新型分離技術(shù)第二章膜分離()

第二章膜分離（4）本文檔共102頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分第六部分以電位差為推動(dòng)力的膜過程本文檔共102頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分電滲析和膜電解是以電位差為推動(dòng)力的膜過程。直流電場(chǎng)促進(jìn)帶電離子傳遞通過相應(yīng)荷電膜而達(dá)到溶液中鹽分脫除或產(chǎn)物純化的一種膜分離技術(shù)。溶液中不帶電組分則不受電位差推動(dòng)力的影響。本文檔共102頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分荷電膜簡單地說帶電荷的膜稱為荷電膜。荷電膜可以分為兩類：帶正電荷的陰離子交換膜和帶負(fù)電荷的陽離子交換膜。本文檔共102頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分制膜材料是一類含電離基團(tuán)的聚合物。如：聚苯乙烯磺酸鹽和聚苯乙烯季胺鹽。離子交換膜具有微觀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其孔徑約為5-10?，相互溝通并貫聯(lián)膜的通道。荷電膜放入水中，會(huì)發(fā)生電離作用，其中可交換的離子就進(jìn)入水中，而異號(hào)的活性基團(tuán)則保留在膜上，形成能吸引正離子或負(fù)離子的電荷點(diǎn)位。本文檔共102頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分例如：聚苯乙烯磺酸荷電膜在水中可電離為RSO－3和H＋，H＋遷移入水中，而RSO－3則停留在膜上作為固定離子，它固定在膜通道表面不動(dòng)，建立起一個(gè)負(fù)電場(chǎng)，從而在外加直流電場(chǎng)的協(xié)同作用下，把溶液中運(yùn)動(dòng)的正離子吸引過來而讓其透過，溶液中的負(fù)離子因受到靜電排斥而不能透過。本文檔共102頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分第一節(jié)電滲析本文檔共102頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分1電滲析概念電滲析是指在直流電場(chǎng)作用下，溶液中的荷電離子選擇性地定向遷移透過離子交換膜并加以去除的一種膜分離技術(shù)。在正負(fù)兩電極之間交替平行放置陽離子和陰離子交換膜，依次構(gòu)成濃縮室和淡化室。本文檔共102頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分A膜為陰離子交換膜（帶正電荷），K膜為陽離子交換膜（帶負(fù)電荷）本文檔共102頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分反離子遷移溶液中帶正電荷的離子在電場(chǎng)作用下向陰極方向遷移，穿過帶負(fù)電荷的陽離子交換膜，而被帶正電荷的陰離子交換膜所阻擋，這種與膜所帶電荷相反的離子透過膜的現(xiàn)象稱為反離子遷移。同理，溶液中帶負(fù)電荷的離子在電場(chǎng)作用下透過陰離子交換膜。本文檔共102頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分電滲析器電滲析器通常有100至200對(duì)陰、陽離子交換膜與特制的隔板等組裝而成，具有相應(yīng)數(shù)量的濃縮室和淡化室。本文檔共102頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分本文檔共102頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分2電滲析的基本理論Sollner雙電層理論：膜上的離子基團(tuán)電離，在膜表面固定離子基團(tuán)附近，電解質(zhì)溶液中帶相反電荷的離子形成雙電層。雙電層的強(qiáng)弱與膜上荷電活性基團(tuán)數(shù)量有關(guān)，膜-溶液界面離子分布及其化學(xué)位與距離有關(guān)。本文檔共102頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分一般條件下，陽離子交換膜上固定基團(tuán)能夠形成足夠強(qiáng)烈的負(fù)電場(chǎng)，使膜外溶液中帶正電荷離子極易遷移靠近膜并進(jìn)入膜孔隙，而排斥帶負(fù)電荷的離子。如果膜外溶液濃度很大，則雙電層厚度會(huì)變薄，可能導(dǎo)致非選擇性透過陰離子。本文檔共102頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分Sollner雙電層理論（1）異性電荷相吸；（2）膜中固定離子越多，靜電吸引力越強(qiáng)，膜的選擇性越好。（3）在電場(chǎng)作用下，溶液中的陽（陰）離子定向連續(xù)遷移通過帶負(fù)電荷的陽（陰）離子交換膜。本文檔共102頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分Gibbs-Donnan膜平衡理論溶液中的離子和膜中離子發(fā)生交換作用，最后達(dá)到平衡，構(gòu)成膜內(nèi)外離子的平衡體系。本文檔共102頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分離子交換膜的Gibbs-Donnan膜平衡基于以下兩個(gè)假定，（1）膜內(nèi)外離子的化學(xué)位相等：（2）膜內(nèi)外各種離子的總濃度滿足電中性：本文檔共102頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分可推導(dǎo)出下列關(guān)系式：（1）膜上趨向0，則膜無選擇性。（2）當(dāng)膜上趨向無窮大，膜的選擇性趨向100%。（3）溶液中大，則膜中很小，膜的選擇性會(huì)降低。本文檔共102頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分電滲析過程中的傳遞現(xiàn)象（1）反離子遷移，是主要傳遞過程。（2）同離子遷移，離子交換膜的選擇性不可能達(dá)到100%，同名離子遷移降低電滲析過程的效率。（3）水的滲透，水從淡水室滲透到濃水室，淡水會(huì)大量損失。（4）水的電解。（5）水的電滲析。（6）電解質(zhì)的滲透。（7）壓差滲漏。本文檔共102頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分極限電流電滲析極化現(xiàn)象：陰、陽離子在直流電場(chǎng)作用下在膜間遷移，當(dāng)采用過大電流時(shí)，在膜-液界面形成離子耗竭層，溶液的電阻會(huì)變得很大。電滲析極化導(dǎo)致耗電量增加，膜的壽命降低。極限電流是指電滲析發(fā)生極化時(shí)的臨界電流。本文檔共102頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分極限電流密度是指通過單位面積離子交換膜的極限電流。ilim為極限電流密度，為電滲析淡水室進(jìn)出口離子的對(duì)數(shù)平均濃度，V為淡水流線速度，ki為水力常數(shù)，m,n也為常數(shù)。本文檔共102頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分操作電流密度操作電流密度可以表示為：為組分換算系數(shù)，fs為安全系數(shù)，ft為溫度校正系數(shù)。本文檔共102頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分電流效率電流效率表示電滲析過程中電流的利用程度，為單位時(shí)間實(shí)際脫鹽率與理論脫鹽的百分。苦咸水脫鹽，電流效率一般為90-95%，海水脫鹽為70-85%。本文檔共102頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分極限電流下的淡水室出口鹽的濃度計(jì)算式為：電滲析器的脫鹽率為：本文檔共102頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分電滲析技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

