(離子膜)培訓(xùn)教材課件

離子膜培訓(xùn)資料離子膜培訓(xùn)資料1陰極側(cè)陽(yáng)極側(cè)Carboxylatelayer（羧酸層）

高離子選擇性

阻止OH-侵入(高電流效率)

阻止Cl-

擴(kuò)散(低堿中含鹽)陽(yáng)極面涂敷

促進(jìn)Cl2、氣泡剝離陰極面涂敷促進(jìn)H2

氣泡剝離PTFEweb（芯材）

機(jī)械的強(qiáng)度

尺寸的穩(wěn)定

抗拉伸Sulfonatelayer（磺酸層）

高機(jī)械強(qiáng)度

低電阻S2S1C離子膜離子膜構(gòu)造陰極側(cè)陽(yáng)極側(cè)Carboxylatelayer（羧酸層）2離子膜的規(guī)格和型號(hào)日本旭化成公司F系列離子交換膜：F-4100、F-4200、F-4600、F-4400美國(guó)杜邦公司N系列離子交換膜：N-966、N-2010、N-982日本旭硝子公司系列離子交換膜：8020、8030、8040均為磺酸和羧酸的復(fù)合膜離子膜的規(guī)格和型號(hào)日本旭化成公司F系列離子交換膜：F-4103沒(méi)有水通道(b)有水通道

F4400系列水通道 平織 卷織

F4200系列,F4601 F4602 離子膜構(gòu)造對(duì)比沒(méi)有水通道(b)有水通道水通道 平織 卷織4(a)沒(méi)有水通道

F4200系列F4600系列高機(jī)械強(qiáng)度低電壓對(duì)雜質(zhì)高耐受性(b)有水通道（犧牲芯材膜）F4400系列(a)沒(méi)有水通道高機(jī)械強(qiáng)度低電壓(b)有水通道（犧牲5無(wú)犧牲芯材（沒(méi)有水通道）有犧牲芯材（有水通道）無(wú)涂層有涂層有涂層F4100系列F4112標(biāo)準(zhǔn)高強(qiáng)度高電密?低電壓F4200系列F4202F4203F4600系列F4602F4601F4400系列F4402F4401CF4403F4401電壓低Aciplex-FTM系列的特點(diǎn)無(wú)犧牲芯材（沒(méi)有水通道）有犧牲芯材（有水通道）無(wú)涂層有涂層有6F4202F4203F4601F4602F4401F4402F4403電壓

(V)3.022.973.013.032.922.952.94電流效率

(%)97.097.097.097.097.597.097.050%燒堿中含鹽量(ppm)20252015302015槽電壓4kA/m2,90℃換算.試驗(yàn)電槽運(yùn)行條件:電解面積1dm2,電流密度4kA/m2,溫度90℃,燒堿濃度32%,淡鹽水濃度205g/lAciplexTM-F電解性能F4202F4203F4601F4602F4401F44027F4202F4203F4601F4602F4401F4402F4403拉伸強(qiáng)度

(kg/cm)5.75.45.77.54.34.74.8拉伸強(qiáng)度*(kg/cm)1.71.62.02.21.51.92.0撕裂強(qiáng)度

(kg)4.54.55.55.01.51.52.5*對(duì)芯材45度方向的拉伸強(qiáng)度

AciplexTM-F機(jī)械強(qiáng)度F4202F4203F4601F4602F4401F44028有關(guān)膜的問(wèn)題事例下面介紹由于膜操作及電解不當(dāng)?shù)脑蚨l(fā)生問(wèn)題的事例

【事例介紹】

１．裝膜時(shí)發(fā)生的問(wèn)題

(1)由于膜的折皺而發(fā)生損傷及針孔

(2)由于膜裝反（＋／－面裝反）而產(chǎn)生水泡

２．由于墊片安裝發(fā)生的問(wèn)題

(3)由于墊片位置粘貼不當(dāng)而產(chǎn)生鹽泡

(4)由于離型劑及粘著劑涂抹過(guò)多而產(chǎn)生鹽泡

３．電槽運(yùn)行時(shí)發(fā)生的問(wèn)題

(5)由于鹽水濃度過(guò)低或鹽水供給不足而產(chǎn)生水泡

(6)由于鹽酸添加過(guò)量而損傷離子膜

(7)由于兩極間壓差不良使電解性能降低

４．由于鹽水中的雜質(zhì)而發(fā)生的問(wèn)題

(8)雜質(zhì)的種類(lèi)及電解性能降低的事例

有關(guān)膜的問(wèn)題事例下面介紹由于膜操作及電解不當(dāng)?shù)脑蚨l(fā)生問(wèn)題9事例(1)

裝膜時(shí)的問(wèn)題-1

由于膜的折皺而發(fā)生龜裂事例(1)

裝膜時(shí)的問(wèn)題-1

由于膜的折皺而發(fā)生龜10由于膜折皺產(chǎn)生的問(wèn)題

離子膜如折皺的話，會(huì)產(chǎn)生龜裂及針孔。

特別是有犧牲芯材的膜、其陽(yáng)極面（＋面）向外凸起折皺時(shí)，容易發(fā)生。

【有犧牲芯材的膜】

＊陽(yáng)極面犧牲芯材溶解后的孔（貫穿孔）很多是露出來(lái)的

＊陽(yáng)極面向外凸起折皺時(shí)，這一貫穿孔即成龜裂的起點(diǎn)

