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文檔簡介
《均相電滲析膜》
編制說明
(征求意見稿)
《均相電滲析膜》編寫組
20230626
一、工作簡況
(一)任務來源
1.基本信息
本項目根據國標委發〔2022〕46號文《國家標準化管理委員會關于下達2022年第二批
推薦性國家標準計劃的通知》,制定《均相電滲析膜》(計劃項目編號:20220474-T-469)標
準。本項目由全國分離膜標準化技術委員會(SAC/TC382)提出并歸口。
2.標準化對象簡要情況
2.1概述
本文件規定了均相電滲析膜的術語和定義、標記和編碼、要求、試驗方法、檢驗規則以
及標志、包裝、運輸和貯存。
本文件適用于均相電滲析膜的研發、生產和管理;
本文件主要內容包括了均相電滲析膜的術語和定義、標記和編碼、要求、試驗方法、檢
驗規則以及標志、包裝、運輸和貯存共6項內容,用于指導和規范均相電滲析膜的研發及生
產的全過程。
2.2現狀
離子交換膜內含有固定荷電基團,基于電荷排斥效應,能夠透過反離子(與固定荷電基
團相反價態的離子)并阻擋同離子(與固定荷電基團相同價態的離子),具備陰/陽離子選擇
性。離子交換膜根據具體的應用,可分為擴散滲析膜、電滲析膜、雙極膜等一系列膜品種,
不同的膜品種對膜性能指標的要求、試驗方法、檢驗規則都不同。電滲析膜已經在眾多領域
中具有廣泛的應用:(1)工業初級純水脫鹽、工業中水脫鹽、工業含鹽廢水治理、反滲透濃
水脫鹽等工業用水制備、治理及循環利用,(2)化工/食品/醫藥生產過程料液鹽分的脫除,
確保產品品質或使生產過程可持續進行,(3)地表水純化、苦咸水淡化和海水淡化等生活及
飲用用水的制備。
離子交換膜可分為均相離子交換膜和異相離子交換膜。均相離子交換膜是指結構均一、
所有功能基團和膜基體以化學鍵相連且截面均勻一致的離子交換膜。異相離子交換膜是指膜
體由含有活性基團的聚合物(離子交換樹脂)粉末和作為粘合材料的線型聚合物混煉而成的
離子交換膜,兩種聚合物間無化學鍵相連。異相離子交換膜在上世紀六七十年代就已經獲得
了應用,主要用于地表水純化、苦咸水淡化和海水淡化等生活及飲用用水的制備。在近十年,
國內均相離子交換膜制備技術發展迅速,逐步取代了異相膜在工業用水和工業料液脫鹽領域
1
均獲得了廣泛的應用。
均相電滲析膜是指應用于電滲析過程中的均相離子交換膜。
在電滲析膜領域,目前國內現有的相關標準是《HY/T166.1-2013離子交換膜第1部
分:電驅動膜》和《HY/T034.2-1994電滲析技術異相離子交換膜》,這兩個標準都是針對
異相離子交換膜的標準,不適用于均相電滲析膜。目前國內尚缺乏均相電滲析膜相關的標準。
膜生產企業和膜用戶均迫切希望制定均相電滲析膜相關標準,以統一膜性能要求、膜試驗方
法和檢驗規則等一系列技術要求,解決產品質量統一性問題。
2.3目的意義
本標準的制定,將形成一個科學、統一和規范的均相電滲析膜研發、生產、應用及檢測
方法,從而促進我國均相電滲析膜產品質量進一步提升,對規范行業有序、健康的發展具有
積極意義。同時該標準可更好地推動電滲析在相關各領域中的應用,帶動相關行業的技術進
步,從而形成良好的經濟和社會效益。
2.4當前國際水平
經查詢,ISO/ANSI/ASTM均無“均相電滲析膜”相關標準。制定本標準的同時將同步
制定本標準的英文版。
(二)主要工作過程
1.起草階段:2022年5月——2023年5月
1.1資料收集
工作組首先認真學習了GB/T1.1、GB/T1.2、GB/T20001和《膜技術標準匯編》,參考
了山東天維膜技術有限公司主編的HG/T6053-2020《擴散滲析器》、HG/T5699-2020《擴散
滲析陽膜》及HG/T5112-2016《擴散滲析陰膜》等已發布的標準,制定了本文件的基本框架
結構。
本文件首次規定均相電滲析膜各方面的要求,涉及外觀、厚度相對偏差、面電阻、遷移
數、爆破強度、水的壓差滲透系數、水的濃差滲透系數和溶質的滲析系數共8項指標。本文
件充分考慮均相電滲析膜的電化學性能、機械性能、水的滲透及溶質的滲析等方面的標準化
要求,工作組精心研究,收集、整理了50多份相關和類似標準,收集整理了國內外4家公
司相關產品的技術參數,并得到國內均相電滲析膜研發、生產及應用行業的大力支持,取得
了寶貴的應用數據。
2
1.2召開啟動會
在全國分離膜標準化技術委員會的指導下,2022年9月在天津召開啟動會。對標準編
寫的各時間節點和任務分工進行了動員和安排,制定了標準內容大綱。
1.3制定工作組稿
工作組圍繞均相電滲析膜研發、生產、銷售和工程應用過程中的問題廣泛征求意見,
進行了深入的討論,結合現有技術規范、法規、指南和用戶需求,進行了試驗和驗證。2022
年7月,工作組完成了文件的編寫草稿。2022年9月,2023年4月,2022年5月工作組先