自電滲析技術(shù)問世后，在苦咸水淡化，飲用水及工業(yè)用水制備方面展示了巨大的優(yōu)勢(shì)。隨著電滲析理論和技術(shù)研究的深入，我國在電滲析主要裝置部件及結(jié)構(gòu)方面都有巨大的創(chuàng)新，僅離子交換膜產(chǎn)量就占到了世界的1/3。我國的電滲析裝置主要由國家海洋局杭州水處理技術(shù)開發(fā)中心生產(chǎn)，現(xiàn)可提供200m3/d規(guī)模的海水淡化裝置。本文檔共102頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分

電滲析技術(shù)在食品工業(yè)、化工及工業(yè)廢水的處理方面也發(fā)揮著重要的作用。特別是與反滲透、納濾等精過濾技術(shù)的結(jié)合，在電子、制藥等行業(yè)的高純水制備中扮演重要角色。本文檔共102頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分國家海洋局杭州水處理技術(shù)中心本文檔共102頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分應(yīng)用領(lǐng)域：?

用于海水與苦咸水淡化?

制備純水時(shí)的初級(jí)脫鹽以及鍋爐、動(dòng)力設(shè)備給水的脫鹽軟化等。?

適用于電子、醫(yī)藥、化工、火力發(fā)電、食品、啤酒、飲料、印染及涂裝等行業(yè)的給水處理。?

