【行业标准】 离子交换膜 第1部分电驱动膜

ICS07.060;23.100.60
中华人民共和国海洋行业标准
HY/T166.12013
离子交换膜
第1部分：电驱动膜
Ion-exchangemembrane-
Part 1:Electro-driven membrane2013-11-13发布
国家海洋局
2014-05-01实施
HY/T166.1-2013
规范性引用文件
术语和定义
分类与型号
试验方法
检验规则
8标志，包装、运输租购存·
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·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附录E(资料性附录）
面电阻电导池装置示意图·
HY/T166《离子交换膜》分成以下部分：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/T1.12009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。HY/T
166.1—2013
本部分起草单位：浙江干秋环保水处理有限公司，山东省海洋化工科学研究院、浙江东大水业有限公司、中国科学技术大学。
本部分主要起草人：谭士宾、莫剑雄、徐铜文、刘兆明、宋新生、吴益尔、谭渊清、刘艳丽。1范围
离子交换膜
第1部分：电驱动膜
HY/T166.1—2013
HY/T166的本部分规定了电驱动膜的分类与型号、要求，试验方法检验规则，包装，标志，运输和贮存。
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，仪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
GB/T4456
GB/T6543
GB/T9174
GB/T9969
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包装用聚乙烯吹塑薄膜
运输包装用单瓦楞纸箱和双瓦楞纸箱一般货物运输包装通用技术条件工业产品使用说明书总则
GB/T14436
GB/T20103
3术语和定义
工业产品保证文件总则
膜分离技术术语
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。3.1
ion-exchangemembrane
离子交换膜
对离子具有选择性透过的聚合物制成的薄膜。[GB/T20103—2006.定义3.1.1]
electro-drivenmembrane;EDM
电驱动膜
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。3.3
electro-driven membraneprocess电驱动膜过程
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。3.4
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。1
HY/T166.1—2013
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，3.6
水的浓差扩散系数concentrationdifferentialdiffusion coefficientof water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。3.7
溶质扩散系数solutediffusioncoefficient膜两侧溶液存在一定的浓差时，单位时间内质透过单位膜面积的量。3.8
permselectivity
选择透过率
离子交换膜透过特定的电荷离子或排序电荷离子的能力。4分类与型号
4.1分类
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4.2型号
电驱动膜型导由类别代号、型式代号膜的固定荷电基团代号、膜的骨架代号、序列号五常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清料，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，具体规宜见附录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序列号表示相同管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EDM
一序列号
膜的骨架代号
膜的固定荷电基团代号
型式代号
类别代号
示例：
EDM-1-2-0-3
EDM表示电驱动膜：I表示添加了膜成型材料;2表示膜中含有强碱性固定荷正电基团：0表示膜的骨是是策苯乙烯系，3表示同一种系列中的第3种产品。5要求
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。2
5.2性能指标
I型电驱动膜性能指标
I型电驱动膜具体性能指标见表1表1
含水率
高子交换容量
tmol/kg
厚度变化率
线性溶胀度
(x方向）
线性溶胀度
（y方向）
爆破强度
水的玉差渗透系数
mL/(cm.h.MPa)
水的浓差扩散系数
mL/(cm.hmol/L)
