T-SDMS 014-2025 氯碱工业用全氟离子交换膜层间分离指标要求及测试方法

ICS83.120CCSG31Requirementsandtestmethodforinterlayerseparationofperfluorideionexchangemembranesforthechlor-alkaliindustIT/FORMTEXTSDMSFORMTEXT014—FORMTEXT2025本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由山东省膜学会提出并归口。本文件起草单位：山东东岳高分子材料有限公司、山东省膜学会、中国平煤神马集团开封东大化工有限公司、陕西金泰氯碱化工有限公司、宁夏华御化工有限公司、营创三征（营口）精细化学品有限公司、唐山三友氯碱有限责任公司、山东森荣新材料股份有限公司、淄博市计量技术研究院、青岛科技大学、济南思克测试技术有限公司、山东理工大学、聊城大学、淄博标准化研究院。本文件主要起草人：张永明、田怀德、王照民、高伟、赵伟、于漳章、孙金良、荣钦功、刘译丹、张扬、张目清、孟秀霞、张宪玺、高涛、徐冰、李晓、薛帅、丁磊。1T/FORMTEXTSDMSFORMTEXT014—FORMTEXT2025氯碱工业用全氟离子交换膜层间分离指标要求及测试方法本文件规定了氯碱工业用全氟离子交换膜（以下简称“全氟离子交换膜”）层间分离指标要求，描述了相应测试方法。本文件适用于氯碱工业领域使用的全氟离子交换膜的设计、生产和检验。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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/T209－2018工业用氢氧化钠GB/T5750.6－2023生活饮用水标准检验方法第6部分：金属和类金属指标GB/T6682－2008分析实验室用水规格和试验方法GB/T13025.4－2012制盐工业通用试验方法水不溶物的测定GB/T13025.5－2012制盐工业通用试验方法氯离子的测定GB/T13025.6－2012制盐工业通用试验方法钙和镁的测定GB/T13025.8－2012制盐工业通用试验方法硫酸根的测定GB/T13025.12－2012制盐工业通用试验方法钡的测定GB/T30297－2013氯碱工业用全氟离子交换膜应用规范GB/T32116－2015循环冷却水中总有机碳（TOC）的测定3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1全氟氯碱离子交换膜perfluorinatedionexchangemembrane由全氟离子交换树脂制得的对离子具有选择透过性功能的膜。3.2层间分离interlayerseparation全氟离子交换膜的全氟磺酸层和全氟羧酸层结合层间出现缺陷。3.3二次精制盐水secondarybrine将原料盐溶解，经过化学和物理方法去除部分杂质，得到一次精制盐水，再将一次精制盐水经过螯合树脂处理，得到符合GB/T30297—2013规定的二次精制盐水。4原理在电解实验中，提高电流密度，升高阴极出口氢氧化钠溶液的浓度，或者降低阳极出口盐水的浓度，从而改变全氟离子交换膜羧酸层的含水率及水分子传导率，增加了全氟磺酸层和全氟羧酸层之间水分子的积聚压力，加速层间分离，以便在较短的时间内观察到层间分离现象。5指标要求2T/FORMTEXTSDMSFORMTEXT014—FORMTEXT2025在电解过程中，全氟离子交换膜全氟磺酸层和全氟羧酸层间在72h内应无层间分离现象产生。6仪器和设备6.1氯碱电解系统：a)系统结构：符合附录B中图B.1的规定；b)氯碱电解槽（以下简称“电解槽”）：符合附录B中图B.2和图B.3的规定；c)阳、阴极槽体材质及尺寸：符合附录B中表B.1的规定；d)阳、阴极极网材质及尺寸：符合附录B中表B.2的规定；e)电解温度的控制精度为0.1℃,电流的控制精度为0.01A。6.2全自动电位滴定仪：盐水测试精度为0.01g/L，碱液测试精度为0.01%。6.3光学显微镜：放大倍数12.6倍。7试剂和溶液7.1二次精制盐水：氯化钠（NaCl）浓度为（307.50±7.50）g/L，符合附录A的规定。7.2纯水：符合GB/T6682－2008中规定的二级纯水。7.332wt.%碱液：用符合GB/T209－2018规定的工业用氢氧化钠配制的质量分数为（32.00±0.50)%的碱液。7.42wt.%碱液：用32wt.%碱液配制的质量分数为(2.00±0.50)%的碱液。8样品制备8.1全氟离子交换膜结构如下图所示。图1全氟离子交换膜结构示意图3T/FORMTEXTSDMSFORMTEXT014—FORMTEXT20258.2从需要测试的全氟离子交换膜批次中随机抽取1卷，在距离边缘不少于30cm处裁切一块样品，样品尺寸为180mm×120mm。8.3将样品放在室温下2wt.%碱液（7.4）中平衡24h。9测试步骤9.1将平衡后的样品（8.3）安装在阴、阳极电解槽之间，全氟磺酸层的一面朝向阳极侧，全氟羧酸层的一面朝向阴极侧。9.2向阴极电解槽加入32wt.%碱液（7.3）至阴极液出口处有碱液溢流，向阳极电解槽加入二次精制盐水（7.1）至阳极液出口处有盐水溢流。