后三次召開會議,對文件的框架結構和主要內容進行討論,進行了系統的修改完善,解決了
以下問題:
1)范圍
對均相電滲析膜的“適用于”或者“不適用于”進行說明;
本文件規定了均相電滲析膜的術語和定義、標記和編碼、要求、試驗方法、檢驗規則以
及標志、包裝、運輸和貯存。
本文件適用于均相電滲析膜的研發、生產和管理。
本文件不適用于單價選擇性陰膜、單價選擇性陽膜、氫離子阻擋陰膜、氫氧根離子阻擋
陽膜以及對特定離子具有選擇透過性的特種離子交換膜。
2)術語和定義
a)在最初的標準草稿中定義了“選擇透過性”;但后期版本中的內容未涉及到“選擇透過
性”,因此,已將此內容刪除。
b)根據GB/T20103-2006《膜分離技術術語》“均相離子交換膜”的定義以及現有膜制
作材料、膜制作過程及工藝重新定義了“均相離子交換膜”,即“結構均一、所有功能基團
和膜基體以化學鍵相連且截面均勻一致的離子交換膜”。
c)對“厚度相對偏差”和“爆破強度”這兩項較為常見的技術指標,本文件的“術語和定
義”部分不再重復提出。
3)標記和編碼
簡化“標記和編碼”的內容。“4.4固定荷電基團代碼”在最初的標準草稿中包括了“螯
合型固定正、負荷電基團交替排列”。在后期版本中統一并入“其他”。
4)要求
a)確定了“5.2性能指標”里結合均相電滲析膜的實際應用,分出“通用型”和“低滲透
型”兩個類型,每個類型里面又包含“陰膜”和“陽膜”。
3
b)確定了在性能指標中增“厚度相對偏差”,用于確定均相電滲析膜生產的均勻度,且低
于10%。
c)根據目前市場上所有流通的均相電滲析膜產品對“面電阻”、“遷移數”等的性能指標進
行了驗證與比對,指標值涵蓋所有均相電滲析膜產品的電化學性能,且指標均優于“異相膜”。
d)確定“爆破強度”現有的指標大于0.05MPa,包含了現有市場上流通的均相電滲析膜的
該性能指標,也符合現有工程應用所需的要求。
e)最終的確定了外觀、厚度相對偏差、面電阻、遷移數、爆破強度、水的壓差滲透系數、
水的濃差滲透系數、溶質的滲析系數8項指標,包含了外觀形態、電化學性能、機械性能、
水和溶質的滲透性能,具體指標如下:
表1均相電滲析膜性能指標
類型
項目通用型a低滲透型
陰膜陽膜陰膜陽膜
厚度相對偏差
<10<10
%
面電阻
<10<10
Ω·cm2
遷移數>0.94>0.96
爆破強度
>0.05>0.05
MPa
水的壓差滲透系數
-<100
g/(m2·h·MPa)
水的濃差滲透系數
-<180
g/(m2·h·mol/L)
溶質的滲析系數
-<200
mmol/(m2·h·mol/L)
注:a相比于“通用型”,“低滲透型”均相電滲析膜具有更低的水的壓差滲透系數、水的濃差
滲透系數、溶質的滲析系數以及更高的遷移數,更適用于鹽分的高倍率濃縮。
f)上述各項指標都進行了試驗驗證,確保性能指標的可靠及科學性。
6)試驗方法
解決了對各個測試方法的步驟,簡化歸類相關溶液配制及試驗樣品預處理的流程。
確定了各個試驗方法中數據處理的依據及過程。
確定將標準內容中“實驗測試方法”的附圖內容移入到附錄中;形成了附錄A~附錄F。
7)檢驗規則
4
a)制定了出廠檢驗和型式檢驗。
對“7.3.1抽樣方法抽樣檢驗同一批次的膜,隨機抽取3個膜卷進行測試”里的“膜
卷”還是“膜片”進行討論,最后,確定為“抽樣檢驗同一批次的膜,從前端、中端及末端
各取1份1m長的膜片,作為測試膜樣品”。
8)標志、包裝、運輸和貯存
確認了“8.2包裝”里“采用聚乙烯薄膜作內包裝,應符合GB/T4456的規定,薄膜內
加入一定量的3%氯化鈉溶液作保護液。”采用了“濕態”包裝形式。
9)其他
解決了將附錄里的“測試池說明”放在“測試裝置”圖下面說明。
(三)主要工作過程主要起草人及其所做的工作
本標準由山東天維膜技術有限公司等單位起草。
起草工作組主要成員:傅榮強等。
二、標準編制原則、標準體系和確定標準主要內容的論據
(一)編制原則
標準的編制原則如下:
1.系統性原則
標準在國內第一次全面、系統的規定了均相電滲析膜的術語和定義、標記和編碼、要求、
試驗方法、檢驗規則以及標志、包裝、運輸和貯存的技術要求,描述了性能指標對應的試驗
方法,給出了均相電滲析膜的研發者、生產銷售企業及使用者提供了一份詳實的指導文件。
2.先進性原則
此標準為國內首次編制,國外無相關標準,制定本標準的同時將同步制定本標準的英文
版。
3.合理性原則
在本標準編寫過程中,編寫組根據國內外均相電滲析膜技術的發展現狀,參考了國際同
類產品的性能指標,力求體現標準的先進性;同時,也充分考慮了國內產品的實際生產情況
和工藝水平,確保本標準發布后能順利實施。
本標準中均相電滲析膜性能測試項目,能較全面地表征均相電滲析膜的性能。通過測定
這些膜性能參數達到以下目的:
5
(1)有利于國內均相電滲析膜生產廠對產品的質量控制和質量性能的提高;
