【海洋行业标准(HY)】 电渗析技术 异相离子交换膜

中华人民共和国行业标准
HY/T.034.1~034.5-1994
20013896
电渗析技术
Electrodialysistechnology
1994-12-17发布
国家海洋局
20013900
1995—07-01实施
HY/T034.1-1994
电渗析技术术语
HY/T034.2—1994
HY/T034.3—1994
电渗析技术异相离子交换膜
电渗析技术
电渗析器
HY/T034.4—1994
电渗析技术
脱盐方法
HY034.5—1994电渗析技术用于锅炉给水的处理要求(1)
(35）
1·主题内容和适用范围
中华人民共和国行业标准
电渗析技术
异相离子交换膜
Electrodialysistechnology
Heterogeneousionexchangemembrane/T034.2
HY/T034.2—1994
20013897
1.1本标准规定了电渗析异相离子交换膜的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存。
1.2本标准主要适用于电渗析水处理过程中异相离子交换膜的系列产品。2引用标准
GB2828逐批检查计数抽样程序及抽样表（适用于连续批的检查）。GB2829一87周期检查计数抽样程序及抽样表（适用于生产稳定性的检查）3品种：规格
3.1离子交换膜品种、型号的编制和表示3.1.1异相离子交换膜的名称以大写的字母“Y、L、M”简单表示。Y、L、M分别为“异相”、“离子交换”和“膜”三个词汉语拼音的字首。3.1.2膜的品种和型号是以三位阿拉伯数字组成：第一位数字代表产品分类；第二位数字代表骨架分类；第三位数字为产品序号。分类的代号应按附录A（补充件）规定使用。3.1.3·膜品种、型号的图解示例图解：
示例：
YLMo01强酸性苯乙烯系异相阳离子交换膜。YLM201
强碱性苯乙烯系异相阴离子交换膜。3.2膜规格
3.2.1厚度：0.42±0.04mm（干态）。口
产品顺序号
产品骨架代号
一产品分类代号
汉语拼音“膜”的字头
汉语拼音“离”的字头
汉语拼音“异”的字头
3.2.2常规尺寸：间歇法生产宽度应为800mm×1600mm；连续法生产宽度不宜少于800mm。国家海洋局1994—12-17批准
1995—07-—01实施
4技术要求
HY/T034.2—1994
4.1外观要求
4.1.1平整光洁，厚薄均匀。单张膜厚度公差小于0.04mm，而且最大公差不允许始终存在于每张膜同一位置上。
4.1.2具有柔韧性，且无机械损伤：无针孔，无轧皱，无油污，不脱网，不嵌垃圾等杂物。4.1.3阳膜、阴膜应分别用不同颜色显示以作区别标记：阳膜为淡黄色；阴膜为淡蓝色。4.2机械强度好。爆破强度应大于100kPa。使用寿命长。在电渗析正常的操作条件和使用温度（10～40℃)下，寿命应在5年以上（极膜除外）。4.3
4.4尺寸稳定。钠型和氯型干膜在25℃下浸泡于普通自来水中48h，其线性溶胀度不超过5%。4.5化学性能稳定。膜在25℃下分别浸泡于4%的氢氧化钠和5%盐酸溶液中48h时，交换容量等项性能不下降。
4.6阳、阴膜的主要技术指标应满足表1要求。表1离子交换膜的主要技术指标
指标名称
含水率
交换容量
膜面电阻
选择透过率
5试验方法
5.1外观检查
技术指标值
用目视法检测。针孔应辅以检光箱观察。5.2外形尺寸检测
mol/kg（干）
5.2.1长度与宽度直接用卷尺或折尺测量。5.2.2厚度用精确度为0.01mm的测厚仪，或螺旋测微器测定。测出样膜四角和中间部位共5点，取平均值，以毫米表示，准确到小数点后两位。5.3含水率试验