落质（氟化钠）的扩散
mmol/(em.hmol/L)
选择透过率
面电阻
EDM-1-1-0-1
（通用型阳膜）
0.45±0.02
Ⅱ型电驱动膜性能指标
I型电驱动膜性能指标
EDM-1-2-0-1
（通用型阴）
0.45±0.02
Ⅱ型电驱动膜具体性能指标见表2.EDM-1-1-0-2
（低移透阳模）
0.50±0.02
HY/T166.1—2013
EDM-1-2-0-2
（低渗透阴膜）
0.50±0.02
EDM-I-2-0-3
（电涂涂装膜）
0.55±0.02
HY/T166.1-2013
含水率
离子交换容量
mol/kg
厚度变化率
线性溶胀度
（x方向）
线性溶胀度
(y方向）
爆酸强度
水的浓差扩散系数
mL/(em*.h.mol/L)
溶质（氯化钠）的扩散
mmol/(cm\.h·mol/L)
选择透过率
面电阻
6试验方法
外观检验
EDM-1-13-1
（通用型阳膜）
0.25±0.05
表2I型电驱动膜性能指标
EDM-Ⅱ-2-3-1免费标准bzxz.net
（通用型朗膜）
0.25±0.05
外观用目测法检测，应符合5,1要求。6.2
厚度测量
EDM-II-4-3-1
（弱减性阴膜）
0.20±0.05
EDM--1-6-1
（杂化阳膜》
0,20±0.05
EDV1-2-6-1
（杂花阴膜）
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，并分度值为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。6.3含水率
6.3.1试验条件
在25℃士1℃的恒温室内进行含水率的测定。4
6.3.2仪器设备
试验所需仪器设备如下：
a）干燥器：
b）烘箱.0℃~299℃.控温允差：±1℃：分析天平，0g~100g.感量：0.1mg6.3.3
试验方法
试验过程如下
a）膜的预处理过程如下：
HY/T166.1—-2013
取10cm×10cm的膜样品，浸泡在水25℃时电导率小于10μS/cm）中21h以上；取出膜样品，浸泡在氢氧化钠溶液[c（NaOH）=】mol/L]中（每10cm膜样品用40mL的氢氧化钠溶液)2h～3h，取出，用水洗至中性，然后浸泡在盐酸溶液[c（HCI)=1mol/L7中（每10cm膜样品用40mL的盐酸溶液）2h~3h，如此酸碱处理两次，第三次处理时浸泡24h以上；
取出膜样品，用水洗至中性和无氯离子检出（用硝酸银溶液检测），其结果阳膜为氢型，阴膜为氯型，放至水中备用。
b）取预处理好的膜三份.每份约1.0g·分别用滤纸吸去表而的水，立即剪成约1cm的小片，迅速放人三个已称恒重的称量瓶盖好，称重（难确至0.1mg）)；打开称量瓶盖子，置于恒温在103℃～105℃烘箱中加热，保持2h；盖上盖子，取出称量瓶，放进干燥器内冷却至室温，再精确称量，记录数据。测量结果的相对误d)
差在5为以内，取其算术平均值，6.3.4
结果计算
含水率计算方法如式（1)：
式中：
膜的含水率%
烘干前湿态膜的重量，单位为克（g)：W.
烘干后干态膜的重量，单位为克(g)。6.4
离子交换容量
试验条件
在25℃土1℃的恒温室内进行离子交换容量的测定。6.4.2
试验原理
与膜中固定基团相吸的离子能与溶液中反离子进行交换，通过测定溶液中剩余反离子的量确定参与交换的反离子的量，计算出膜的离子交换容量。6.4.3
仪器设备
试验所需仪器设备如下：
HY/T166.1-2013
碱式滴定管：0mL~50mL，分度值：0.1mLa
棕色酸式滴定管：0mL~50mL，分度值：0.lmLb）
容量瓶.1000mL；
d）具塞三角瓶，250mLt
分析天平：0g~100g·感量：0.1mg6.4.4化学试剂
氢氧化钠、盐酸、硝酸银、硫酸钠、邻苯二甲酸氢钾、氯化钠、酚酥、铬酸钾。其中·氯化钠邻苯二甲酸氢钾为基准试剂，其余均为分析纯，6.4.5标准溶液和指示剂
6.4.5.1氢氧化钠标准溶液e（NaOH）=0.1mol/L)按GB/T601--2002中4.1给出的细则配制。6.4.5.2硝酸银标准溶液[c（AgNOg）=0.1mol/L）按GB/1601一2002中4.21给出的细则配制。6.4.5.3铬酸钾指示剂
称取10g铬酸钾，溶于100mL水（25℃时电导率小于10μS/cm），摇勾。6.4.5.4酚指示剂
称取1g酚酰，溶于100mL95%的乙醇中，摇匀。6.4.6试验方法
阳膜的离子交换容量的测定
阳膜的离子交换容量的测定步骤如下：取6.3.3a）中预处理后的阳膜一份，每份约1.5g，用滤纸吸去表面的水，迅速剪成约1cm2的小a）
片，置于已知重量的称量瓶称量（准确度至0.1mg），随后放人具塞三角瓶中；b）在具塞三角瓶中加人70mL硫酸钠溶液［c（NaSO,）1mol/L]，每隔半小时摇次，时间不少于8h：
用氢氧化钠标准溶液[cNaOH)=0.1mo1/L]滴定，以酚酥为指示剂，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。6.4.6.2
阴膜的离子交换容量的测定
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6.4.6.1a）和6.4.6.1b)操作程序依次进行b）用硝酸银标准溶液[c（AgNO，）三0.1mol/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。6.4.7结果计算
