HYT 166.1-2013 離子交換膜第1部分：電驅(qū)動(dòng)膜（正式版）

離子交換膜lon-exchangemembrane—2013-11-13發(fā)布 I 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4分類與型號(hào) 25要求 26試驗(yàn)方法 47檢驗(yàn)規(guī)則 附錄A(規(guī)范性附錄)電驅(qū)動(dòng)膜的固定荷電基團(tuán)代號(hào)及骨架代號(hào) 附錄B(資料性附錄)氣體加壓系統(tǒng)流程圖 附錄C(資料性附錄)爆破強(qiáng)度測試池和水的壓差滲透系數(shù)測試池示意圖 20附錄D(資料性附錄)水的濃差擴(kuò)散系數(shù)測試池和溶質(zhì)(氯化鈉)的擴(kuò)散系數(shù)測定示意圖 21附錄E(資料性附錄)面電阻電導(dǎo)池裝置示意圖 22I——第1部分：電驅(qū)動(dòng)膜；——第2部分：擴(kuò)散滲析膜；——第3部分：燃料電池膜。本部分為HY/T166的第1部分。本部分按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本部分由中國膜工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)提出。本部分由全國海洋標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC283)歸口。本部分起草單位：浙江千秋環(huán)保水處理有限公司、山東省海洋化工科學(xué)研究院、浙江東大水業(yè)有限1離子交換膜第1部分：電驅(qū)動(dòng)膜本部分適用于電驅(qū)動(dòng)膜的生產(chǎn)和檢驗(yàn)。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T191包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志GB/T601—2002化學(xué)試劑標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的制備GB/T2828.1計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)程序第1部分：按接收質(zhì)量限(AQL)檢索的逐批檢驗(yàn)抽樣計(jì)劃GB/T4456包裝用聚乙烯吹塑薄膜GB/T6543運(yùn)輸包裝用單瓦楞紙箱和雙瓦楞紙箱GB/T9174一般貨物運(yùn)輸包裝通用技術(shù)條件GB/T9969工業(yè)產(chǎn)品使用說明書總則GB/T14436工業(yè)產(chǎn)品保證文件總則GB/T20103膜分離技術(shù)術(shù)語3術(shù)語和定義GB/T20103界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。為了便于使用，以下重復(fù)列出了GB/T20103中的某些術(shù)語和定義。對(duì)離子具有選擇性透過的聚合物制成的薄膜。以電位差為推動(dòng)力，由電解質(zhì)材料形成的、對(duì)離子具有選擇性透過的膜。電驅(qū)動(dòng)膜過程electro-drivenmembraneprocess在外加直流電場的作用下，利用電驅(qū)動(dòng)膜使離子發(fā)生定向遷移的物理化學(xué)過程。水的壓差滲透系數(shù)pressuredifferentialpermeabilitycoefficientofwater單位時(shí)間、單位壓差下透過單位膜面積的純水的量。2水的濃差擴(kuò)散concentrationdifferentialdiffusionofwater當(dāng)膜兩側(cè)溶液的濃度不同時(shí)，水由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)的擴(kuò)散。水的濃差擴(kuò)散系數(shù)concentrationdifferentialdiffusioncoefficientofwater膜兩側(cè)溶液存在一定的濃差時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)水透過單位膜面積的量。