HYT 166.1-2013 离子交换膜第1部分：电驱动膜

离子交换膜lon-exchangemembrane—2013-11-13发布 I 2规范性引用文件 3术语和定义 4分类与型号 25要求 26试验方法 47检验规则 附录A(规范性附录)电驱动膜的固定荷电基团代号及骨架代号 附录B(资料性附录)气体加压系统流程图 附录C(资料性附录)爆破强度测试池和水的压差渗透系数测试池示意图 20附录D(资料性附录)水的浓差扩散系数测试池和溶质(氯化钠)的扩散系数测定示意图 21附录E(资料性附录)面电阻电导池装置示意图 22I——第1部分：电驱动膜；——第2部分：扩散渗析膜；——第3部分：燃料电池膜。本部分为HY/T166的第1部分。本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本部分由中国膜工业协会标准化委员会提出。本部分由全国海洋标准化技术委员会(SAC/TC283)归口。本部分起草单位：浙江千秋环保水处理有限公司、山东省海洋化工科学研究院、浙江东大水业有限1离子交换膜第1部分：电驱动膜本部分适用于电驱动膜的生产和检验。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T191包装储运图示标志GB/T601—2002化学试剂标准滴定溶液的制备GB/T2828.1计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划GB/T4456包装用聚乙烯吹塑薄膜GB/T6543运输包装用单瓦楞纸箱和双瓦楞纸箱GB/T9174一般货物运输包装通用技术条件GB/T9969工业产品使用说明书总则GB/T14436工业产品保证文件总则GB/T20103膜分离技术术语3术语和定义GB/T20103界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了GB/T20103中的某些术语和定义。对离子具有选择性透过的聚合物制成的薄膜。以电位差为推动力，由电解质材料形成的、对离子具有选择性透过的膜。电驱动膜过程electro-drivenmembraneprocess在外加直流电场的作用下，利用电驱动膜使离子发生定向迁移的物理化学过程。水的压差渗透系数pressuredifferentialpermeabilitycoefficientofwater单位时间、单位压差下透过单位膜面积的纯水的量。2水的浓差扩散concentrationdifferentialdiffusionofwater当膜两侧溶液的浓度不同时，水由低浓度一侧向高浓度一侧的扩散。水的浓差扩散系数concentrationdifferentialdiffusioncoefficientofwater膜两侧溶液存在一定的浓差时，单位时间内水透过单位膜面积的量。溶质扩散系数solutediffusioncoefficient膜两侧溶液存在一定的浓差时，单位时间内溶质透过单位膜面积的量。选择透过率permselectivity离子交换膜透过特定的电荷离子或排斥电荷离子的能力。4分类与型号电驱动膜按其是否添加膜成型材料分为I型电驱动膜、Ⅱ型电驱动膜。电驱动膜型号由类别代号、型式代号、膜的固定荷电基团代号、膜的骨架代号、序列号五部分组成，其中类别代号以电驱动膜英文名称的缩略语EDM表示；型式代号表示膜中是否添加膜成型材料，以罗马字母表示，添加为“I”,不添加为“Ⅱ”;膜的固定荷电基团代号以阿拉伯数字表示，具体规定见附录A中表A.1;膜的骨架代号以阿拉伯数字表示，具体规定见附录A中表A.2;序列号表示相同骨架和固定荷电基团的系列产品编号，以阿拉伯字母表示。五部分之间以连接符“-”连接，其表述格式为：-膜的骨架代号—膜的固定荷电基团代号5.1外观要求电驱动膜的外观应平整光洁，无机械损伤，无针孔，无轧皱，无油污，无脱网，无叠网，无杂物。3I型电驱动膜具体性能指标见表1。