思路方法，进一步阐明聚乙烯醇类降失水剂的作用机理，尝试为深入探讨降失水剂作用机理提供一种系统性的研究思路。
1 实验部分
仪器
1）常压稠化仪，沈阳航天工业研究院生产。
2）高温高压降失水仪，沈阳航天工业研究院生产。
3）Zeta电位仪，上海中晨公司生产，JS94H型。
样品
JHW－160，工业产品，以丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）、2－丙烯酰胺基－2－甲基丙烷磺酸钠（AMPS）聚合而成三元共聚物；PVA－120，工业产品，以聚乙烯醇17－88经醛交联得到。
2 结果与讨论
失水量与加剂量及滤液黏度的关系
表1是降失水剂加量对水泥浆失水量和滤液黏度影响的测量数据。
表1 降失水剂加量对水泥浆失水量和滤液黏度的影响
注：“－” 表示没有进行数据测量。
从表1中可以看出，JHW－160随着剂量的增加，失水量逐渐减小。而PVA－120在加量小于％ BWOC时，失水量很大，随着加量进一步增大，失水量从951mL·30min－1急剧降至34mL·30min－1，这种现象称作“门限效应”。当进一步增加降失水剂量时，失水量不再明显降低。由此可见，PVA－120与JHW－160二者的失水规律不同，降失水机理也不相同。数据结果与文献报道一致［3］。
从表1中可以看出PVA－120的滤液黏度随加量变化不明显，而JHW－160的滤液黏度随着加量增大逐渐增加，表现出相关性。当PVA－120的加量从％BWOC增加到％BWOC时失水量从951mL·30min－1急剧降至34mL·30min－1，而滤液黏度几乎没有任何变化，这说明滤液黏度不是聚乙烯醇降失水剂PVA－120能够控制水泥浆失水的原因；相反，对于离子聚合物类降失水剂JHW－160来说，聚合物黏度或浓度的作用是不可忽视的，随着加量的增加，加有JHW－160的水泥浆滤液黏度逐渐增加，失水量逐渐减小。
失水量与吸附量的关系
当PVA－120加量在％BWOC时，75℃的失水量为34mL·30min－1；而加量在％BWOC时，却不能控制失水。因此选用这两个加量点，考察二者在水泥颗粒表面的吸附量差异，结果见表2。
表2 PVA－120在水泥颗粒表面的吸附
试验结果表明，PVA－120在水泥颗粒表面的吸附量极低，远远小于降失水剂的加量。同时，当PVA－120加量在％BWOC和％ BWOC时，二者在水泥颗粒表面的吸附量没有太大差别，而二者的失水分别为34mL·30min－1和951mL·30min－1。说明吸附在水泥颗粒表面的聚乙烯醇，不是PVA－120起降失水作用的主要原因。
失水量与滤饼电性质的关系
将滤饼重新分散在去离子水中测定滤饼颗粒的电泳迁移率，得到表3所示数据。
表3 失水量与滤饼颗粒的电泳迁移率的关系
研究PVA－120和JHW－160的滤饼可知，当PVA－120能控制住失水时，在滤饼与过滤介质的交界处形成一层厚度小于1mm的具有一定韧性的致密聚合物薄膜；同时在薄膜上层有一层较薄的滤饼，滤饼内部可见明显的不完整的薄膜夹层；而JHW－160只形成滤饼，且加剂量越大，失水量就越小，滤饼也会更薄。
分别将加有两种聚合物水泥浆失水试验得到的滤饼重新分散在去离子水中测定滤饼颗粒的电泳迁移率。发现加有PVA－120的水泥滤饼的电泳迁移率随加剂量增加变化不大，且与净浆滤饼的数值基本一致，说明滤饼的电性质没有改变，其降失水作用与此无关。这主要是由于PVA－120是非离子聚合物，不是以静电力作用吸附于水泥颗粒表面。而对于JHW－160随着加量增大，滤饼的电泳迁移率会由净浆的正值变为负值，同时当加量逐渐增大时，电泳迁移率的绝对值会更大，说明随着JHW－160的加入，水泥颗粒表面的电性质发生了本质上的改变，这种改变势必会对滤饼结构、润湿性等产生影响，进而对控制失水产生作用。研究结果与文献一致［3］。
失水量与滤膜的关系
研究结果表明，在滤饼与滤网处形成的致密聚合物薄膜是聚乙烯醇类降失水剂控水的关键，只要达到形成薄膜所需的聚合物浓度，失水量就不会有明显变化。要想进一步降低失水，就必须要了解这层薄膜的结构组成和形成过程。