溶質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)solutediffusioncoefficient膜兩側(cè)溶液存在一定的濃差時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)溶質(zhì)透過單位膜面積的量。選擇透過率permselectivity離子交換膜透過特定的電荷離子或排斥電荷離子的能力。4分類與型號(hào)電驅(qū)動(dòng)膜按其是否添加膜成型材料分為I型電驅(qū)動(dòng)膜、Ⅱ型電驅(qū)動(dòng)膜。電驅(qū)動(dòng)膜型號(hào)由類別代號(hào)、型式代號(hào)、膜的固定荷電基團(tuán)代號(hào)、膜的骨架代號(hào)、序列號(hào)五部分組成，其中類別代號(hào)以電驅(qū)動(dòng)膜英文名稱的縮略語EDM表示；型式代號(hào)表示膜中是否添加膜成型材料，以羅馬字母表示，添加為“I”,不添加為“Ⅱ”;膜的固定荷電基團(tuán)代號(hào)以阿拉伯?dāng)?shù)字表示，具體規(guī)定見附錄A中表A.1;膜的骨架代號(hào)以阿拉伯?dāng)?shù)字表示，具體規(guī)定見附錄A中表A.2;序列號(hào)表示相同骨架和固定荷電基團(tuán)的系列產(chǎn)品編號(hào)，以阿拉伯字母表示。五部分之間以連接符“-”連接，其表述格式為：-膜的骨架代號(hào)—膜的固定荷電基團(tuán)代號(hào)5.1外觀要求電驅(qū)動(dòng)膜的外觀應(yīng)平整光潔，無機(jī)械損傷，無針孔，無軋皺，無油污，無脫網(wǎng)，無疊網(wǎng)，無雜物。3I型電驅(qū)動(dòng)膜具體性能指標(biāo)見表1。(通用型陽膜)(通用型陰膜)(低滲透陰膜)(電泳涂裝膜)厚度%尺寸變化率%(x方向)(y方向) %Ⅱ型電驅(qū)動(dòng)膜具體性能指標(biāo)見表2。4表2Ⅱ型電驅(qū)動(dòng)膜性能指標(biāo)(通用型陽膜)(通用型陰膜)(弱堿性陰膜)(雜化陽膜)(雜化陰膜)厚度%尺寸變化率%(x方向)(y方向)%6試驗(yàn)方法6.1外觀檢驗(yàn)外觀用目測法檢測，應(yīng)符合5.1要求。在距膜的長、寬邊緣100mm處各取一個(gè)點(diǎn)，共四個(gè)點(diǎn)，在膜的中間位置取第五個(gè)點(diǎn)。用分度值為0.01mm的螺旋測微器測定每個(gè)點(diǎn)的厚度。膜的厚度取5個(gè)點(diǎn)厚度值的算術(shù)平均值。在25℃±1℃的恒溫室內(nèi)進(jìn)行含水率的測定。5b)烘箱，0℃~299℃,控溫允差：±1℃;2)取出膜樣品，浸泡在氫氧化鈉溶液[c(NaOH)=1mol/L]中(每10c時(shí)浸泡24h以上；差在5%以內(nèi)，取其算術(shù)平均值。 (1)Cw——膜的含水率%;在25℃±1℃的恒溫室內(nèi)進(jìn)行離子交換容量的測定。6c)容量瓶，1000mL;按GB/T601—2002中4.1給出的細(xì)則配制。按GB/T601—2002中4.21給出的細(xì)則配制。稱取10g鉻酸鉀，溶于100mL水(25℃時(shí)電導(dǎo)率小于10μS/cm),搖勻。稱取1g酚酞，溶于100mL95%的乙醇中，搖勻。陽膜的離子交換容量的測定步驟如下：a)取6.3.3a)中預(yù)處理后的陽膜三份，每份約1.5g,用濾紙吸去表面的水，迅速剪成約1cm2的小片，置于已知重量的稱量瓶稱量(準(zhǔn)確度至0.1mg),隨后放入具塞三角瓶中；b)在具塞三角瓶中加入70mL硫酸鈉溶液[c(Na?SO?)=1mol/L],每隔半小時(shí)搖晃一次，時(shí)間不少于8h;c)用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液[c(NaOH)=0.1mol/L]滴定，以酚酞為指示劑，至粉紅色出現(xiàn)15s不變?yōu)榻K點(diǎn)，記錄氫氧化鈉溶液消耗量。測試結(jié)果取三個(gè)平行樣品數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。