(2)有利于用戶根據膜性能指標和測定數據可選用合適的膜并確定合適的使用條件;
(3)根據測定參數的數據與國外同類產品比較,找出差距,以利于找到改進方向,同時,
用該膜的詳實正確的數據證明該膜的品質,以便進入國際市場;
(4)有利于新品種膜的開發,在研發過程中,通過全面測定膜的性能參數,并對這些數據
進行分析,來指導新品種膜的研發及生產工藝的改進。
(二)標準體系
全國分離膜標準化技術委員會(SAC/TC382)已經圍繞分離膜材料建立了較完善的標準
體系框架,本文件屬于離子交換膜系列標準之一,標準體系按專業產品劃分,協調一致,比
較完善,標準體系編號為01-382-02-02-01-01。
(三)主要內容的論據
1.范圍
本文件規定了均相電滲析膜的術語和定義、標記和編碼、要求、試驗方法、檢驗規則以
及標志、包裝、運輸和貯存。
本文件適用于均相電滲析膜的研發、生產和管理。
本文件不適用于單價選擇性陰膜、單價選擇性陽膜、氫離子阻擋陰膜、氫氧根離子阻擋
陽膜以及對特定離子具有選擇透過性的特種離子交換膜。
2.術語和定義
在術語和定義部分,列出了該標準草案中出現的主要術語:①膜membrane;②離子交
換膜ionexchangemembrane;③均相離子交換膜homogeneousionexchangemembrane;
④異相電滲析膜heterogeneousionexchangemembrane;⑤電滲析electrodialysis,ED(縮
寫);⑥均相電滲析膜homogeneouselectrodialysismembrane;⑦面電阻arearesistance;
⑧遷移數transportnumber;⑨水的壓差滲透系數pressuredifferentialpermeability
coefficientofwater;⑩水的濃差滲透系數concentrationdifferentialpermeabilitycoefficientof
water;?溶質的滲析系數dialysiscoefficientofsolue。
3.標記和編碼
均相電滲析膜由高分子骨架、固定基團及基團上的可移動離子組成,因此需要考慮材料
的類型,對“固定荷電基團代號”、“骨架代號”進行命名規定。因此,為了保證標準的廣泛
性和完整性,型號構成中考慮了類別代碼、型式代碼、固定荷電基團代碼、系列號五部分組
6
成。
4.要求和試驗方法
4.1通用要求
主要包括均相電滲析膜產品所具有的特性:外觀、厚度相對偏差、面電阻、遷移數、爆
破強度、水的壓差滲透系數、水的濃差滲透系數、溶質的滲析系數,見表1。
5.試驗方法
試驗方法作為均相電滲析膜測試的主要內容,包括:“試驗條件”、“取樣及預處理條件”
還包括“外觀、厚度相對偏差、面電阻、遷移數、爆破強度、水的壓差滲透系數、水的濃
差滲透系數、溶質的滲析系數”的測定,需要有指定的測試溶液,此測試溶液根據均相電滲
析膜工程項目實際應用體系制備,測試裝置及測試過程都有明確的規定,確保測試方法具體
化的應用與開展。
6.檢驗規則
參照行業一般規定,均相電滲析膜的檢驗分為出廠檢驗和型式檢驗兩種。出廠檢驗和型
式檢驗中的項目相同,至少檢驗3批,為了更加控制產品質量,在“型式檢驗”中加倍抽取
樣品。
7.標識、包裝、運輸和貯存
均相電滲析膜出廠時內包裝上應有標志,標志內容包括:a)產品名稱、型號;b)
商標、產品編號;c)生產日期;d)生產企業名稱和地址;e)產品的執行標準編號。采用
聚乙烯吹塑薄膜作內包裝,應符合GB/T4456的規定,薄膜內加入一定量的3%氯化鈉溶
液作保護液。采用木箱作為外包裝,應GB/T12464的規定。包裝箱內應附帶裝箱單、檢驗
合格證、使用說明書等文件,檢驗合格證的編寫應符合GB/T14436的規定,使用說明書的
編寫應符合GB/T9969的規定。均相電滲析膜的運輸應符合GB/T9174的規定。運輸、裝
卸過程不應受到劇烈的撞擊、顛簸、投擲和重壓。產品應貯存在干凈、通風、干燥的空間內,
溫度在0℃~40℃,并要求遠離熱源、火源和化學藥品,不應與溶劑、具有氧化性或還原
性的物品一同存放。
三、主要試驗(或驗證)的分析、綜述報告,技術經濟論證,預期的經濟效果
(一)對重要性能指標的分析、綜述報告
本文件提出了均相電滲析膜的術語和定義、標記和編碼、要求、試驗方法、檢驗規則以
7
及標志、包裝、運輸和貯存的技術要求,充分總結了均相電滲析膜研發、生產銷售、管理使
用近10年的經驗,其中關于“厚度相對偏差”體現了均相電滲析膜異于“異相膜”的明顯
之處,同時充分考慮均相電滲析膜應用場景,將“面電阻”、“遷移數”兩個電化學性能充分
考慮進去,且相關性能指標優于“異相膜”;“爆破強度”結合電滲析器技術在工程應用中的
工程壓力,作為機械性能指標;同時“水的壓差滲透系數”、“水的濃差滲透系數”和“溶質
的滲析系數”試驗方法具有較高的創新性,且與工程應用緊密結合。本文件系統詳實,可成