貫穿孔由于膜折皺產(chǎn)生的問(wèn)題離子膜如折皺的話，會(huì)產(chǎn)生龜裂及針孔。11由于折皺使膜產(chǎn)生龜裂的原因

羧酸

磺酸從犧牲芯材的孔（貫穿孔）的地方發(fā)生龜裂

龜裂在磺酸層（陽(yáng)極側(cè)）向外折皺時(shí)最易發(fā)生。羧酸磺酸

主芯材（PTFE）貫穿孔

＊沒(méi)有犧牲芯材的膜，抗折皺性比較強(qiáng)。

＊有犧牲芯材的膜，在操作時(shí)要注意。

由于折皺使膜產(chǎn)生龜裂的原因羧酸磺酸從犧牲芯材的孔（貫穿孔12在裝膜時(shí)會(huì)發(fā)生的折皺

用手持膜的兩端站立時(shí)，由于膜上部松弛而出現(xiàn)皺褶○×

進(jìn)行膜的操作時(shí)，因沒(méi)注意拿好而掉在地上。

將膜貼在陽(yáng)極時(shí)，有皺褶出現(xiàn)但沒(méi)注意到，就將陰極一側(cè)合上。

在裝膜時(shí)會(huì)發(fā)生的折皺用手持膜的兩端站立時(shí)，由于膜上部松13在裝膜時(shí)會(huì)發(fā)生的折皺

將操作臺(tái)上展開(kāi)的膜移到電槽上時(shí)，把膜折疊后運(yùn)走。

××將操作臺(tái)上展開(kāi)的膜卷到筒上時(shí)，在有皺褶的狀態(tài)下卷起來(lái)。

××在裝膜時(shí)會(huì)發(fā)生的折皺將操作臺(tái)上展開(kāi)的膜移到電槽上時(shí)，把膜折14事例(2)

裝膜時(shí)的問(wèn)題-2

膜的陰陽(yáng)極裝反事例(2)

裝膜時(shí)的問(wèn)題-2

膜的陰陽(yáng)極裝反15＋／－面裝反，對(duì)膜的影響

原因＊沒(méi)有確認(rèn)膜的方向（陽(yáng)陰極）

影響發(fā)生水泡膜的劣化?損傷

（例如）電壓上升

＋／－面裝反，對(duì)膜的影響原因＊沒(méi)有確認(rèn)膜的方向（陽(yáng)陰極16膜裝反進(jìn)行電解后膜的狀態(tài)

電解條件：陽(yáng)陰極裝反時(shí)（磺酸層在陰極側(cè)，羧酸層在陽(yáng)極側(cè)）

電流密度=4kA/m2,槽溫=90℃,陰極液濃度=32％,

陽(yáng)極液濃度=205g/l,壓差=0,運(yùn)行天數(shù)=2整個(gè)膜發(fā)生水泡膜裝反進(jìn)行電解后膜的狀態(tài)電解條件：陽(yáng)陰極裝反時(shí)（磺酸17膜Ａ膜Ｂ膜Ｃ0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5電壓（Ｖ）正常時(shí)裝反時(shí)膜裝反電解時(shí)電壓上升

電解條件：陽(yáng)陰極裝反（磺酸層在陰極側(cè)，羧酸層在陽(yáng)極側(cè)）：

電流密度=4kA/m2,槽溫=90℃,陰極液濃度=32％,

陽(yáng)極液濃度=205g/l,壓差=0,運(yùn)行天數(shù)=2雖然運(yùn)行只兩天，但仍可看到電壓上升了500～1,000mV膜Ａ膜Ｂ膜Ｃ0.00.51.01.52.02.53.03.518膜裝反電解時(shí)產(chǎn)生水泡的原因

陽(yáng)極陰極Na+的移動(dòng)量大Na+的移動(dòng)量小Na+的移動(dòng)量不同羧酸磺酸Na+的濃縮層：羧酸／磺酸層的尺寸變形增大

由于滲透壓，水發(fā)生滲透水泡由于滲透壓水的移動(dòng)膜裝反電解時(shí)產(chǎn)生水泡的原因陽(yáng)極陰極Na+的Na+的Na+的19事例(3)

墊片的安裝-1

墊片的安裝位置不合適事例(3)

墊片的安裝-1

墊片的安裝位置不合適20墊片位置的重要性

陽(yáng)極及陰極墊片粘貼位置的正確，對(duì)膜的長(zhǎng)期穩(wěn)定的使用是非常重要的

。如果陽(yáng)極墊片的位置比陰極墊片位置更突出于電槽內(nèi)的話，在陽(yáng)極墊片的突出部分，膜易產(chǎn)生鹽泡，并易發(fā)生針孔。＋－?子膜?子膜Cell槽框＋－鹽泡墊片槽框離子膜墊片位置的重要性陽(yáng)極及陰極墊片粘貼位置的21鹽泡發(fā)生的原因

NaOH墊片墊片離子膜槽框槽框陽(yáng)極陰極2NaOH＋Cl2→NaClO＋NaCl＋H2O鹽泡發(fā)生的原因NaOH墊片墊片離子膜槽框槽框陽(yáng)極陰極2Na22事例(4)