从电子显微镜下（图1）我们可以清楚地看到滤膜的全貌结构图，进行局部放大可以看到滤膜是由许多粒径小于100μm的颗粒相互堆积而成的，在颗粒间有粘连结构。推测滤膜的形成是由PVA分子和水泥颗粒共同组成的整体，其中水泥颗粒相互堆积，并以PVA分子相互粘连。同时，水相法激光粒度仪测量水泥颗粒粒径分布的结果（D50＝μm）显示水泥颗粒的粒径确实是主要分布在100μm以下，这与电子显微镜下观察到的粒径大小基本吻合。
图1 聚乙烯醇降失水剂滤膜结构电镜显微照片
当滤膜形成后，水泥浆的失水状态得到明显改善，失水量会瞬间减少，但是依然会有少量流出。这可能是由于滤膜结构是由水泥颗粒堆积而成，而水泥颗粒的直径分布显示其中粒径小于1μm的颗粒很少，这样滤膜上颗粒堆积会留有一些小的空隙不能被有效封堵（在电镜图中表现为黑色空洞），它们一旦串通就会表现为失水量的不断增加。推测，如果加入小粒径的材料封堵住这部分空隙，失水量将减小。
固定PVA－120加量为％BWOC，采用％缓凝剂DZH －2、水灰比、嘉华G级水泥的基浆配方，在100℃测定其失水量为，见表4。由于水泥的粒径主要分布在1～100μm，所以分别选用中等粒径的材料超细硅粉（D50＝μm）和小粒径材料纳米锰粉（D50＝μm），考察其对失水量的改善效果，结果见表4。
表4是100℃时3次试验的平均值。从数据结果看，随着加入材料粒径的减小，失水量逐渐减少。这也证明了改善滤膜堆积空隙结构能够提高其控失水效果的推测。
表4 加入小粒径材料后的失水数据
降失水剂的作用机理
油井水泥浆降失水剂作为油井水泥外加剂中最重要的一类外加剂，其使用直接关系到固井施工的成败和油井寿命、产能等一系列问题。目前应用较多的是阴离子聚合物体系（以AMPS为主要单体）和非离子聚合物体系（含胶乳体系和聚乙烯醇体系）。通过上文研究，进一步证明了这两类降失水剂的作用机理是不同的。阴离子聚合物体系是通过改变滤饼电性、增加游离液黏度实现控水的；在滤饼与滤网处形成致密聚合物薄膜是聚乙烯醇类降失水剂控水的关键。
3 结论
1）阴离子聚合物JHW－160是通过改变滤饼电性、增加游离液黏度实现控水的。
2）在滤饼与滤网处形成致密聚合物薄膜是聚乙烯醇类降失水剂PVA －120控水的关键。
3）增强聚乙烯醇类降失水剂滤膜的耐温性、改善滤膜的结构才是提高其抗温性能、增加其降失水效率的关键。
参考文献
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开题报告中拟解决的问题就是论文的核心观点。
内容撰写
开题报告的内容一般包括：题目、立论依据(毕业论文选题的目的与意义、国内外研究现状)、研究方案(研究目标、研究内容、研究方法、研究过程、拟解决的关键问题及创新点)、条件分析(仪器设备、协作单位及分工、人员配置)等。
1、题目是毕业论文中心思想的高度概括，要求:
①准确、规范。要将研究的问题准确地概括出来，反映出研究的深度和广度，反映出研究的性质，反映出实验研究的基本要求——处理因素、受试对象及实验效应等。用词造句要科学、规范。
②简洁。要用尽可能少的文字表达，一般不得超过20个汉字。
2、立论依据开题报告中要考虑：
① 选题目的与意义，即回答为什么要研究，交代研究的价值及需要背景。一般先谈现实需要——由存在的问题导出研究的实际意义，然后再谈理论及学术价值，要求具体、客观，且具有针对性，注重资料分析基础，注重时代、地区或单位发展的需要，切忌空洞无物的口号。
② 国内外研究现状，即文献综述，要以查阅文献为前提，所查阅的文献应与研究问题相关，但又不能过于局限。与问题无关则流散无穷；过于局限又违背了学科交叉、渗透原则，使视野狭隘，思维窒息。
所谓综述的“综”即综合，综合某一学科领域在一定时期内的研究概况；“述”更多的并不是叙述，而是评述与述评，即要有作者自己的独特见解。
要注重分析研究，善于发现问题，突出选题在当前研究中的位置、优势及突破点；要摒弃偏见，不引用与导师及本人观点相悖的观点是一个明显的错误。综述的对象，除观点外，还可以是材料与方法等。
此外，文献综述所引用的主要参考文献应予著录，一方面可以反映作者立论的真实依据，另一方面也是对原著者创造性劳动的尊重。