5.3.1试验原理
水份含量是指膜中能使膜体积发生溶胀的这部分水的占有量，可以从测定湿态和干态膜的重量之差求得。含水率通常是以这部分水占湿态膜的重量百分数表示。5.3.2膜预处理
取5cm×5cm膜样品数份用自来水浸渍过夜后，加氢氧化钠和氯化钠混合溶液（溶液含4%氢氧化钠，和10%氯化钠），反复处理3次，每次2~3h；接着，用蒸馏水洗涤数次；然后，用1mol/L盐酸反复处理3次，前两次处理周期为2~3h，第三次浸泡24h；最后，用蒸馏水洗至中性（可用pH试纸检测）和无氯离子检出（可用0.1mol/L硝酸银检测）。结果阳膜为氢型，阴膜为氯型。放至蒸馏水中待测。膜的预处理可在室温中进行。如冬天室温过低，应适当加温或延长处理时间。5.3.3仪器设备
主要的仪器设备应有：称量瓶，干煤器，真空烘箱(或普通烘箱），分析天平(精度为1/10000)等。5.3.4试验方法
取经预处理好的膜两份，分别用滤纸吸去表面的水分，立即剪成约1cm的小片，迅速放入已称重的称量瓶中，精确称量（准确0.0002g）。然后，将此称量瓶置于真空烘箱中，在真空度为93～100kPa和温20
HY/T034.2-—1994
度60℃下干燥3h，或在普通烘箱中加热至100℃，保持4h。最后，取出放进干燥器内冷却至室温，再精确称量，记录称量数据。试验结果取两个平行样品数据的平均值。5.3.5结果计算
含水率按如下公式计算，其结果应符合4.6条表1的要求。W,-Wz×100%
Cw(%)=
式中：Cw—膜的含水率，%；
W,——烘干前湿态膜的重量，g；W.—烘干后干态膜的重量，g。
5.4交换容量试验
5.4.1试验原理
由于膜中固定基团所结合的可解离子能与溶液中反离子进行等当量交换，因此可通过在溶液中的交换和滴定测定膜的交换容量。5.4.2仪器设备
仪器设备主要是：碱式滴定管，棕色酸式滴定管，容量瓶，吸管，三角烧瓶，分析天平等。5.4.3化学试剂
主要化学试剂是；氢氧化钠，盐酸，硝酸银，硫酸钠，苯二甲酸氢钾，酚酞，铬酸钾等。以上试剂均要求AR级。
5.4.4标准溶液和指示剂的配制
5.4.4.10.1mol/L苯二甲酸氢钾标准溶液的配制：精确称取经真空烘箱约65C烘至恒量的试样10.2108g，溶解，并于500mL容量瓶中加新鲜蒸增水至刻度，播匀。5.4.4.20.1mol/L氢氧化钠标准溶液的配制；称取4.2g试样，加新沸腾放冷的蒸馏水1L充分摇匀，静置过夜。用0.1mol/L苯二甲酸氢钾标准溶液标定。求算出氢氧化钠溶液精确浓度。5.4.4.30.1mol/L硝酸银溶液的配制：取适量试样于110℃烘箱中烘至恒重（-般过夜），精确称取17.006g，加蒸馏水溶解，并于容量瓶中稀释至1L的刻度处，摇匀后置于棕色瓶中。此液可作标准溶液使用，必要时也可用0.1mol氧化钠溶液标定。5.4.4.4酪酸钾指示剂的配制：取试样10g加蒸馏水100mL溶解。5.4.4.5，酚指示剂的配制：取试样1g加乙醇100mL溶解。5.4.4.6混合指示剂的配制：将0.1g甲基红和0.05g次甲基蓝分别溶解于100mL含95%的乙醇中，然后再均勾混合。
5.4.5膜预处理
参照5.3.2。如果被测试样品交联度较高，应适当增加转型次数，延长静态交换时间，或稍微提高处理液的温度（约至30℃），要求保证阳膜为氢型，阴膜为氯型。5.4.6测定方法
5.4.6:1阳膜交换容量的测定
在测定膜含水率的同时，取预处理后的阳膜约1.5g，用滤纸吸去表面水分，迅速剪成约1cm*的小片，置于已知重量的称量瓶中。经精确称量（准确度至0.0002g）后，放膜入三角瓶中，加入1mol/L硫酸钠溶液50mL，间断摇见，时间不少于8h，或放置过夜，用标准液0.1mol/L氢氧化钠标准溶液滴定，以酚为指示剂，至粉红色出现。（也可以用混合指示剂）记录氢氧化钠溶液消耗量。取平行样品3份。5.4.6.2阴膜交换容量的测定