墊片的安裝-2

離型劑及粘接劑涂抹過(guò)多事例(4)

墊片的安裝-2

離型劑及粘接劑涂抹過(guò)多23離型劑涂抹過(guò)多的影響

離型劑和粘結(jié)劑涂抹過(guò)多，流到電解面，附著在膜上使電解性能下降。

→→膜附著的部分：發(fā)生鹽泡，發(fā)生針孔，電壓上升等

＜使膜性能惡化的原因與上述墊片粘貼位置不良相同＞

硅系列離型劑：因不具有疏水性所以損傷較輕，但

在膜的附著面上，羧酸層會(huì)發(fā)生損傷。

氟系列離型劑：因有疏水性，所以會(huì)引起非常嚴(yán)重的損傷。

重要的是：涂抹適量?不使用氟系列離型劑

離型劑涂抹過(guò)多的影響離型劑和粘結(jié)劑涂抹過(guò)多，流到電解面，24離型劑涂抹過(guò)量的實(shí)驗(yàn)（Lab.）氟系列硅系列侵入到電解面氟系列硅系列發(fā)生嚴(yán)重的損傷

輕微、但羧酸層發(fā)生損傷

離型劑涂抹過(guò)量的實(shí)驗(yàn)（Lab.）氟系列硅系列侵入到電解面25＋槽框墊片＋－－鹽泡離型劑離子膜離型劑涂抹過(guò)多使膜受到損傷的原因2NaOH＋Cl2→NaClO＋NaCl＋H2O○×＋槽框墊片＋－－鹽泡離型劑離子膜離型劑涂抹過(guò)多使膜受到損傷的26事例(5)

運(yùn)行時(shí)發(fā)生的問(wèn)題-1

鹽水濃度過(guò)低或鹽水供給不足

事例(5)

運(yùn)行時(shí)發(fā)生的問(wèn)題-1

鹽水濃度過(guò)低或鹽27鹽水濃度過(guò)低對(duì)膜的影響

原因＊鹽水供給不足

鹽水的進(jìn)口?出口的短管發(fā)生部分堵塞

＊供給鹽水濃度低下影響產(chǎn)生水泡

膜劣化?損傷

（例如）電壓上升

鹽水濃度過(guò)低對(duì)膜的影響原因＊鹽水供給不足影響產(chǎn)生28所謂水泡

羧酸層磺酸層因磺酸高分子與羧酸高分子的含水率的差別，水滯留在羧酸層與磺酸層之間，在界面產(chǎn)生剝離。所謂水泡磺酸層因磺酸高分子與羧酸高分子的含水率的差別，水滯29鹽水濃度過(guò)低的實(shí)驗(yàn)

隨著鹽水濃度的降低，水泡的發(fā)生量急劇增大

水泡發(fā)生量

低←←鹽水濃度→→高鹽水濃度過(guò)低的實(shí)驗(yàn)隨著鹽水濃度的降低，水泡的發(fā)生量急劇增大30水泡產(chǎn)生的原因

磺酸層羧酸層PTFE透水（羧酸/磺酸膨脹程度的差別增大）（發(fā)生變形）（產(chǎn)生水泡）透水（電滲透水）的透過(guò)性：磺酸層＞羧酸層→對(duì)羧酸

/磺酸界面的壓力，羧酸

/磺酸界面的變形， 水透過(guò)性的羧酸

/磺酸差別增大

水泡產(chǎn)生的原因磺酸層羧酸層PTFE透水（羧酸/磺酸膨脹程31事例(6)

運(yùn)行時(shí)的問(wèn)題-2

鹽酸添加過(guò)量（陽(yáng)極液）

＜目的：降低O2/Cl2＞事例(6)

運(yùn)行時(shí)的問(wèn)題-2

鹽酸添加過(guò)量（陽(yáng)極液32陽(yáng)極液中添加鹽酸的必要性

(1)目的：降低O2/Cl2添加鹽酸對(duì)降低O2/Cl2

是有效的，但添加過(guò)會(huì)引起膜的損傷不加酸加酸低←O2/Cl2（％）→高低←電流效率（％）→高陽(yáng)極液中添加鹽酸的必要性(1)目的：降低O2/C33陽(yáng)極液中添加鹽酸的必要性(2)鹽水濃度

淡鹽水濃度濃小←←電解槽出口的鹽水酸度(N)→→大低←←O2/Cl2（％）→→高陽(yáng)極液中添加鹽酸的必要性(2)鹽水濃度淡鹽水濃度濃34鹽酸添加過(guò)量引起羧酸高分子的損傷

電解條件

:

電流密度=4kA/m2,陰極液濃度=33%,陽(yáng)極液濃度=3.35N,

槽溫=90C,運(yùn)行天數(shù)=7膜的白化鹽酸添加過(guò)量引起羧酸高分子的損傷電解條件:膜的白化35鹽酸添加過(guò)量引起羧酸高分子的損傷起泡

羧酸磺酸電解條件

:

