氯碱电解离子膜污染机理及其再生.doc

B034 氯碱电解离子膜污染机理及其再生 郎万中 许振良* 席阎高 (华东理工大学化学工程研究所，上海 200237) 摘 要 本文研究了 Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO 2-、SiO 2-及 I-等杂质离子对离子膜(Ion-Exchange 4 3 Membrane，IEM)法制碱过程的影响，探讨了离子膜的污染产生机理；提出了一套有效的离子膜 再生方法，并研究了再生条件对离子膜再生效果的影响；采用 EDAX 及离子膜含水率测定等新 旧膜及再生膜性能进行了表征。实验结果表明，氯碱工业废弃的离子膜经再生后可以恢复其性能， 能够满足离子膜法制碱工艺的要求和其他用途。 关键词 离子膜 膜污染 再生方法 杂质 中图分类号 TQ 028.8 MECHANISM OF ION-EXCHANGE MEMBRANE (IEM) FOULING IN CHLOR-ALKALI AND ITS REGENERATION LANG Wan-Zhong1, XU Zhen-Liang and XI Yan-Gao (Chemical Engineering Research Center, East China Univ. of Sci. and Tech., Shanghai 200237, China) Abstract The effects of the impurities of Ca2＋,Mg2??,Fe3＋,SO 2-,SiO 2- and I- on the process of 4 3 membrane-type chlor-alkali, and the mechanism of the IEM fouling was also discussed. Regeneration method of the deteriorated IEM was proposed and the conditions of the regeneration were investigated. The deteriorated, regenerated and new IEM were characterized with EDAX and water content. The results of the experiments indicated that the deteriorated IEM from chlor-alkali industry, after being regenerated, can be restored its properties in some content. And the regenerated IEM can satisfy the membrane-type chlor-alkali process or other uses. Keywords Ion-Exchange Membrane, membrane fouling, regeneration method, impurities 引 言 全氟磺酸离子交换膜（Perfluorosulfonate Ion-Exchanged Membrane，PFSIEM）一直是 国内外研究人员的热点课题之一。PFSIEM 是以聚四氟乙烯结构为骨架，末端带有磺酸根的 烯醚结构为侧链的全氟聚合物，它具有良好的化学稳定性和热稳定性，是很好的离子交换载 体，因而 PFSIEM 已广泛的用于氯碱、燃料电池及各种膜过程等领域[1, 2]。离子膜法制碱是 PFSIEM 应用最早，工业化技术最成熟的一个领域。目前用于生产氯碱电解用的离子膜主要 有美国杜邦（Dupont）的 N~900－TX 系列、日本旭化成（ASAHI Chem.）的 F~4000 系列和 日本旭硝子(ASAHI Glass)的 F~800 系列[3]。通常，影响氯碱电解离子膜寿命的原因很多， 第一作者：郎万中(1975-),江苏省淮安市,博士研究生, 主要从事膜分离技术的研究工作。 *通讯联系人， Email: chemxuzl@ecust.edu.cn; 电话:021传真：0211 包括机械磨损、穿孔、膜变形、膜污染和操作不当等[4]，其中离子膜污染是影响离子膜寿命 的主要原因之一，它造成离子膜性能下降，使得电解槽的电压增加、电流效率下降以及烧碱 中杂质增加。氯碱电解离子膜污染的原因很多，主要是一些金属阳离子 Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋ 和 Al3＋以及阴离子 SO 2-、SiO 2-和 I－等。本文对盐水中多种杂质离子对离子膜的污染状况进行 4 3 了考察，同时对工业上的污染膜进行分析，分析了膜污染产生的机理。