為均相電滲析膜研發、生產和使用的重要指導文件。
(二)取樣
1.樣品來源
將3家生產的濕態均相電滲析膜,包括均相電滲析陰膜和均相電滲析陽膜,各取3份
40cm×40cm的試樣,用“1”和“2”進行標識。
2.取樣及預處理
取樣及預處理過程如下。
a)按照表2的規定進行取樣。
b)浸泡在3%NaCl水溶液中24h。
c)取出b)中的試樣,再用純水多次浸泡清洗,直至清洗水的電導率基本不變為止。
表2試樣尺寸和數量
試樣尺寸試樣數量
項目
cm個
厚度相對偏差直徑33
面電阻、遷移數直徑3.53
爆破強度直徑113
水的壓差滲透系數直徑153
水的濃差滲透系數直徑63
溶質的滲析系數直徑4.53
(三)外觀
外觀用目測法檢測
(四)厚度相對偏差
從試樣預處理的樣品中,每份樣品上各取1個直徑3cm的試樣。用分度值為0.001mm
的螺旋測微器測量每個試樣的厚度,一個試樣上取5個測試點,5個測試點結果的平均值
為該試樣的厚度d。
表2均相電滲析膜厚度相對偏差測試結果
8
厚度相對偏差測試結果的絕對值(%)
序號膜類型
123算術平均值
1A企業膜-11.0010.910.0910.667
2A企業膜-20.7581.0431.8011.201
3B企業膜-15.7631.2814.4823.842
4B企業膜-21.0001.2310.2310.821
5C企業膜-13.0291.231.7982.019
6C企業膜-20.3382.8522.5131.901
(五)面電阻
面電阻是均相電滲析膜的核心表征參數,直接反應了該膜應用于電滲析過程時的能耗高
低。該數值與離子在膜內的遷移速度相關,因此與均相電滲析膜內反離子的屬性相關。鑒于
電滲析過程均施加直流電(DC),本方法規定測試時采用直流電信號。
表3均相電滲析膜面電阻測試結果
面電阻測試結果(Ω·cm2)
序號膜類型
123算術平均值
1A企業膜-16.074.994.455.17
2A企業膜-24.514.514.414.48
3B企業膜-18.328.799.128.74
4B企業膜-24.664.604.094.45
5C企業膜-15.155.535.345.34
6C企業膜-26.656.16.316.35
(六)遷移數
當均相電滲析膜被置于電解質溶液時,膜中的反離子濃度比遠大于同離子的濃度比。這
樣,電流的較大部分是由反離子載帶通過膜。離子交換膜的遷移數被定義為被某特定離子載
帶的電流與總電流之比。
9
表4均相電滲析膜遷移數測試結果
遷移數測試結果
序號膜類型
123算術平均值
1A企業膜-10.9860.9840.9840.985
2A企業膜-20.9570.9700.9640.964
3B企業膜-10.9690.9640.9660.966
4B企業膜-20.9540.9490.9570.953
5C企業膜-10.9750.9700.9730.973
6C企業膜-20.9590.9600.9620.960
(七)爆破強度
爆破強度,是指對一定規格的膜進行爆破試驗時,連續通過液體或空氣施加壓力,測得
試樣突然破裂時的最大壓力即定為爆破強度,是表征均相電滲析膜強度的一種重要參數。
表5均相電滲析膜爆破強度測試結果
爆破強度測試結果(MPa)
序號膜類型
123算術平均值
1A企業膜-10.2180.2110.2120.2137
2A企業膜-20.1930.1930.1940.1933
3B企業膜-10.1160.1030.1080.1090
4B企業膜-20.6400.6700.6600.6567
5C企業膜-10.1000.1020.1000.1007
6C企業膜-20.1040.1000.1020.1020
(八)水的壓差滲透系數
由于均相電滲析膜的致密程度不同,所以隨著膜側壓力的升高會發生水的滲漏。水的壓
差滲透系數是指單位時間、單位壓差下透過單位膜面積的水的量。
表6均相電滲析膜水的壓差滲透系數測試結果
水的壓差滲透系數(g/(m2·h·MPa))
序號膜類型
123算術平均值
10
1A企業膜-145.2821.0947.2237.86
2A企業膜-235.4136.2863.2244.97
3B企業膜-121.5418.3027.2922.38
4B企業膜-236.0068.5971.2958.63
5C企業膜-189.0075.0063.0075.67
6C企業膜-265.0055.0082.0067.33
(九)水的濃差滲透系數
當均相電滲析膜兩側溶液存在濃度差(或滲透壓差)時,水會從低濃度溶液透過膜進
入高濃度溶液中。均相電滲析膜水的濃差滲透系數系數是指單位時間、單位濃差下透過單位
膜面積的水的量。
表7均相電滲析膜水的濃差滲透系數測試結果
水的濃差滲透系數(g/(m2·h·mol/L))
序號膜類型
123算術平均值
1A企業膜-147.7755.8157.0953.56