3、研究方案开题报告中要考虑：
①研究的过程。整个研究在时间及顺序上的安排，要分阶段进行，对每一阶段的起止时间、相应的研究内容及成果均要有明确的规定，阶段之间不能间断，以保证研究进程的连续性。
②拟解决的关键问题。对可能遇到的最主要的、最根本的关键性困难与问题要有准确、科学的估计和判断，并采取可行的解决方法和措施。
条件分析突出仪器设备等物质条件的优势。明确协作单位及分工，分工要合理，明确各自的工作及职责，同时又要注意全体人员的密切合作。提倡成立导师组，导师组成员的选择要充分考虑课题研究的实际需要，要以知识结构的互补为依据。
扩展资料
注意事项
一、题目要准确
题目就是文章的眼睛，要明亮而有神，是论文研究内容的高度概括，是整篇论文的研讨中心，题目就是告诉别人你要干什么或解决什么问题。因此，论文题目要注意以下几方面：题目应当精练并完整表达文章的本意，但切忌简单的罗列现象或者陈述事实。
文章题目不宜使用公文式的标题；文章题目要体现研究的侧重点，要呈现研究对象以及要解决的问题（也就是研究的对象和研究内容一定要在题目呈现）；论文题目要新颖、简洁，字数最好不超过20个字，如果确因研究需要，就采用主副标题；
二、框架要完整
开题报告框架主体部分包含的内容主要有：
1、选题缘由
2、文献综述
3、研究的理论基础
4、研究的主要内容
5、研究的目的和意义
6、研究的思路和方法
7、研究的步骤
8、论文提纲
三、主体要完美
（一）选题缘由
选题缘由就是要说清楚我们为什么选这项研究。首先，要阐明我们的研究人员的整体素质以及综合考察研究人员在这个领域的合作研究更切实一些；第二，选题对我们今后的工作和学习以及后续研究具有哪些代表性、典型性、新颖性；第三，该选题的时代背景和实现背景的意义如何；
（二）文献综述
在论文的写作过程中，文献是我们文章的理论基础和实践支撑，在理论和实践上都具有一定的价值。我们的文献综述很容易犯两方面的错误，一是只是高度的加以概括和总结，三言两语就结束了；二是把所有的文章和书本都一一罗列上去。
文献综述的目的在于帮助我们理清思路，看前人是如何研究的，已有哪些方面的研究成果；文献综述是我们现有研究的依据。对于文献综述的梳理我们不能马虎或潦草的完成，文献资料查询一定要结合论文的关键词，对大量文献资料进行观点提炼，并在归纳总结中思考自己研究的亮点。
（三）概念界定
概念界定就是要对论文的关键词下操作性定义，借鉴前人已有的经验和经历在自己的研究领域提出自己的新观点，尤其是要解释清楚自己本研究中的相关概念的实际含义。如教学就研究论文当中就必须明确是学科教学、课堂教学、单纯的指教师对学生的教、教师的教和学生的学等等，我们就必须根据论文内容的需要界定清楚。
（四）研究的理论基础
研究的理论基础要基于自己的研究内容进行选择，我们常常所说的理论基础有哲学、心理学、教育学、社会学等各类学科的权威性的一些教育教学观点和理论。
研究对象：根据自己的选题，确定研究对象，首先，一定要介绍清楚你的研究对象来源于哪些地区；其次，这些研究对象你是如何选取的；第三，你的研究对象主要是哪个年龄段，哪个学历层次等等；第四，你的研究对象一共有多少人，男女各多少人等，也可根据研究的需要对研究对象分类。
四 内容要要点化，注意术语的选用。
研究内容一般是2~3点，当然也可以更多，但是如果只是一点是绝对不够的。在研究内容中，首先提一下自己的研究内容，然后对自己的研究内容进行一些简单的解释。这一部分一般有半页到一页基本也就够了（自己的观点，仅供参考）。研究内容是要和将来的毕业设计结合起来的。
所以在决定研究内容的时候要注意工作量和涉及的内容。首先工作量一定要够，其次是涉及的面不能太散乱。因为在后面的研究生毕业论文中，自己的研究内容也就两章，所以要把自己的工作做的相对集中一些，这样更有利于将来写毕业论文。
在写研究内容时的术语。一般可以选择的有：改进…的方法，提出…的方法。切忌写：实现…的方法，研究…的方法；在写自己的研究内容的时候，一定是要可行的，有科学依据的，切忌自己凭空想象。
参考资料来源：百度百科-开题报告
参考资料来源：百度百科-报告
要是写荆芥的研究及应用