可用于物料的濃縮、提純、分離等物理化學(xué)過程。系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：加工制造和部件更換都比較容易，便于清洗

。本文檔共102頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分電滲析在化工廠中的應(yīng)用本文檔共102頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分第二節(jié)膜電解本文檔共102頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分1膜電解基本概念離子膜電解是20世紀(jì)70年代發(fā)展的新技術(shù)，與傳統(tǒng)的水銀法和隔膜法相比，具有總能耗低、無污染、產(chǎn)品純度高、操作運(yùn)轉(zhuǎn)方便，投資少等優(yōu)點(diǎn)；是氯堿工業(yè)的發(fā)展方向。本文檔共102頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分離子膜電解就是利用陽離子交換膜將電解槽的陽極和陰極隔離開，進(jìn)行食鹽水溶液電解制造氯氣和燒堿，或其他無機(jī)鹽電解還原等的一種膜技術(shù)。在膜兩側(cè)的電位差存在下，鹽水流在陽極室生成氯氣，鈉離子伴隨少量水透過離子膜進(jìn)入陰極室。陰極室的純水流在陰極上電解生成氫氣和OH-，OH-與Na+在陰極室生成NaOH，可以獲得30-35%的液堿。本文檔共102頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分本文檔共102頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分離子交換膜離子電解膜主要用于氯堿工業(yè)中制備氫氧化鈉。目前主要采用全氟磺酸膜、全氟磺羧膜和全氟磺酸全氟羧酸復(fù)合膜三大類。全氟羧酸膜的含水量遠(yuǎn)低于全氟磺酸膜，全氟磺酸膜的導(dǎo)電性高于全氟羧酸膜。目前常將全氟磺酸全氟羧酸復(fù)合制備復(fù)合膜，既具有較高的導(dǎo)電性，又可利用羧酸膜對(duì)OH-的優(yōu)先排斥作用。本文檔共102頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分國內(nèi)所采用的電解膜主要為：DuPont公司的Nafion膜，日本旭硝子公司的Flemion膜，以及日本旭化成公司的Aciplex膜等幾大類。旭化成公司的Aciplex-F系列膜如F-2200，用于生產(chǎn)21-24%的NaOH，F(xiàn)-4000可生產(chǎn)30-40%的NaOH，F(xiàn)5000可用于生產(chǎn)40-50%的NaOH，其電流效率在第1至2年內(nèi)為95%以上，第3年為94.5%以上，耗電量約為2100Kw.h/tNaOH。本文檔共102頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分本文檔共102頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分燃料電池示意圖本文檔共102頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分

全氟磺酸膜還可用作燃料電池的重要部件。燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苄首罡叩哪茉?，可能成?1世紀(jì)的主要能源方式之一。經(jīng)多年研制，Nafion膜已被證明是氫氧燃料電池的實(shí)用性質(zhì)子交換膜，并已有燃料電池樣機(jī)在運(yùn)行。但Nafion膜價(jià)格昂貴（700美元/m2），故近年來正在加速開發(fā)磺化芳雜環(huán)高分子膜，用于氫氧燃料電池的研究，以期降低燃料電池的成本。本文檔共102頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分2電化學(xué)反應(yīng)2OH-—2e-=1/2O2+H2O陰極：2H++2e-=H2↑（還原反應(yīng)）陽極：2Cl-—2e-=Cl2↑（氧化反應(yīng)）1/2O2+H2O+2e-=2OH-

本文檔共102頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分陽極室內(nèi)溶液中的化學(xué)反應(yīng)溶解氯氣會(huì)與從陰極室反滲過來的燒堿反應(yīng)。Cl2+NaOH

=NaCl+HClOCl2+2NaOH

=1/3NaClO3+5/3NaCl+H2OCl2+2NaOH

=2NaCl+1/2O2+H2OHClO+NaOH

=NaCl+1/2O2+H2O本文檔共102頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分陽極室內(nèi)溶液中的化學(xué)反應(yīng)在陰極室，遷移來的次氯酸鈉、氯酸鈉與陰極上產(chǎn)生的氫離子作用還原為氯化鈉。為了提高陰極效率，在電解過程中需抑制水氧化而析出氧的反應(yīng)，以及降低陰極室反滲燒堿與溶解氯反應(yīng)。NaClO+2H+