2A企業膜-2114.57117.52142.52124.87
3B企業膜-136.3138.3830.3335.01
4B企業膜-2138.22130.89150.08139.73
5C企業膜-1122.13161.5497.45127.04
6C企業膜-2154.12136.34145.45145.30
(十)溶質的滲析系數
當均相電滲析膜兩側溶液存在濃度差(或滲透壓差)時,水會從低濃度溶液透過膜進入
高濃度溶液中,同時鹽從高濃度溶液進入低濃度溶液。溶質的滲析系數是指單位時間、單位
濃差下透過單位膜面積的溶質的量。
表8均相電滲析膜溶質的滲析系數測試結果
溶質的滲析系數(mmol/(m2·h·mol/L))
序號膜類型
123算術平均值
1A企業膜-1135.6275.1276.3695.7
11
2A企業膜-2146.84157.84157.87154.18
3B企業膜-169.8457.3875.767.64
4B企業膜-2156.25147.52160.88154.88
5C企業膜-141.0277.1562.6860.28
6C企業膜-2133.41156.33163.72151.1533
(十一)技術經濟論證
實現均相電滲析膜35萬平方米/年及電滲析膜組器2000臺/年的生產能力。目前項目產
品電滲析膜及組器已廣泛應用于化工、冶金、紡織等行業100多家企業,近3年來創造經濟
價值超過20億元。通過電滲析技術對傳統過程工業生產工藝綠色化改造升級,提升了粘膠
纖維、有色金屬加工、高鹽廢水處理等行業技術水平,提高了原材料利用率及產品質量,減
少了廢水廢渣的產生,對促進國民經濟的高質量發展和保護民族工業具有十分重要的作用,
產生了顯著的經濟效益、社會環境效益。
(十二)預期的經濟效果
均相電滲析膜及其電滲析技術,具有能耗低、選擇性強、耐污染性強、占地面積小、無
二次污染等優點,在化工領域具有廣闊的應用空間。據預測,化工行業綠色化改造領域,每
年對均相均相電滲析膜及其組器的需求約在20億元以上,并以每年20%-30%的速度增長。
其中許多項目是相關產業中的重大技術難題,又涉及國家重點工程和技術改造項目,市場前
景非常廣闊。
1.實現傳統生產工藝綠色化改造
唐山三友遠達纖維有限公司現年產半纖維素1.5萬噸,采用山東天維膜技術有限公司開
發的均相膜電滲析工藝,將壓榨堿液中氫氧化鈉和半纖維素分離,氫氧化鈉繼續回用到前面
浸漬工藝,半纖維素經酸化、水解、脫色后再次用均相膜電滲析脫鹽脫酸,制取木糖產品。
不僅解決了半纖維素含量高的難題,變廢為寶,同時為我國木糖行業提供了新的清潔性原材
料,對于推動粘膠行業和木糖行業的升級具有重大意義。
2.實現工業廢棄物資源化回收利用
濕法冶金行業生產過程中產生大量的酸性廢水,傳統處理方式主要有蒸發濃縮、樹脂吸
附和擴散滲析等,此類方法能在一定程度上實現酸的回收,但也存在著明顯不足,如蒸發濃
縮能耗大,水中氟氯濃度高無法回用,樹脂吸附工藝繁瑣易產生二次污染,擴散滲析單位時
12
間處理量小且僅適用于高濃度酸回收過程。山東天維膜技術有限公司與塞恩斯環保公司、株
洲冶煉集團股份有限公司合作,采用均相膜電滲析工藝,先將硫酸及氟氯從廢液中分離,并
使酸濃度從2.8%濃縮至10%,再經濃縮催化吹脫工序將10%的酸濃縮至70%以上,氟氯
從酸中直接分離,得到純度較高的濃硫酸。該工藝簡單高效,在不帶入鹽分的前提下實現廢
酸深度處理,同時通過電滲析-濃縮吹脫工序實現酸、有價金屬和水資源的高效回收,大大
減少固廢的產生量,克服了常規處理方法的弊端。
3.實現工業難處理高鹽廢水近零排放
以山東國瓷功能材料股份有限公司的含氯化銨廢水為例,傳統工藝采用廢水直接蒸發結
晶方式處理,投資大能耗高。采用均相膜電滲析系統耦合反滲透處理系統,最終得到NH3-
N<1mg/L的淡水返回車間回用,而濃水經過電滲析濃縮至15%以上進行MVR蒸發系統,
通過MVR蒸發結晶,最后離心得到含水率<5%的氯化銨晶體外售。即實現水資源和銨鹽的
雙重回收,水資源回收率>98%;氯化銨回收率>98%。基本實現銨鹽廢水零排放,實現資
源的充分利用和實現清潔生產,符合循環經濟要求。
化工生產過程中的物料脫鹽,現有的方法是采用離子交換樹脂進行離子交換。由于離子
交換樹脂對于物料不可避免的吸附,導致物料收率低,并且離子交換樹脂再生過程中產生大
量含鹽廢水,不易處理。均相均相電滲析膜技術的優勢是物料收率高,產生的含鹽廢水少,
該技術作為綠色和節能的高科技技術,其高效、潔凈、節能的優點越來越為人們所認可。是
解決當代人類面臨的能源、資源、環境等重大問題的有效手段,是實現可持續發展戰略的技
術基礎,已引起世界發達國家的充分重視。均相均相電滲析膜技術應用于化工工業,有效解
決化工生產中現有生產工藝面臨的環境污染問題。鑒于化工行業巨大的市場容量,一旦均相
均相電滲析膜技術在化工生產中的應用取得成功,必將帶來均相均相電滲析膜技術的飛速上