在测定膜含水率的同时，取预处理后阴膜约1.5g，同5.4.6.1条操作程序。最后以铬酸钾为指示剂，用0.1mol/L标准硝酸银溶液滴定至溶液呈砖红色不褪为终点。记录硝酸银溶液消耗量，也取平行样品3份。
5.4.7结果计算
HY/T034.2—1994
5.4.7.1计算原理
氢型阳膜和氧型阴膜分别与硫酸钠进行等当量交换，而被交换出来的氢离子和氯离子又分别与氢氧化钠和硝酸银进行当量反应。即
5.4.7.2计算公式
式中：Cm
2R-SO,H+Na,SO,
2R-CH,N(CH,),CI+Na,SO
RH(CH)JO2Na
H,SO.+2NaOH—+NaSO,+2H
NaCI+AgNO,→NaNO,+AgCI
膜的交换容量，mol/kg（干）；滴定溶液的浓度，mol；
滴定溶液消耗的体积，mL；
原膜重量（湿态膜重），g；
膜的含水率，%；
n·m(1-Cw）
滴定溶液的化合物中阳离子正价总数。含水率计算结果应符合4.6条表1的要求。5.5面电阻的试验
5.5.1测试原理
由于离子交换膜的本质是高分子聚电解质，交换基团在水中能自由解离成为带电荷的固定离子和自由离子，能发挥负载和传递电流的作用。因此，可通过一定仪器和装置测定其电化学性能。面电阻是膜导电性能的一种表示方法。
5.5.2仪器设备
a.流量计，15mL/min，一支；
b.电导仪或电导率仪，交流电额率1000Hz，一台；c.电导池装置：主要是由两个完全相同的半槽组合一体而成。半槽是带铂电极，通常用有机玻璃加工而得。为计算方便，通常设计半槽圆孔的直径为1.13cm（即电极有效面积为1.0cm*)，电极间距1.0cm。
5.5.3化学试剂：氯化钠（AR级）。5.5.4溶液配制
0.1mol/L氯化钠标准溶液：取适量试样于110℃烘箱中干燥至恒量，精确重量5.8450g，加蒸馏水溶解，然后在1L的溶量瓶中稀释至刻度。5.5.5膜的预处理
取经过本标准5.3.2程序处理后的膜，剪成直径约为30mm的圆片，放入0.1mol/L氯化钠溶液中浸泡平衡，每3h更换溶液一次，共3次。待测。5.5.6测试方法
5.5.6.1测试条件
a.温度恒定，25士1℃；
b.流量稳定，流速均匀，大约为10L/h。22
5.5.6.2操作步骤
HY/T034.2—1994
8.溶液电阻测定：将两个半槽吻合一体，用对位螺杆旋紧，不使溶液外漏。开启流量计阀门，使氯化钠溶液从高位槽流下，穿过电级，形成搅拌状态，注意排除管内和电导池内的气泡。记录电导仪读数，即为溶液电阻Rs。
b.溶液加膜的电阻测定：把膜夹在两个半槽圆孔的中间，操作方法同5.5.6.2a。记录读数，即为溶液和膜的合电阻Rs+#
c.膜厚度测量；取出测试样膜，以滤纸吸去表面水分，迅速用螺旋测微器或测厚仪测其厚度。单位以cm表示。
5.5.7结果计算
5.5.7.1计算原理
通过电导池可测知溶液的空白电阻和有膜时的电阻，两者之差正是膜电阻值.面电阻是单位膜面积具有的膜电阻，数值等于膜电阻与测定时膜的有效面积（即电极面积）的乘积。由于把膜夹在两个半槽中间，所以膜的厚度犹如被测导体的长度.由此，还可以求算膜的比电导值。5.5.7.2计算公式
a.膜电阻计算
式中：R.-膜电阻，a;
R+—膜加溶液合电阻，a；
R—溶液电阻，O；
p-膜比电阻，a·cm;
LIA——电导池常数；
L—电导池中两电极间距，即膜厚度，cmA—电极面积，cm。
b.膜面电阻计算
式中：Ra-膜面电阻，o·cm
冬学R膜电阻，；
A——电极面积，cm。
5c.膜比电导
式中：1/p.