電流密度=5kA/m2,

陰極液濃度=32%,

陽(yáng)極液濃度=205g/l,

H+濃度=0.1N,

天數(shù)=3鹽酸添加過(guò)量引起羧酸高分子的損傷起泡羧酸磺酸電解條件:36鹽酸添加過(guò)量引起羧酸高分子損傷的原因

由于H+羧酸及磺酸高分子氧化羧酸／磺酸剝離羧酸層損傷羧酸高分子：收縮磺酸高分子：膨脹由于過(guò)熱損傷羧酸層向羧酸層析出NaCl-SO3Na→-SO3H膨脹-COONa→-COOH收縮羧酸／磺酸剝離中和反應(yīng),析出NaCl

HCl＋NaOH→NaCl＋H2O-COONa→-COOH

(1)外表上EW增加

(2)電阻增加

(3)由于發(fā)熱引起羧酸層起泡

（推定）鹽酸添加過(guò)量引起羧酸高分子損傷的原因由于H+羧酸／磺酸剝37事例(7)

運(yùn)行時(shí)的問(wèn)題-3

兩極間壓差不良使電解性能降低事例(7)

運(yùn)行時(shí)的問(wèn)題-3

兩極間壓差不良使電解38兩極間壓差的影響一覽

０壓差（ΔP）：（陰極室壓－陽(yáng)極室壓）正負(fù)

壓差不足

膜振動(dòng)

↓膜磨損

↓針孔異常過(guò)大壓差

膜損傷陽(yáng)極變形針孔

鹽水供給不足

↓電解性能降低

壓差逆轉(zhuǎn)

過(guò)大逆壓差

壓差合適

電壓上升

陰極變形針孔

合適的壓差，因電槽類(lèi)型、極間距、循環(huán)方式、電極形狀、電解條件、膜的種類(lèi)等的不同而不同

兩極間壓差的影響一覽０壓差（ΔP）：（陰極室壓－陽(yáng)極39陽(yáng)極室壓＞陰極室壓的重要性

液體的比電阻：陽(yáng)極液（鹽水）＞陰極液（燒堿）電解液的（氣／液）比：陽(yáng)極室＞陰極室（陽(yáng)極液電壓損失大）將膜壓附在陽(yáng)極上→→(1)液體電阻減小

(2)膜被壓附在（氣／液）比大的電極上

兩極間的壓差：陽(yáng)極室壓＜陰極室壓重要

約0.1VLab.celldataー＜＋←壓差→＋＜－電壓（V）０不穩(wěn)定領(lǐng)域陽(yáng)極室壓＞陰極室壓的重要性液體的比電阻：陽(yáng)極液（鹽40正常壓差：＋＜－逆壓差：＋＞－由于壓差逆轉(zhuǎn)使電壓上升

陽(yáng)極液比電阻大陽(yáng)極陰極陰極液比電阻小膜（例）電解條件：電流密度=4kA/m2、槽溫=90℃、陽(yáng)極液濃度=205gpl、陰極液濃度=32%、

極間距=2mm正常壓差時(shí)：（陽(yáng)極側(cè)=0、陰極側(cè)=2mm）的情況下；

陽(yáng)極液的比電阻＝1.90Ω?cm、陰極液的比電阻＝0.83Ω?cm（出典：燒堿手冊(cè)）

電壓損失(IR)＝（電流效率）＊（極間隔）＊（比電阻）

正常壓差時(shí)：陽(yáng)極液的IR≒0、陰極的IR＝0.0664

逆壓差時(shí)：陽(yáng)極液的IR＝0.152、陰極的IR≒0

→光是液體阻力就上升了大約約90mV

正常壓差：＋＜－逆壓差：＋＞－由于壓差逆轉(zhuǎn)使電壓上升41由于逆壓差引起的電壓上升（實(shí)例）正常壓差正常壓差壓差不足壓差逆轉(zhuǎn)約100mV由于逆壓差引起的電壓上升（實(shí)例）正常壓差正常壓差壓差不足42壓差不足的影響

兩極間的壓差不足時(shí)，膜發(fā)生振動(dòng)，容易接觸到陰極陽(yáng)極。膜被電極磨損

有時(shí)會(huì)形成針孔。

這一現(xiàn)象易發(fā)生在壓差不足時(shí)，多出現(xiàn)在電槽上部以及陽(yáng)極液出口附近。

鹽水入口鹽水出口這部分容易發(fā)生壓差不足壓差不足的影響兩極間的壓差不足時(shí)，膜發(fā)生振動(dòng)，容易接觸43由于壓差不足膜的磨損及針孔

(1)上部墊片位置陰極側(cè)陰極側(cè)有被陰極磨損的痕跡，形成針孔。由于壓差不足膜的磨損及針孔(1)上部墊片位置陰極側(cè)陰極側(cè)44壓差過(guò)大發(fā)生鹽泡的原因

(1)陽(yáng)極液

陰極液由于壓差過(guò)大將膜壓到陽(yáng)極在陽(yáng)極與膜的接觸部分，陽(yáng)極液濃度降低。由于水的電分解，產(chǎn)生H+由于H+引起羧酸及磺酸高分子的氧化羧酸／磺酸剝離羧酸層損傷羧酸高分子：收縮磺酸高分子：膨脹由于過(guò)熱羧酸層損傷向羧酸層析出NaCl（推定）壓差過(guò)大發(fā)生鹽泡的原因(1)陽(yáng)極液陰極液由于壓差過(guò)大在45壓差過(guò)大發(fā)生鹽泡的原因(2)陽(yáng)極側(cè)陰極側(cè)