升。
四、采用國際標準和國外先進標準的程度,以及與國際、國外同類標準水平的對比情況,或
與測試的國外樣品、樣機的有關數據對比情況
現有標準針對異相膜:《HY/T034.2-1994電滲析技術異相均相電滲析膜》、《HY/T
166.1-2013均相電滲析膜第1部分電驅動膜》不適用于均相電滲析膜
五、與現行相關法律、法規、規章及相關標準,特別是強制性標準的協調性
均相電滲析膜符合GB/T20103-2006《膜分離技術術語》和HG/T5699-2020《擴散
13
滲析陽膜》的標準,遵守國家相關的法律法規。
六、重大分歧意見的處理經過和依據
無。
七、作為強制性國家標準或推薦性國家標準的建議
建議作為推薦性國家標準發布。
八、貫徹國家標準的要求和措施建議
該標準在實施初期,第一步要求相關企業對膜的測試條件進行統一,嚴格按照標準的要
求執行;第二步要求相關企業對膜性能指標逐步達到標準的要求,并嚴格按照本標準執行。。
九、廢止現行有關標準的建議
無。
十、其他應予說明的事項
在均相電滲析膜技術迅速發展和推廣應用的形勢下,適時地制定、實施其核心技術—均
相電滲析膜的行業標準,將具有顯著的經濟效益和社會效益。
但是,由于均相電滲析膜技術是將均相電滲析膜與應用該膜的設備相結合的技術,該技
術本身還在不斷發展,后期隨著應用技術的拓展,今后根據需要對本標準進行修訂和完善。
14
目錄
一、工作簡況...................................................................................................................................1
(一)任務來源...................................................................................................................1
(二)主要工作過程...........................................................................................................2
(三)主要工作過程主要起草人及其所做的工作...........................................................5
二、標準編制原則、標準體系和確定標準主要內容的論據.......................................................5
(一)編制原則...................................................................................................................5
(二)標準體系...................................................................................................................6
(三)主要內容的論據.......................................................................................................6
三、主要試驗(或驗證)的分析、綜述報告,技術經濟論證,預期的經濟效果...................7
(一)對重要性能指標的分析、綜述報告.......................................................................7
(二)取樣...........................................................................................................................8
(三)外觀...........................................................................................................................8
(四)厚度相對偏差...........................................................................................................8