离子交换容量计算方法如式（2）：式中：
离子交换容量，单位为摩尔每千克（mol/kg）：滴定液的浓度，单位为摩尔每升（mol/L)：滴定溶液消耗的体积，单位为毫升（mL）：滴定液中阳离子的价态数：
称取的湿态膜重，单位为克（g）：膜的含水率。
6.5尺寸变化率
6.5.1试验条件
在25℃士1℃的恒温室内进行尺寸变化率的测定，6.5.2
试验原理
HY/T166.1-2013
当电驱动膜浸人水中（或电解质溶液中)或从一种电解质溶液转移到另一种电解质溶液，甚至从种浓度的溶液转移到另一浓度的溶液中，膜在三维方向（长、宽和厚度）上均会发生尺寸及至整个几何形状的变化，尽寸变化率即用来表征膜的几何尺寸的变化程度。尺寸变化率通常以尺寸稳定后，待测样品膜的尺寸的增加值与干膜尺寸的百分比来表示。6.5.3仪器
试验所需仪器如下；
a））螺旋测微器，分度值：0.01mm；b）千分尺分度值：0.01mm。
6.5.4测试方法
尺寸变化率的测定方法如下：
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a)
5个点的厚度取平均值为L单位为毫米；在切纸机上将另一份干态膜样品裁成6.0cm×8.0cm的长方形，长与纬线平行，任选三个角，b)
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L（y为宽度方向）：
将上述膜样品按6.3.3a)中进行预处理；将预处理后的湿态膜样品取出，并立即用螺旋测微器分别测量膜样品四个角及中间部位的厚d
度，取其平均值为L.！
e）将预处理后的另一份湿态膜样品取出，用于分尺测量记号间的间距为L及L，6.5.5结果计算
厚度变化率、线性溶胀度（×方向）和线性溶胀度（y方向）计算方法如式（3）、式（4）、式（5）：L
式中：
厚度变化率，%；
HY/T166.1—2013
式中：
式中：
湿态膜的厚度，单位为毫米（mm）；干态膜的厚度，单位为毫米（mm）Lx-L=×100%
x方向线性溶胀度，%；
一x方向湿态膜的长度，单位为毫米（mm）：x方向干态膜的长度，单位为毫米（mm）La-L=×100%
y方向线性溶胀度，%；
y方向湿态膜的长度，单位为毫米（mm）：y方向干态膜的长度，单位为毫米（mm）。6.6爆破强度
试验条件
在25℃士1℃的恒温室内进行爆破强度的测定。6.6.2
2仪器设备
试验所需仪器设备如下：
.（4)
（5）
a）气体加压系统由充气装置、储气罐、压力表、单向阀、恒压调节阀、精密压力表、导气等组成，结构简图参见附录B中的图B.1。其中.压力表的量程为：0MPa1MPa：准确度级别：2.5级。精密压力表的量程：0MPa~1MPa，准确度级别：0.4级；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b)
口，用于对液体施加压力：下半槽为防溅容器，防止膜爆破时液体溅出。结构简图参见附录C中的图C.1
6.6.3化学试剂
甘油（化学纯或分析纯）。
6.6.4试验方法
爆破强度的测试过程如下：
取6.3.3a)中预处理后的膜剪成适当大小（大于垫圈的面积）；将待测膜夹于爆破强度测试池的两半槽之间·将两个半槽旋紧至不漏液；加人一定量的廿油于上半槽中，将气体加压系统与上半槽的接口连接；打开充气装置，慢慢调节恒压调节阀：观察精密压力表的指示压力，直至膜面破裂；记录精密压力表所指的最大压力，即为膜的爆破强度，测试结果取三个平行样品数据的算术平均值。
6.7水的压差渗透系数
6.7.1.试验条件
在25C士1℃的恒温室内进行水的压差渗透系数的测定。6.7.2试验原理
HY/T166.1-2013
当膜两侧的水存在压力差时，水分子会由压力大的一侧向压力小的一侧渗透，在一定压差条件下通过测定膜的水的压差渗透系数，了解膜的致密度，水的压差渗透系数越小，膜的致密度越高。仪器设备
试验所需仪器设备如下：
a）气体加压系统：
水的压差渗透系数测试池主要由两个大小相同的半槽组合面成，用有机玻璃加工制成：上半槽b)
有进气口.用于对水施加压力；下半槽有刻度管，用于测量水的透过量，受压的膜面直径为3.0cm。结构简图参见附录C中的图C.2;秒表，分辨力：0.1%，
洗测试步骤
水的压差渗透系数的测试步骤如下：a)
向水的压差餐透系数测试池的下半槽中注满水（25C时电导率小于10uS/cm）：取6.3.3a）中预处理后的膜三份，剪成大于测试池中0型圈大小的圆片，将其夹于两半槽之间：将两个半槽旋紧至不漏液.并向上半槽中加满水；将气体加压系统与上半槽进气口连接，排出下半槽内的气泡：打开自动充气机加压，调节恒压调节阔使精密压力表的刻度为0.2MPa；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1；记录数据，测试结果取三个平行样品数据的算术平均值。结果计算
水的压差渗透系数计算方法如式（6》：V
水的压差渗透系数，单位为毫升每平方厘米小时兆帕[mL/（cm，h·MPa)]；Lp
流过水的体积，单位为毫升（mL)；流过V体积的水所需的时间，单位为小时（h）：一有效膜面积，单位为平方厘米（cm*)；设定压力，单位为兆帕（MPa)。6.8水的浓差扩散系数
试验条件
在25℃土1℃的恒温室内进行水的浓差扩散系数的测定。（6）
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