Cl2OH-磺酸羧酸2NaOH＋Cl2→NaClO＋NaCl＋H2O鹽泡的防止

１．電解槽的結(jié)構(gòu)

＊防止在陽(yáng)極液上部形成氣體區(qū)域

２．墊片＊抑制氯氣層的形成

３．膜＊提高對(duì)鹽泡的耐受性

壓差過(guò)大發(fā)生鹽泡的原因(2)陽(yáng)極側(cè)陰極側(cè)Cl2OH-磺46事例(8)

鹽水中雜質(zhì)的問(wèn)題

雜質(zhì)的種類(lèi)以及

電解性能降低的例子事例(8)

鹽水中雜質(zhì)的問(wèn)題

雜質(zhì)的種類(lèi)以及

電解性能470246810121416膜內(nèi)部的位置pH磺酸層羧酸層陰極側(cè)陽(yáng)極側(cè)MgNiFeBaSrCa羧酸/磺酸界面雜質(zhì)的蓄積

金屬氧化物、根據(jù)pH值生成難溶性的沉淀。

沉淀在羧酸表層的雜質(zhì)：影響電流效率使之降低。

沉淀在磺酸表層的雜質(zhì)：影響電壓使之上升。

→嚴(yán)格鹽水的雜質(zhì)管理、對(duì)于穩(wěn)定運(yùn)行是非常重要的。

0246810121416膜內(nèi)部的位置pH48總結(jié)

(1)分類(lèi)事例影響留意點(diǎn)膜的安裝膜的折皺膜損傷發(fā)生針孔膜的處理膜裝反發(fā)生水泡

電壓上升膜的確認(rèn)墊片的安裝位置不合適膜損傷發(fā)生鹽泡陽(yáng)極側(cè)不要比陰極側(cè)更突出于電槽內(nèi)?遵守操作手冊(cè)的位置離型劑涂抹過(guò)多膜損傷發(fā)生鹽泡涂抹適量不使用氟系列的離型劑運(yùn)行鹽水濃度降低發(fā)生水泡電壓上升運(yùn)行管理?設(shè)備的保養(yǎng)鹽酸添加過(guò)量羧酸層白化?起泡電解性能降低注意適當(dāng)?shù)姆秶?/p>

兩極間壓差異常膜損傷?電解性能降低陰?陽(yáng)極變形注意適當(dāng)?shù)姆秶}水中的雜質(zhì)膜損傷電解性能降低鹽水精制遵守操作手冊(cè)的規(guī)定！總結(jié)(1)分類(lèi)事例影響留意點(diǎn)膜的安裝膜的折皺膜49離子膜培訓(xùn)資料離子膜培訓(xùn)資料50陰極側(cè)陽(yáng)極側(cè)Carboxylatelayer（羧酸層）

高離子選擇性

阻止OH-侵入(高電流效率)

阻止Cl-

擴(kuò)散(低堿中含鹽)陽(yáng)極面涂敷

促進(jìn)Cl2、氣泡剝離陰極面涂敷促進(jìn)H2

氣泡剝離PTFEweb（芯材）

機(jī)械的強(qiáng)度

尺寸的穩(wěn)定

抗拉伸Sulfonatelayer（磺酸層）

高機(jī)械強(qiáng)度

低電阻S2S1C離子膜離子膜構(gòu)造陰極側(cè)陽(yáng)極側(cè)Carboxylatelayer（羧酸層）51離子膜的規(guī)格和型號(hào)日本旭化成公司F系列離子交換膜：F-4100、F-4200、F-4600、F-4400美國(guó)杜邦公司N系列離子交換膜：N-966、N-2010、N-982日本旭硝子公司系列離子交換膜：8020、8030、8040均為磺酸和羧酸的復(fù)合膜離子膜的規(guī)格和型號(hào)日本旭化成公司F系列離子交換膜：F-41052沒(méi)有水通道(b)有水通道

F4400系列水通道 平織 卷織

F4200系列,F4601 F4602 離子膜構(gòu)造對(duì)比沒(méi)有水通道(b)有水通道水通道 平織 卷織53(a)沒(méi)有水通道

F4200系列F4600系列高機(jī)械強(qiáng)度低電壓對(duì)雜質(zhì)高耐受性(b)有水通道（犧牲芯材膜）F4400系列(a)沒(méi)有水通道高機(jī)械強(qiáng)度低電壓(b)有水通道（犧牲54無(wú)犧牲芯材（沒(méi)有水通道）有犧牲芯材（有水通道）無(wú)涂層有涂層有涂層F4100系列F4112標(biāo)準(zhǔn)高強(qiáng)度高電密?低電壓F4200系列F4202F4203F4600系列F4602F4601F4400系列F4402F4401CF4403F4401電壓低Aciplex-FTM系列的特點(diǎn)無(wú)犧牲芯材（沒(méi)有水通道）有犧牲芯材（有水通道）無(wú)涂層有涂層有55F4202F4203F4601F4602F4401F4402F4403電壓