(五)面電阻.......................................................................................................................9
(六)遷移數.......................................................................................................................9
(七)爆破強度.................................................................................................................10
(八)水的壓差滲透系數.................................................................................................10
(九)水的濃差滲透系數.................................................................................................11
(十)溶質的滲析系數.....................................................................................................11
(十一)技術經濟論證.....................................................................................................12
(十二)預期的經濟效果.................................................................................................12
四、采用國際標準和國外先進標準的程度,以及與國際、國外同類標準水平的對比情況,或
與測試的國外樣品、樣機的有關數據對比情況.........................................................................13
五、與現行相關法律、法規、規章及相關標準,特別是強制性標準的協調性.....................13
六、重大分歧意見的處理經過和依據.........................................................................................14
七、作為強制性國家標準或推薦性國家標準的建議.................................................................14
八、貫徹國家標準的要求和措施建議.........................................................................................14
九、廢止現行有關標準的建議.....................................................................................................14
十、其他應予說明的事項.............................................................................................................14
一、工作簡況
(一)任務來源
1.基本信息
本項目根據國標委發〔2022〕46號文《國家標準化管理委員會關于下達2022年第二批
推薦性國家標準計劃的通知》,制定《均相電滲析膜》(計劃項目編號:20220474-T-469)標
準。本項目由全國分離膜標準化技術委員會(SAC/TC382)提出并歸口。
2.標準化對象簡要情況
2.1概述
本文件規定了均相電滲析膜的術語和定義、標記和編碼、要求、試驗方法、檢驗規則以
及標志、包裝、運輸和貯存。
本文件適用于均相電滲析膜的研發、生產和管理;
本文件主要內容包括了均相電滲析膜的術語和定義、標記和編碼、要求、試驗方法、檢
驗規則以及標志、包裝、運輸和貯存共6項內容,用于指導和規范均相電滲析膜的研發及生
產的全過程。
2.2現狀
離子交換膜內含有固定荷電基團,基于電荷排斥效應,能夠透過反離子(與固定荷電基
團相反價態的離子)并阻擋同離子(與固定荷電基團相同價態的離子),具備陰/陽離子選擇