(通用型阳膜)(通用型阴膜)(低渗透阴膜)(电泳涂装膜)厚度%尺寸变化率%(x方向)(y方向) %Ⅱ型电驱动膜具体性能指标见表2。4表2Ⅱ型电驱动膜性能指标(通用型阳膜)(通用型阴膜)(弱碱性阴膜)(杂化阳膜)(杂化阴膜)厚度%尺寸变化率%(x方向)(y方向)%6试验方法6.1外观检验外观用目测法检测，应符合5.1要求。在距膜的长、宽边缘100mm处各取一个点，共四个点，在膜的中间位置取第五个点。用分度值为0.01mm的螺旋测微器测定每个点的厚度。膜的厚度取5个点厚度值的算术平均值。在25℃±1℃的恒温室内进行含水率的测定。5b)烘箱，0℃~299℃,控温允差：±1℃;2)取出膜样品，浸泡在氢氧化钠溶液[c(NaOH)=1mol/L]中(每10c时浸泡24h以上；差在5%以内，取其算术平均值。 (1)Cw——膜的含水率%;在25℃±1℃的恒温室内进行离子交换容量的测定。6c)容量瓶，1000mL;按GB/T601—2002中4.1给出的细则配制。按GB/T601—2002中4.21给出的细则配制。称取10g铬酸钾，溶于100mL水(25℃时电导率小于10μS/cm),摇匀。称取1g酚酞，溶于100mL95%的乙醇中，摇匀。阳膜的离子交换容量的测定步骤如下：a)取6.3.3a)中预处理后的阳膜三份，每份约1.5g,用滤纸吸去表面的水，迅速剪成约1cm²的小片，置于已知重量的称量瓶称量(准确度至0.1mg),随后放入具塞三角瓶中；b)在具塞三角瓶中加入70mL硫酸钠溶液[c(Na₂SO₄)=1mol/L],每隔半小时摇晃一次，时间不少于8h;c)用氢氧化钠标准溶液[c(NaOH)=0.1mol/L]滴定，以酚酞为指示剂，至粉红色出现15s不变为终点，记录氢氧化钠溶液消耗量。测试结果取三个平行样品数据的算术平均值。阴膜的离子交换容量的测定步骤如下：a)取6.3.3a)中预处理后的阴膜三份，每份约1.5g,按6.4.6.la)和6.4.6.1b)操作程序依次进行；b)用硝酸银标准溶液[c(AgNO₃)=0.1mol/L]滴定，以铬酸钾为指示剂，至溶液呈砖红色不褪为终点，记录硝酸银溶液消耗量。测试结果取三个平行样品数据的算术平均值。离子交换容量计算方法如式(2):7a)在切纸机上将干态膜样品裁成3.0cm×3.0cm的正方形，测出样品膜四个角及中间部位共5个点的厚度取平均值为L。,单位为毫米；并在距离边1cm处做三个记号，用千分尺测量记号间的间距为L。(x为长度方向)及Loy(yd)将预处理后的湿态膜样品取出，并立即用螺旋 (3)8 (5)在25℃±1℃的恒温室内进行爆破强度的测定。结构简图参见附录B中的图B.1。其中，压力表的量程为：0Mb)爆破强度测试池主要由两个大小相同的半槽组合而成，用有机玻璃加工制成；上半槽有进气中的图C.1。a)取6.3.3a)中预处理后的膜剪成适当大小(大于垫圈的面积);9f)待透过水稳定流动后，用秒表记录水在刻度毛细管中流过V体积时所需时间t;)表记录液体在刻度毛细管中流过V体积时所需时间t; (7)6.9溶质(氯化钠)的扩散系数在25℃±1℃的恒温室内进行溶质(氯化钠)的扩散系数的测定。当膜两侧溶液的浓度不同时，溶质会由浓度高的一侧向浓度低的一侧扩散。通过测定溶质在膜中的扩散系数，定性了解膜的平均孔径的大小和膜内的曲折度，溶质可以是酸、碱、盐或非电解质试验所需仪器设备如下：b)溶质(氯化钠)的扩散系数测试池主要由A、B两个测试室组成；每个测试室内均有一个搅拌桨，并且搅拌桨与电机相连；每个室上有液体加入口，B室上有电极插口。结构简图参见附录d)移液器吸管。氯化钠溶液[c(NaCl)=1mol/L]。