(V)3.022.973.013.032.922.952.94電流效率

(%)97.097.097.097.097.597.097.050%燒堿中含鹽量(ppm)20252015302015槽電壓4kA/m2,90℃換算.試驗(yàn)電槽運(yùn)行條件:電解面積1dm2,電流密度4kA/m2,溫度90℃,燒堿濃度32%,淡鹽水濃度205g/lAciplexTM-F電解性能F4202F4203F4601F4602F4401F440256F4202F4203F4601F4602F4401F4402F4403拉伸強(qiáng)度

(kg/cm)5.75.45.77.54.34.74.8拉伸強(qiáng)度*(kg/cm)1.71.62.02.21.51.92.0撕裂強(qiáng)度

(kg)4.54.55.55.01.51.52.5*對(duì)芯材45度方向的拉伸強(qiáng)度

AciplexTM-F機(jī)械強(qiáng)度F4202F4203F4601F4602F4401F440257有關(guān)膜的問(wèn)題事例下面介紹由于膜操作及電解不當(dāng)?shù)脑蚨l(fā)生問(wèn)題的事例

【事例介紹】

１．裝膜時(shí)發(fā)生的問(wèn)題

(1)由于膜的折皺而發(fā)生損傷及針孔

(2)由于膜裝反（＋／－面裝反）而產(chǎn)生水泡

２．由于墊片安裝發(fā)生的問(wèn)題

(3)由于墊片位置粘貼不當(dāng)而產(chǎn)生鹽泡

(4)由于離型劑及粘著劑涂抹過(guò)多而產(chǎn)生鹽泡

３．電槽運(yùn)行時(shí)發(fā)生的問(wèn)題

(5)由于鹽水濃度過(guò)低或鹽水供給不足而產(chǎn)生水泡

(6)由于鹽酸添加過(guò)量而損傷離子膜

(7)由于兩極間壓差不良使電解性能降低

４．由于鹽水中的雜質(zhì)而發(fā)生的問(wèn)題

(8)雜質(zhì)的種類(lèi)及電解性能降低的事例

有關(guān)膜的問(wèn)題事例下面介紹由于膜操作及電解不當(dāng)?shù)脑蚨l(fā)生問(wèn)題58事例(1)

裝膜時(shí)的問(wèn)題-1

由于膜的折皺而發(fā)生龜裂事例(1)

裝膜時(shí)的問(wèn)題-1

由于膜的折皺而發(fā)生龜59由于膜折皺產(chǎn)生的問(wèn)題

離子膜如折皺的話，會(huì)產(chǎn)生龜裂及針孔。

特別是有犧牲芯材的膜、其陽(yáng)極面（＋面）向外凸起折皺時(shí)，容易發(fā)生。

【有犧牲芯材的膜】

＊陽(yáng)極面犧牲芯材溶解后的孔（貫穿孔）很多是露出來(lái)的

＊陽(yáng)極面向外凸起折皺時(shí)，這一貫穿孔即成龜裂的起點(diǎn)

貫穿孔由于膜折皺產(chǎn)生的問(wèn)題離子膜如折皺的話，會(huì)產(chǎn)生龜裂及針孔。60由于折皺使膜產(chǎn)生龜裂的原因

羧酸

磺酸從犧牲芯材的孔（貫穿孔）的地方發(fā)生龜裂

龜裂在磺酸層（陽(yáng)極側(cè)）向外折皺時(shí)最易發(fā)生。羧酸磺酸

主芯材（PTFE）貫穿孔

＊沒(méi)有犧牲芯材的膜，抗折皺性比較強(qiáng)。

＊有犧牲芯材的膜，在操作時(shí)要注意。

由于折皺使膜產(chǎn)生龜裂的原因羧酸磺酸從犧牲芯材的孔（貫穿孔61在裝膜時(shí)會(huì)發(fā)生的折皺

用手持膜的兩端站立時(shí)，由于膜上部松弛而出現(xiàn)皺褶○×

進(jìn)行膜的操作時(shí)，因沒(méi)注意拿好而掉在地上。

將膜貼在陽(yáng)極時(shí)，有皺褶出現(xiàn)但沒(méi)注意到，就將陰極一側(cè)合上。

在裝膜時(shí)會(huì)發(fā)生的折皺用手持膜的兩端站立時(shí)，由于膜上部松62在裝膜時(shí)會(huì)發(fā)生的折皺

將操作臺(tái)上展開(kāi)的膜移到電槽上時(shí)，把膜折疊后運(yùn)走。

××將操作臺(tái)上展開(kāi)的膜卷到筒上時(shí)，在有皺褶的狀態(tài)下卷起來(lái)。

××在裝膜時(shí)會(huì)發(fā)生的折皺將操作臺(tái)上展開(kāi)的膜移到電槽上時(shí)，把膜折63事例(2)

裝膜時(shí)的問(wèn)題-2

膜的陰陽(yáng)極裝反事例(2)

裝膜時(shí)的問(wèn)題-2

膜的陰陽(yáng)極裝反64＋／－面裝反，對(duì)膜的影響

原因＊沒(méi)有確認(rèn)膜的方向（陽(yáng)陰極）

影響發(fā)生水泡膜的劣化?損傷

（例如）電壓上升

＋／－面裝反，對(duì)膜的影響原因＊沒(méi)有確認(rèn)膜的方向（陽(yáng)陰極65膜裝反進(jìn)行電解后膜的狀態(tài)