一膜比电导，S/cm
膜电阻，a；
L/A——电导池常数；
L——电极间距，即膜厚度，cm
A电极面积，cm。
5.6选择透过率的试验
5.6.1试验原理
膜具有选择透过性，这意味着溶液中相反离子和同名离子在膜内迁移速度；以及迁移数量比率的不同。对于理想膜而言，阳膜只允许阳离子透过，阴膜只允许阴离子透过。由此，当膜置于同一电解质而浓度不同的两溶液之间时，就会发生离子从高浓度侧有选择性地向低浓度侧迁移并透过，便形成双电层，从而产生膜两侧的电位差（如图1所示）。这种膜电位的高低主要取决于膜的迁移数和选择透过性。所23
HY/T034.2—1994
以通过测定膜电位便可以从它们三者的关系中求得膜的迁移数和选择透过率。
膜电位根据补偿法原理进行测定。5.6.2化学试剂：氯化钾（AR级）5.6.3标准溶液的配制
a.0.1mol/L氯化钾标准溶液的配制：取适量氯化钾于100110℃烘箱中烘至恒重，精确称量74.555g，加蒸馏水溶解，并稀释至10L，用本标准5.4.4.3中0.1mol/L硝酸银标准溶液标定，并调节至准确的0.1mol。b.0.2mol/L氯化钾标准溶液的配制：取烘干的氯化钾149.110g，同上法用蒸馏水稀释至10L，并标定和调准为0.2mol/L浓度。5.6.4膜的预处理
5.6.4.1阳膜的预处理：取经本标准5.3.2处理后的阳膜，根据电位池的孔尺寸，剪成适当大小的圆片，放入1mol/L氢氧化钾溶液中转型6h，隔3h更换新液一次.接着用蒸馏水洗至中性，然后在0.15mol氯化钾溶液中浸泡，0.ImolKCl
molkcl
平衡6h，每2h更换新液一次，待测。5.6.4.2阴膜的预处理：取经本标准5.3.2预处理后的阴膜，剪成适当大小的圆片，放入0.15mol/L氯化钾溶液中浸泡，处理时间和方法同阳膜。5.6.5仪器设备
a.低电势直流电位差计，精确度0.001mV，一台。b.直流复射式检流计，一台。
c.饱和惠斯顿标准电池，一只。d.甘汞电极，两支。
e.晶体管稳压电源，0~10V，一台。f.流量计，15mL/min，两个。
g.U型盐桥，3支，自制。
制备方法：取琼脂（CP级）3g，加入蒸馏水100ml，置于沸水浴中不断搅拌至完全溶解，再加入氯化钾33g，搅拌溶解至呈透明状态，在热水中再放置片刻，排出内部积聚的气泡，并除去上部浮着物。此时，可把经洗液洁净化并烘干了的U型玻璃管一端插入琼脂中，另一端套上橡胶软管，用吸球把琼脂缓慢均匀地吸至U型管内，并保证全部充满，至呈冻胶即可制成。良好的盐桥应是透明，胶体连续，无断裂，无气泡。盐桥应使两端浸没于饱和氯化钾溶液中，备用。h.电位池装置：是由两个完全相同的半电池通过螺杆组合而成。半电池通常使用有机玻璃加工制成，上部有进、出水口和排气口，此外还有盐桥一端的插孔。5.6.6测试方法
5.6.6.1测试条件
a.温度恒定，25士1℃。平衡和测量时温度应一致，最好都在恒温室中进行。b.流量稳定，大约为10L/h，而且应使膜两侧溶液流速均等。C.溶液浓度准确，尤其是在使用过程中由于浓差扩散的存在，须经常进行标定检测和及时调整。5.6.6.2电池构成
甘汞电极
Hg·Hg.Cl
5.6.6.3流程布设：见图2。
氧化钾溶液
氯化钾溶液
甘汞电极
Hg·Hg.Cl
5.6.6.4测试步骤和方法
首先，测定液体接界电位：按图3所示，组成电池，并按极性要求接线在电位差计上。调节电位盘使检流计平衡，记下此时电位值，当电解质溶液浓度比值为2时，此值一般不应超过0.30mV。24
HY/T034.2—1994