9.3电解槽阴、阳极电解液升温至75.0℃时，打开整流器，按照2.00A/min的速度提升电流至25.20A（电流密度为6.0kA/m2），在提升电流的同时，分别打开纯水高位槽加液系统和进槽盐水高位槽加液系统，向电解槽阴极侧注入纯水（7.2），向电解槽阳极侧注入二次精制盐水（7.1），电解液继续升温至85.0℃。9.4在出槽碱液管路处取出口碱液1.50g，用全自动电位滴定仪（6.2）测试碱液浓度，控制出槽碱液浓度稳定在（35.00±0.50）wt.%；在出槽盐水管路处取出口盐水0.50mL，用全自动电位滴定仪（6.2）测试盐水浓度，控制出槽盐水浓度稳定在（210.00±10.00）g/L。9.5维持上述状态连续电解72h，期间每8h测试1次出槽盐水浓度和出槽碱液浓度，保持运行稳定。9.6停止电解，整流器输出电流降至0.00A时，用纯水（7.2）冲洗电解槽阴阳极室，电解槽内温度降至室温时，取出样品，并观察样品的全氟羧酸面。10结果判定10.1判定方法10.1.1肉眼观察在自然光或40W日光灯下，目视观察样品有效电解区域全氟羧酸面，对照附录C中图C.1进行鉴别。10.1.2光学显微镜观察利用光学显微镜（6.3）放大12.6倍观察样品有效电解区域全氟羧酸面，对照附录C中图C.2进行鉴10.2结果判定10.2.1若肉眼观察到明显的层间分离现象，则判定该样品所在批次不合格。10.2.2若肉眼未观察到明显的层间分离现象，再用光学显微镜进行观察，若观察到层间分离现象，则判定该样品所在批次不合格，若未观察到层间分离现象，则判定该样品所在批次合格。11检验报告检验报告应至少包括以下内容：f)生产单位名称；g)报告日期；h)产品名称；i)产品牌号；j)样品批号；k)本文件编号；l)检验项目；m)检验结果；n)检验人员；o)复核人员。4T/FORMTEXTSDMSFORMTEXT014—FORMTEXT2025（规范性）二次精制盐水指标及测试方法A.1二次精制盐水指标二次精制盐水应符合GB/T30297—2013中表A.2的规定。A.2二次精制盐水测试方法A.2.1氯化钠吸取一定体积的试样溶液于150mL烧杯中，加入4滴铬酸钾指示剂，搅拌下用硝酸银标准滴定溶液滴定，直至悬浊液中出现稳定的橘红色为终点。氯化钠的质量浓度按公式（A.1）计算。式中：ρ1——氯化钠的质量浓度，单位为克每升（g/LV1——硝酸银标准滴定溶液的用量，单位为毫升（mLV0——空白试验硝酸银标准滴定溶液的用量，单位为（mLC——硝酸银标准滴定溶液的浓度，单位为摩尔每升（mol/LM——氯化钠的摩尔质量，单位为克每摩尔（g/molV——所取试样的体积，单位为升（L1000——单位换算系数。A.2.2钙镁离子按照GB/T13025.6－2012中描述的方法进行。A.2.3锶离子按照GB/T5750.6－2023中4.4描述的方法进行。A.2.4钡离子按照GB/T13025.12－2012中描述的方法进行。A.2.5铝离子按照GB/T5750.6－2023中4.4描述的方法进行。A.2.6铁离子按照GB/T5750.6－2023中4.4描述的方法进行。A.2.7镍离子按照GB/T5750.6－2023中4.4描述的方法进行。A.2.8硫酸钠按照GB/T13025.8－2012中描述的方法测试硫酸根离子质量分数(ω1）。硫酸钠的质量浓度按公式（A.2）计算。式中：ρ2——硫酸钠的质量浓度，单位为克每升（g/LM1——硫酸钠的摩尔质量，单位为克每摩尔（g/molM2——硫酸根离子的摩尔质量，单位为克每摩尔（g/molω1——硫酸根离子的质量分数，%；5T/FORMTEXTSDMSFORMTEXT014—FORMTEXT2025m1——试样的质量，单位为克（gV1——试样的体积，质量为升（L）。A.2.9氯酸钠按照GB/T1618－2008中6.4描述的方法测试氯酸钠的质量分数(ω2）。氯酸钠的质量浓度按公式（A.3）计算。式中：ρ3——氯酸钠的质量浓度，单位为克每升（g/Lω2——氯酸钠的质量分数，%；m2——试样的质量，单位为克（gV2——试样的体积，质量为升（L）。A.2.10总有机碳按照GB/T32116－2015中5.5描述的方法进行。T/FORMTEXTSDMSFORMTEXT014—FORMTEXT2025（规范性）电解系统及电解槽结构、材质和尺寸B.1电解系统及电解槽结构B.1.1电解系统结构见图B.1。图B.1电解系统结构图2T/FORMTEXTSDMSFORMTEXT014—FORMTEXT2025B.1.2电解槽阳极槽结构见图B.2。图B.2电解槽阳极槽结构图B.1.3电解槽阴极槽结构见图B.3。3T/FORMTEXTSDMSFORMTEXT014—FORMTEXT2025图B.3电解槽阴极槽结构图B.2电解槽槽体及极网材质和主要尺寸B.2.1电解槽阳、阴极槽体材质及主要尺寸见表B.1。表B.1电解槽阳、阴极槽体材质及主要尺寸3钛镍B.2.2电解槽阳、阴极极网材质及主要尺寸见表B.2。表B.2电解槽阳、阴极极网材质及主要尺寸2钛2镍0T/SDMS014—2025（规范性）全氟离子交换膜电解后层间分离和未出现层间分离现象C.1全氟离子交换膜电解后肉眼观察到的层间分离现象和未出现层间分离现象见图C.1。a)层间分离现象b)未出现层间分离现象图C.1全氟离子交换膜电解后肉眼观察到的层间分离现象和未出现层间分离现象T/FORMTEXTSDMSFORMTEXT014—FORMTEXT2025C.2全氟离子交换膜电解后光学显微镜观察到的层间分离现象和未出现层