性。離子交換膜根據具體的應用,可分為擴散滲析膜、電滲析膜、雙極膜等一系列膜品種,
不同的膜品種對膜性能指標的要求、試驗方法、檢驗規則都不同。電滲析膜已經在眾多領域
中具有廣泛的應用:(1)工業初級純水脫鹽、工業中水脫鹽、工業含鹽廢水治理、反滲透濃
水脫鹽等工業用水制備、治理及循環利用,(2)化工/食品/醫藥生產過程料液鹽分的脫除,
確保產品品質或使生產過程可持續進行,(3)地表水純化、苦咸水淡化和海水淡化等生活及
飲用用水的制備。
離子交換膜可分為均相離子交換膜和異相離子交換膜。均相離子交換膜是指結構均一、
所有功能基團和膜基體以化學鍵相連且截面均勻一致的離子交換膜。異相離子交換膜是指膜
體由含有活性基團的聚合物(離子交換樹脂)粉末和作為粘合材料的線型聚合物混煉而成的
離子交換膜,兩種聚合物間無化學鍵相連。異相離子交換膜在上世紀六七十年代就已經獲得
了應用,主要用于地表水純化、苦咸水淡化和海水淡化等生活及飲用用水的制備。在近十年,
國內均相離子交換膜制備技術發展迅速,逐步取代了異相膜在工業用水和工業料液脫鹽領域
1
均獲得了廣泛的應用。
均相電滲析膜是指應用于電滲析過程中的均相離子交換膜。
在電滲析膜領域,目前國內現有的相關標準是《HY/T166.1-2013離子交換膜第1部
分:電驅動膜》和《HY/T034.2-1994電滲析技術異相離子交換膜》,這兩個標準都是針對
異相離子交換膜的標準,不適用于均相電滲析膜。目前國內尚缺乏均相電滲析膜相關的標準。
膜生產企業和膜用戶均迫切希望制定均相電滲析膜相關標準,以統一膜性能要求、膜試驗方
法和檢驗規則等一系列技術要求,解決產品質量統一性問題。
2.3目的意義
本標準的制定,將形成一個科學、統一和規范的均相電滲析膜研發、生產、應用及檢測
方法,從而促進我國均相電滲析膜產品質量進一步提升,對規范行業有序、健康的發展具有
積極意義。同時該標準可更好地推動電滲析在相關各領域中的應用,帶動相關行業的技術進
步,從而形成良好的經濟和社會效益。
2.4當前國際水平
經查詢,ISO/ANSI/ASTM均無“均相電滲析膜”相關標準。制定本標準的同時將同步
制定本標準的英文版。
(二)主要工作過程
1.起草階段:2022年5月——2023年5月
1.1資料收集
工作組首先認真學習了GB/T1.1、GB/T1.2、GB/T20001和《膜技術標準匯編》,參考
了山東天維膜技術有限公司主編的HG/T6053-2020《擴散滲析器》、HG/T5699-2020《擴散
滲析陽膜》及HG/T5112-2016《擴散滲析陰膜》等已發布的標準,制定了本文件的基本框架
結構。
本文件首次規定均相電滲析膜各方面的要求,涉及外觀、厚度相對偏差、面電阻、遷移
數、爆破強度、水的壓差滲透系數、水的濃差滲透系數和溶質的滲析系數共8項指標。本文
件充分考慮均相電滲析膜的電化學性能、機械性能、水的滲透及溶質的滲析等方面的標準化
要求,工作組精心研究,收集、整理了50多份相關和類似標準,收集整理了國內外4家公
司相關產品的技術參數,并得到國內均相電滲析膜研發、生產及應用行業的大力支持,取得
了寶貴的應用數據。
2
1.2召開啟動會
在全國分離膜標準化技術委員會的指導下,2022年9月在天津召開啟動會。對標準編
寫的各時間節點和任務分工進行了動員和安排,制定了標準內容大綱。
1.3制定工作組稿
工作組圍繞均相電滲析膜研發、生產、銷售和工程應用過程中的問題廣泛征求意見,
進行了深入的討論,結合現有技術規范、法規、指南和用戶需求,進行了試驗和驗證。2022
年7月,工作組完成了文件的編寫草稿。2022年9月,2023年4月,2022年5月工作組先
后三次召開會議,對文件的框架結構和主要內容進行討論,進行了系統的修改完善,解決了
以下問題:
1)范圍
對均相電滲析膜的“適用于”或者“不適用于”進行說明;
本文件規定了均相電滲析膜的術語和定義、標記和編碼、要求、試驗方法、檢驗規則以
及標志、包裝、運輸和貯存。
本文件適用于均相電滲析膜的研發、生產和管理。
本文件不適用于單價選擇性陰膜、單價選擇性陽膜、氫離子阻擋陰膜、氫氧根離子阻擋
陽膜以及對特定離子具有選擇透過性的特種離子交換膜。
2)術語和定義
a)在最初的標準草稿中定義了“選擇透過性”;但后期版本中的內容未涉及到“選擇透過
性”,因此,已將此內容刪除。
b)根據GB/T20103-2006《膜分離技術術語》“均相離子交換膜”的定義以及現有膜制
作材料、膜制作過程及工藝重新定義了“均相離子交換膜”,即“結構均一、所有功能基團
和膜基體以化學鍵相連且截面均勻一致的離子交換膜”。
c)對“厚度相對偏差”和“爆破強度”這兩項較為常見的技術指標,本文件的“術語和定
義”部分不再重復提出。
3)標記和編碼
簡化“標記和編碼”的內
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