電解條件：陽(yáng)陰極裝反時(shí)（磺酸層在陰極側(cè)，羧酸層在陽(yáng)極側(cè)）

電流密度=4kA/m2,槽溫=90℃,陰極液濃度=32％,

陽(yáng)極液濃度=205g/l,壓差=0,運(yùn)行天數(shù)=2整個(gè)膜發(fā)生水泡膜裝反進(jìn)行電解后膜的狀態(tài)電解條件：陽(yáng)陰極裝反時(shí)（磺酸66膜Ａ膜Ｂ膜Ｃ0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5電壓（Ｖ）正常時(shí)裝反時(shí)膜裝反電解時(shí)電壓上升

電解條件：陽(yáng)陰極裝反（磺酸層在陰極側(cè)，羧酸層在陽(yáng)極側(cè)）：

電流密度=4kA/m2,槽溫=90℃,陰極液濃度=32％,

陽(yáng)極液濃度=205g/l,壓差=0,運(yùn)行天數(shù)=2雖然運(yùn)行只兩天，但仍可看到電壓上升了500～1,000mV膜Ａ膜Ｂ膜Ｃ0.00.51.01.52.02.53.03.567膜裝反電解時(shí)產(chǎn)生水泡的原因

陽(yáng)極陰極Na+的移動(dòng)量大Na+的移動(dòng)量小Na+的移動(dòng)量不同羧酸磺酸Na+的濃縮層：羧酸／磺酸層的尺寸變形增大

由于滲透壓，水發(fā)生滲透水泡由于滲透壓水的移動(dòng)膜裝反電解時(shí)產(chǎn)生水泡的原因陽(yáng)極陰極Na+的Na+的Na+的68事例(3)

墊片的安裝-1

墊片的安裝位置不合適事例(3)

墊片的安裝-1

墊片的安裝位置不合適69墊片位置的重要性

陽(yáng)極及陰極墊片粘貼位置的正確，對(duì)膜的長(zhǎng)期穩(wěn)定的使用是非常重要的

。如果陽(yáng)極墊片的位置比陰極墊片位置更突出于電槽內(nèi)的話，在陽(yáng)極墊片的突出部分，膜易產(chǎn)生鹽泡，并易發(fā)生針孔。＋－?子膜?子膜Cell槽框＋－鹽泡墊片槽框離子膜墊片位置的重要性陽(yáng)極及陰極墊片粘貼位置的70鹽泡發(fā)生的原因

NaOH墊片墊片離子膜槽框槽框陽(yáng)極陰極2NaOH＋Cl2→NaClO＋NaCl＋H2O鹽泡發(fā)生的原因NaOH墊片墊片離子膜槽框槽框陽(yáng)極陰極2Na71事例(4)

墊片的安裝-2

離型劑及粘接劑涂抹過(guò)多事例(4)

墊片的安裝-2

離型劑及粘接劑涂抹過(guò)多72離型劑涂抹過(guò)多的影響

離型劑和粘結(jié)劑涂抹過(guò)多，流到電解面，附著在膜上使電解性能下降。

→→膜附著的部分：發(fā)生鹽泡，發(fā)生針孔，電壓上升等

＜使膜性能惡化的原因與上述墊片粘貼位置不良相同＞

硅系列離型劑：因不具有疏水性所以損傷較輕，但

在膜的附著面上，羧酸層會(huì)發(fā)生損傷。

氟系列離型劑：因有疏水性，所以會(huì)引起非常嚴(yán)重的損傷。

重要的是：涂抹適量?不使用氟系列離型劑

離型劑涂抹過(guò)多的影響離型劑和粘結(jié)劑涂抹過(guò)多，流到電解面，73離型劑涂抹過(guò)量的實(shí)驗(yàn)（Lab.）氟系列硅系列侵入到電解面氟系列硅系列發(fā)生嚴(yán)重的損傷

輕微、但羧酸層發(fā)生損傷

離型劑涂抹過(guò)量的實(shí)驗(yàn)（Lab.）氟系列硅系列侵入到電解面74＋槽框墊片＋－－鹽泡離型劑離子膜離型劑涂抹過(guò)多使膜受到損傷的原因2NaOH＋Cl2→NaClO＋NaCl＋H2O○×＋槽框墊片＋－－鹽泡離型劑離子膜離型劑涂抹過(guò)多使膜受到損傷的75事例(5)

運(yùn)行時(shí)發(fā)生的問(wèn)題-1

鹽水濃度過(guò)低或鹽水供給不足

事例(5)

運(yùn)行時(shí)發(fā)生的問(wèn)題-1

鹽水濃度過(guò)低或鹽76鹽水濃度過(guò)低對(duì)膜的影響

原因＊鹽水供給不足

鹽水的進(jìn)口?出口的短管發(fā)生部分堵塞

＊供給鹽水濃度低下影響產(chǎn)生水泡

膜劣化?損傷

（例如）電壓上升

鹽水濃度過(guò)低對(duì)膜的影響原因＊鹽水供給不足影響產(chǎn)生77所謂水泡

羧酸層磺酸層因磺酸高分子與羧酸高分子的含水率的差別，水滯留在羧酸層與磺酸層之間，在界面產(chǎn)生剝離。所謂水泡磺酸層因磺酸高分子與羧酸高分子的含水率的差別，水滯78鹽水濃度過(guò)低的實(shí)驗(yàn)