溶质(氯化钠)的扩散系数的测试过程如下：a)取按6.3.3a)中预处理后的膜三份，浸泡在氯化钠溶液中[c(NaCl)=1mol/L]平衡6h,每隔3h更换一次液体，使膜转换成钠型或氯型；b)取处理好的膜，用滤纸擦干其表面的溶液，将膜夹于A、B两室中间，并用橡皮圈密封；c)将两室旋紧至不漏液；d)量取100mL氯化钠溶液[c(NaCl)=1mol/L]倒入A室，再量取100mL水(25℃时电导率e)开动搅拌器，搅拌，读取电导率仪上不同时间的电导率值Y₁,作出电导率值随时间变化的曲线(见图1);f)放出A、B两个测试室内的液体，用水洗涤测试室三次；g)将测定的膜样品换成不透水的聚乙烯膜或聚氯乙烯膜，夹于A、B两室中间，向B室内加入与上述实验相同体积的水，并将电导率仪插入B室内；i)用移液器向B室内每次加入10μL的氯化钠溶液[c(NaCl)=1mol/L],读取电导率仪上每次加液后的电导率值Y₂,作出电导率值随氯化钠溶液加入量变化的曲线(见图2)。电导率值随时间的变化曲线如图1所示，电导率值随氯化钠溶液加入量的变化曲线如图2所示。图2电导率值随氯化钠溶液加入量的变化曲线在Y₁=Y₂条件下，从图1中找出电导率值Y₁时所需的时间t,从图2 (8)Ks——溶质(氯化钠)的扩散系数，单位为毫摩尔每平方厘米小时摩尔每升[mmol/(cm²·h·q——溶质(氯化钠)的加入量，单位为毫摩尔(mmol);S——有效膜面积，单位为平方厘米(cm²);6.10选择透过率6.10.1试验条件在25℃±1℃的恒温室内进行选择透过率的测定。6.10.2仪器设备试验所需仪器设备如下：a)数显万用表：阻抗大于等于10MΩ;b)溶液循环装置主要由两个用有机玻璃做成的密闭容器组成；每个容器内均有一个潜水泵；用橡皮管将潜水泵与电位槽测试装置连接；橡皮管中间装有止回阀；每个容器上均有一个电极插口；c)电位槽装置主要由两个完全相同的半槽通过螺旋杆组合而成；每个半槽上有进液口和出液口；上有电极插口；d)饱和甘汞电极：两支。6.10.3化学试剂氯化钾(分析纯)。6.10.4溶液的配制6.10.4.1氯化钾溶液的配制[c(KCl)=0.1mol/L]称取7.46g已在105℃±5℃的烘箱中干燥至恒重的氯化钾，溶于水(25℃时电导率小于10μS/cm),移入1000mL容量瓶中，稀释至刻度。称取14.91g已在105℃±5℃的烘箱中干燥至恒重的氯化钾，按6.10.4.1方法稀释至1L。6.10.5测试方法测试条件如下：a)流量稳定，且膜两侧溶液流速相同；b)按图3构成电池。膜图3电池构成6.10.5.2测试步骤选择透过率的测试步骤如下：a)膜的预处理过程如下：入氯化钾溶液中[c(KCl)=1mol/L]转型6h,每隔3h更换新液一次，接着用水洗至2)将膜样品浸泡在氯化钾溶液中[c(KCl)=0.15mol/L],平衡6h,每隔2h更换新液一次，d)向溶液循环装置的两个容器中分别加入[c(KCl)=0.1mol/L]氯化钾溶液和[c(KCl)=式中：Ps——选择透过率，%;在25℃±1℃的恒温室内进行面电阻的测定。d)溶液循环装置主要由一个有机玻璃做成的密闭容器组成；内装有一定量的氯化钠溶液a)取按6.3.3a)中预处理后的膜两份，剪成适当大小的圆片，浸泡在氯化钠溶液中[c(NaCl)=Rm=R-Rs………………(12)RA=Rm×S………………(13)检验项目123水的压差渗透系数(I型)水的浓差扩散系数(Ⅱ型)检验结果符合5.1、5.2中规定为合格产品，不符合5.1、5.2中规定的产品，判定该批产品为不合格产品：型式检验的项目应为第5章规定的全部项目。每一批膜按照GB/T2828.1规定的方法进行抽样。I型电驱动膜检验结果符合5.2.1规定为合格产品，不电驱动膜出厂时应有标志，标志内容包括：b)商标、产品编号；c)生产日期；d)生产企业的名称和地址；e)产品的执行标准号。8.2.1内包装电驱动膜用高密度聚乙烯吹塑薄膜包装，高密度聚乙烯吹塑薄膜应符合GB/T4456的规定。8.2.2外包装8.2.2.1采用符合GB/T6543的规定的瓦楞纸箱。8.2.2.2在运输时应符合GB/T9174的规定。8.2.2.3储运标志应符合GB/T191的规定。8.2.3.1包装盒内应附有装箱单、检验合格证、使用说明书等文件。8.2.3.2检验合格证的编写应符合