陰膜的離子交換容量的測定步驟如下：a)取6.3.3a)中預(yù)處理后的陰膜三份，每份約1.5g,按6.4.6.la)和6.4.6.1b)操作程序依次進(jìn)行；b)用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液[c(AgNO?)=0.1mol/L]滴定，以鉻酸鉀為指示劑，至溶液呈磚紅色不褪為終點(diǎn)，記錄硝酸銀溶液消耗量。測試結(jié)果取三個(gè)平行樣品數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。離子交換容量計(jì)算方法如式(2):7a)在切紙機(jī)上將干態(tài)膜樣品裁成3.0cm×3.0cm的正方形，測出樣品膜四個(gè)角及中間部位共5個(gè)點(diǎn)的厚度取平均值為L。,單位為毫米；并在距離邊1cm處做三個(gè)記號(hào)，用千分尺測量記號(hào)間的間距為L。(x為長度方向)及Loy(yd)將預(yù)處理后的濕態(tài)膜樣品取出，并立即用螺旋 (3)8 (5)在25℃±1℃的恒溫室內(nèi)進(jìn)行爆破強(qiáng)度的測定。結(jié)構(gòu)簡圖參見附錄B中的圖B.1。其中，壓力表的量程為：0Mb)爆破強(qiáng)度測試池主要由兩個(gè)大小相同的半槽組合而成，用有機(jī)玻璃加工制成；上半槽有進(jìn)氣中的圖C.1。a)取6.3.3a)中預(yù)處理后的膜剪成適當(dāng)大小(大于墊圈的面積);9f)待透過水穩(wěn)定流動(dòng)后，用秒表記錄水在刻度毛細(xì)管中流過V體積時(shí)所需時(shí)間t;)表記錄液體在刻度毛細(xì)管中流過V體積時(shí)所需時(shí)間t; (7)6.9溶質(zhì)(氯化鈉)的擴(kuò)散系數(shù)在25℃±1℃的恒溫室內(nèi)進(jìn)行溶質(zhì)(氯化鈉)的擴(kuò)散系數(shù)的測定。當(dāng)膜兩側(cè)溶液的濃度不同時(shí)，溶質(zhì)會(huì)由濃度高的一側(cè)向濃度低的一側(cè)擴(kuò)散。通過測定溶質(zhì)在膜中的擴(kuò)散系數(shù)，定性了解膜的平均孔徑的大小和膜內(nèi)的曲折度，溶質(zhì)可以是酸、堿、鹽或非電解質(zhì)試驗(yàn)所需儀器設(shè)備如下：b)溶質(zhì)(氯化鈉)的擴(kuò)散系數(shù)測試池主要由A、B兩個(gè)測試室組成；每個(gè)測試室內(nèi)均有一個(gè)攪拌槳，并且攪拌槳與電機(jī)相連；每個(gè)室上有液體加入口，B室上有電極插口。結(jié)構(gòu)簡圖參見附錄d)移液器吸管。氯化鈉溶液[c(NaCl)=1mol/L]。溶質(zhì)(氯化鈉)的擴(kuò)散系數(shù)的測試過程如下：a)取按6.3.3a)中預(yù)處理后的膜三份，浸泡在氯化鈉溶液中[c(NaCl)=1mol/L]平衡6h,每隔3h更換一次液體，使膜轉(zhuǎn)換成鈉型或氯型；b)取處理好的膜，用濾紙擦干其表面的溶液，將膜夾于A、B兩室中間，并用橡皮圈密封；c)將兩室旋緊至不漏液；d)量取100mL氯化鈉溶液[c(NaCl)=1mol/L]倒入A室，再量取100mL水(25℃時(shí)電導(dǎo)率e)開動(dòng)攪拌器，攪拌，讀取電導(dǎo)率儀上不同時(shí)間的電導(dǎo)率值Y?,作出電導(dǎo)率值隨時(shí)間變化的曲線(見圖1);f)放出A、B兩個(gè)測試室內(nèi)的液體，用水洗滌測試室三次；g)將測定的膜樣品換成不透水的聚乙烯膜或聚氯乙烯膜，夾于A、B兩室中間，向B室內(nèi)加入與上述實(shí)驗(yàn)相同體積的水，并將電導(dǎo)率儀插入B室內(nèi)；i)用移液器向B室內(nèi)每次加入10μL的氯化鈉溶液[c(NaCl)=1mol/L],讀取電導(dǎo)率儀上每次加液后的電導(dǎo)率值Y?,作出電導(dǎo)率值隨氯化鈉溶液加入量變化的曲線(見圖2)。電導(dǎo)率值隨時(shí)間的變化曲線如圖1所示，電導(dǎo)率值隨氯化鈉溶液加入量的變化曲線如圖2所示。圖2電導(dǎo)率值隨氯化鈉溶液加入量的變化曲線在Y?=Y?條件下，從圖1中找出電導(dǎo)率值Y?