隨著鹽水濃度的降低，水泡的發(fā)生量急劇增大

水泡發(fā)生量

低←←鹽水濃度→→高鹽水濃度過(guò)低的實(shí)驗(yàn)隨著鹽水濃度的降低，水泡的發(fā)生量急劇增大79水泡產(chǎn)生的原因

磺酸層羧酸層PTFE透水（羧酸/磺酸膨脹程度的差別增大）（發(fā)生變形）（產(chǎn)生水泡）透水（電滲透水）的透過(guò)性：磺酸層＞羧酸層→對(duì)羧酸

/磺酸界面的壓力，羧酸

/磺酸界面的變形， 水透過(guò)性的羧酸

/磺酸差別增大

水泡產(chǎn)生的原因磺酸層羧酸層PTFE透水（羧酸/磺酸膨脹程80事例(6)

運(yùn)行時(shí)的問(wèn)題-2

鹽酸添加過(guò)量（陽(yáng)極液）

＜目的：降低O2/Cl2＞事例(6)

運(yùn)行時(shí)的問(wèn)題-2

鹽酸添加過(guò)量（陽(yáng)極液81陽(yáng)極液中添加鹽酸的必要性

(1)目的：降低O2/Cl2添加鹽酸對(duì)降低O2/Cl2

是有效的，但添加過(guò)會(huì)引起膜的損傷不加酸加酸低←O2/Cl2（％）→高低←電流效率（％）→高陽(yáng)極液中添加鹽酸的必要性(1)目的：降低O2/C82陽(yáng)極液中添加鹽酸的必要性(2)鹽水濃度

淡鹽水濃度濃小←←電解槽出口的鹽水酸度(N)→→大低←←O2/Cl2（％）→→高陽(yáng)極液中添加鹽酸的必要性(2)鹽水濃度淡鹽水濃度濃83鹽酸添加過(guò)量引起羧酸高分子的損傷

電解條件

:

電流密度=4kA/m2,陰極液濃度=33%,陽(yáng)極液濃度=3.35N,

槽溫=90C,運(yùn)行天數(shù)=7膜的白化鹽酸添加過(guò)量引起羧酸高分子的損傷電解條件:膜的白化84鹽酸添加過(guò)量引起羧酸高分子的損傷起泡

羧酸磺酸電解條件

:

電流密度=5kA/m2,

陰極液濃度=32%,

陽(yáng)極液濃度=205g/l,

H+濃度=0.1N,

天數(shù)=3鹽酸添加過(guò)量引起羧酸高分子的損傷起泡羧酸磺酸電解條件:85鹽酸添加過(guò)量引起羧酸高分子損傷的原因

由于H+羧酸及磺酸高分子氧化羧酸／磺酸剝離羧酸層損傷羧酸高分子：收縮磺酸高分子：膨脹由于過(guò)熱損傷羧酸層向羧酸層析出NaCl-SO3Na→-SO3H膨脹-COONa→-COOH收縮羧酸／磺酸剝離中和反應(yīng),析出NaCl

HCl＋NaOH→NaCl＋H2O-COONa→-COOH

(1)外表上EW增加

(2)電阻增加

(3)由于發(fā)熱引起羧酸層起泡

（推定）鹽酸添加過(guò)量引起羧酸高分子損傷的原因由于H+羧酸／磺酸剝86事例(7)

運(yùn)行時(shí)的問(wèn)題-3

兩極間壓差不良使電解性能降低事例(7)

運(yùn)行時(shí)的問(wèn)題-3

兩極間壓差不良使電解87兩極間壓差的影響一覽

０壓差（ΔP）：（陰極室壓－陽(yáng)極室壓）正負(fù)

壓差不足

膜振動(dòng)

↓膜磨損

↓針孔異常過(guò)大壓差

膜損傷陽(yáng)極變形針孔

鹽水供給不足

↓電解性能降低

壓差逆轉(zhuǎn)

過(guò)大逆壓差

壓差合適

電壓上升

陰極變形針孔

合適的壓差，因電槽類(lèi)型、極間距、循環(huán)方式、電極形狀、電解條件、膜的種類(lèi)等的不同而不同

兩極間壓差的影響一覽０壓差（ΔP）：（陰極室壓－陽(yáng)極88陽(yáng)極室壓＞陰極室壓的重要性

液體的比電阻：陽(yáng)極液（鹽水）＞陰極液（燒堿）電解液的（氣／液）比：陽(yáng)極室＞陰極室（陽(yáng)極液電壓損失大）將膜壓附在陽(yáng)極上→→(1)液體電阻減小

(2)膜被壓附在（氣／液）比大的電極上

兩極間的壓差：陽(yáng)極室壓＜陰極室壓重要

約0.1VLab.celldataー＜＋←壓差→＋＜－電壓（V）０不穩(wěn)定領(lǐng)域陽(yáng)極室壓＞陰極室壓的重要性液體的比電阻：陽(yáng)極液（鹽89正常壓差：＋＜－逆壓差：＋＞－由于壓差逆轉(zhuǎn)使電壓上升

陽(yáng)極液比電阻大陽(yáng)極陰極陰極液比電阻小膜（例）電解條件：電流密度=4kA/m2、槽溫=90℃、陽(yáng)極液濃度=205gpl、陰極液濃度=32%、