接着，测定膜电位：把甘汞电极通过盐桥分别插入电位池两个半电池的插孔中，将待测膜夹在半电池间，用对位螺杆使两个半电池吻合旋紧至不漏液。根据甘汞电极的极性接线，把电位池并联在电位差计上，测阳膜时，高侧浓度的电极为负，低测浓度电极为正；测阴膜时，极性正好调换。开启流量计阀门，让0.1mol/L和0.2mol/L氮化钾溶液同时从高位槽经流量计流入电位池，并成搅拌状态，注意排除积聚在电池内的气泡。调节电位差计，旋动电位盘至检流计平衡，记录电位读数。最后，进行膜电位值的校正：膜电位测定值减去接界电位值（应注意接界电位值的正负，是正值应减去：是负值应加上），即为膜的实际电位值。
在测定膜电位过程中尤须注意：防止不同浓度溶液相混，在未放膜于电位池之前，切不可开启流量计；测定样品膜的电位前，最好先测标准膜的电位，以检查电池系统是否正常；甘汞电极上层氯化钾溶液应保证始终处于饱和状态；发现盐桥不良时应及时重新制做。
5.6.6.5结果计算
电位、迁移数和选择透过率三者具有依存关系，经假设和推导，可建立电位与迁移数间定量的关系式.根据选择透过率的定义，它是指一定条件下反离子在膜内迁移数的实际增值与理想增值之比，所以选择透过率可从实际迁移数求得。计算公式如下：
甘承电极
a.迁移数公式：
b.选择透过率公式：
上述式中：，t—离子在膜内的迁移数；E-
膜的实际电位，mV；
膜的理想电位，mV，
(阳膜：E=16.1mV阴膜：E=-16.1mV)；膜的选择透过率，%；
一离子在溶液中的迁移数。
甘汞电极
流量计
测试电池
HY/T034.2—1994
（钾离子：to=0.49；氯离子：to-0.51）其结果要符合本标准4.6中表1的要求。6检验规则
6.1膜产品应由该膜的生产厂负责做好质量检验工作，各项技术指标要求与本标准4.6条相符合，并按规定的程序及技术文件制造生产。6.2交收试验
6.2.1交收试验按本标准3.2和41，4.2条逐张进行，按4.4~4.6条逐批进行。6.2.2采用GB2828，规定AQL=1.0,IL=1，样品大小字码为E的正常检查一次抽样方案。6.2.3若正常第一次抽样不合格品数大于或等于不合格判定数，则按第二、第五次抽样方案抽样进行判定。
6.3型试检验
6.3.1有下列情况之一者，应进行型试检验：a.新产品或老产品转厂生产时；b.结构工艺有较大改变，可能影响产品性能时；C.正常生产，需定期或当积累一定产量后，周期性一次检验时。6.3.2采用GB2829规定RQL=12，n=12，Ac=0,Rc=1的抽样方案进行。6.3.3若在样本中的不合格品数大于或等于不合格判定数，则判该批是不合格批。6.3.4型试检验内容同6.2.1条。7标志、包装、运输、贮存
7.1包装材料可用硬质防水纸箱。当需要长途远运或多站转运时，应采用木箱为外包装。7.2包装箱上应标明产品名称、牌号、规格、批号、颜色、制造日期、净重、毛重、生产单位名称，并附生产厂质量检验部门的合格证及运输注意事项的标志。7.3包装时，膜以10张为单位卷收成捆，用塑料袋封装，每箱5捆，共.50张，约40kg，以此作为1个包装单位。
7.4膜属非危险品，运输按有关章程办理。运输过程应避免曝晒、雨淋、低温（应在0℃以上）和机械损伤。
7.5膜应保持干态收存，宜贮放在清洁和干燥通风的库房内，温度不宜在4℃以下和40℃以上。贮存的有效期限为两年。
HY/T034.2-1994
附录A
膜品种、型号的编制表示
补充件）
表示膜品种的型号时，产品分类，骨架分类，序号分类应按下列规定使用。A1
膜的产品分类如表1
A2膜的骨架分类如表2。
膜产品分类
各类名称
强酸性
弱酸性
强碱性
弱碱性
鉴合型
氧化还原型
膜骨架分类
分类名称
苯乙烯系
丙烯酸察
酚醛系
环氧系
乙烯吡啶系
脲醛系
氯乙婚系
A3产品序号主要根据适用于电渗析的膜产品（不含试制品、试销品）投产的先后而定，而作为产品必须经鉴定通过，技术成熟，并经实践证明能满足电渗析使用性角能和寿命要求
3附加说明：
本标准由国家海洋局提出。
本标准由国家海洋标准计量中心归口：#：
本标准由国家海洋局杭州海水淡化和水处理技术开发中心负责起草，并负责解释本标准主要起草人，李仲钦叶婴齐石松姚复宝27