時(shí)所需的時(shí)間t,從圖2 (8)Ks——溶質(zhì)(氯化鈉)的擴(kuò)散系數(shù)，單位為毫摩爾每平方厘米小時(shí)摩爾每升[mmol/(cm2·h·q——溶質(zhì)(氯化鈉)的加入量，單位為毫摩爾(mmol);S——有效膜面積，單位為平方厘米(cm2);6.10選擇透過率6.10.1試驗(yàn)條件在25℃±1℃的恒溫室內(nèi)進(jìn)行選擇透過率的測定。6.10.2儀器設(shè)備試驗(yàn)所需儀器設(shè)備如下：a)數(shù)顯萬用表：阻抗大于等于10MΩ;b)溶液循環(huán)裝置主要由兩個(gè)用有機(jī)玻璃做成的密閉容器組成；每個(gè)容器內(nèi)均有一個(gè)潛水泵；用橡皮管將潛水泵與電位槽測試裝置連接；橡皮管中間裝有止回閥；每個(gè)容器上均有一個(gè)電極插口；c)電位槽裝置主要由兩個(gè)完全相同的半槽通過螺旋桿組合而成；每個(gè)半槽上有進(jìn)液口和出液口；上有電極插口；d)飽和甘汞電極：兩支。6.10.3化學(xué)試劑氯化鉀(分析純)。6.10.4溶液的配制6.10.4.1氯化鉀溶液的配制[c(KCl)=0.1mol/L]稱取7.46g已在105℃±5℃的烘箱中干燥至恒重的氯化鉀，溶于水(25℃時(shí)電導(dǎo)率小于10μS/cm),移入1000mL容量瓶中，稀釋至刻度。稱取14.91g已在105℃±5℃的烘箱中干燥至恒重的氯化鉀，按6.10.4.1方法稀釋至1L。6.10.5測試方法測試條件如下：a)流量穩(wěn)定，且膜兩側(cè)溶液流速相同；b)按圖3構(gòu)成電池。膜圖3電池構(gòu)成6.10.5.2測試步驟選擇透過率的測試步驟如下：a)膜的預(yù)處理過程如下：入氯化鉀溶液中[c(KCl)=1mol/L]轉(zhuǎn)型6h,每隔3h更換新液一次，接著用水洗至2)將膜樣品浸泡在氯化鉀溶液中[c(KCl)=0.15mol/L],平衡6h,每隔2h更換新液一次，d)向溶液循環(huán)裝置的兩個(gè)容器中分別加入[c(KCl)=0.1mol/L]氯化鉀溶液和[c(KCl)=式中：Ps——選擇透過率，%;在25℃±1℃的恒溫室內(nèi)進(jìn)行面電阻的測定。d)溶液循環(huán)裝置主要由一個(gè)有機(jī)玻璃做成的密閉容器組成；內(nèi)裝有一定量的氯化鈉溶液a)取按6.3.3a)中預(yù)處理后的膜兩份，剪成適當(dāng)大小的圓片，浸泡在氯化鈉溶液中[c(NaCl)=Rm=R-Rs………………(12)RA=Rm×S………………(13)檢驗(yàn)項(xiàng)目123水的壓差滲透系數(shù)(I型)水的濃差擴(kuò)散系數(shù)(Ⅱ型)檢驗(yàn)結(jié)果符合5.1、5.2中規(guī)定為合格產(chǎn)品，不符合5.1、5.2中規(guī)定的產(chǎn)品，判定該批產(chǎn)品為不合格產(chǎn)品：型式檢驗(yàn)的項(xiàng)目應(yīng)為第5章規(guī)定的全部項(xiàng)目。每一批膜按照GB/T2828.1規(guī)定的方法進(jìn)行抽樣。I型電驅(qū)動(dòng)膜檢驗(yàn)結(jié)果符合5.2.1規(guī)定為合格產(chǎn)品，不電驅(qū)動(dòng)膜出廠時(shí)應(yīng)有標(biāo)志，標(biāo)志內(nèi)容包括：b)商標(biāo)、產(chǎn)品編號(hào)；c)生產(chǎn)日期；d)生產(chǎn)企業(yè)的名稱和地址；e)產(chǎn)品的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。8.2.1內(nèi)包裝電驅(qū)動(dòng)膜用高密度聚乙烯吹塑薄膜包裝，高密度聚乙烯吹塑薄膜應(yīng)符合GB/T4456的規(guī)定。8.2.2外包裝8.2.2.1采用符合GB/T6543的規(guī)定的瓦楞紙箱。8.2.2.2在運(yùn)輸時(shí)應(yīng)符合GB/T9174的規(guī)定。8.2.2.3儲(chǔ)運(yùn)標(biāo)志應(yīng)符合GB/T191的規(guī)定。8.2.3.1包裝盒內(nèi)應(yīng)附有裝箱單、檢驗(yàn)合格證、使用說明書等文件。8.2.3.2檢驗(yàn)合格證的編寫應(yīng)符合