=NaCl+H2ONaClO3+6H+

=NaCl+3H2O本文檔共102頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分電解定律電解過程中生成物質(zhì)的量與通過電解質(zhì)溶液的電量之間的關(guān)系符合法拉第定律：m為電極上析出物質(zhì)的質(zhì)量，MB為物質(zhì)的摩爾質(zhì)量。Q為電量，n為析出1摩爾物質(zhì)得失的電子數(shù)，t為通電時(shí)間，k為電解槽的個(gè)數(shù)。本文檔共102頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分陽極電流效率按日本旭硝子公司使用的公式，計(jì)算離子膜電解槽陽極電流效率：o2為副反應(yīng)生成氧氣的電流效率損失；ClO-為副反應(yīng)生成的電流損失；ClO3-為副反應(yīng)生成的電流損失；NaHCO3為供給鹽水中的降低電流效率損失。本文檔共102頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分膜電解的槽電壓膜電解的槽電壓是直接影響電流效率的一個(gè)重要參數(shù)。槽電壓通常由以下幾項(xiàng)組成：V、V0、Vm分別為槽電壓、理論分解電壓、離子膜電壓降，陽、陰分別為陽極和陰極過電壓，IR液、IR金分別為溶液和金屬導(dǎo)體的歐姆電壓降。本文檔共102頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分影響槽電壓的因素有膜的結(jié)構(gòu)、兩極間距、鹽水雜質(zhì)含量、陰極液循環(huán)量、燒堿濃度、電流密度以及操作溫度。當(dāng)電極間距為0.52mm時(shí)，理論分解電壓及膜電壓降兩項(xiàng)之和占槽電壓的90%左右。本文檔共102頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分理論分解電壓理論分解電壓指電解質(zhì)開始分解時(shí)所必需的最低電壓?？捎梅匠虂碛?jì)算：Q為反應(yīng)的熱效應(yīng)；為溫度系數(shù)。本文檔共102頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分離子膜電壓降離子膜電壓降由膜本身具有一定的電阻引起的。膜電壓與制備膜的聚合物種類、膜的厚度和運(yùn)轉(zhuǎn)條件有關(guān)。美國Dupont公司的Nafion膜電阻為2.42.8·cm，而日本旭硝子公司Flemion膜的電壓降為0.310.38·cm。本文檔共102頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分本文檔共102頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分第三節(jié)：燃料電池簡介定義：燃料電池是一種能夠持續(xù)的通過發(fā)生在陽極和陰極的氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置。燃料電池與常規(guī)電池的區(qū)別在于，它工作時(shí)需要連續(xù)不斷地向電池內(nèi)輸入燃料和氧化劑，只要持續(xù)供應(yīng)，燃料電池就會(huì)不斷提供電能。本文檔共102頁；當(dāng)前第49頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分分類：根據(jù)工作溫度可分為低溫型、中溫型和高溫型三種。根據(jù)電解質(zhì)的種類可分為：堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)和聚合物離子膜燃料電池(PCMFC)。本文檔共102頁；當(dāng)前第50頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分燃料電池的工作原理燃料電池由陽極、陰極和離子導(dǎo)電的電解質(zhì)構(gòu)成，其工作原理與普通電化學(xué)電池類似，燃料在陽極氧化，氧化劑在陰極還原，電子從陽極通過負(fù)載流向陰極構(gòu)成電回路，產(chǎn)生電流。燃料氧化劑陽極陰極電解質(zhì)導(dǎo)電離子本文檔共102頁；當(dāng)前第51頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分質(zhì)子膜燃料電池的工作原理本文檔共102頁；當(dāng)前第52頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分各種燃料電池的工作原理本文檔共102頁；當(dāng)前第53頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分本文檔共102頁；當(dāng)前第54頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分采用燃料電池的筆記本電腦將燃料電池組配備在攝像機(jī)后部使用大連化物所研制成功的50kW燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)已成功用于我國第一臺(tái)燃料電池城市客車一名美國通用汽車公司的工程師在舊金山市政廳廣場(chǎng)介紹一款燃料電池汽車的動(dòng)力單元。本文檔共102頁；當(dāng)前第55頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分全釩氧化還原液流電池一些能源產(chǎn)生系統(tǒng)，如風(fēng)力發(fā)電、太陽能等，由于受到氣候變化、風(fēng)力大小等自然條件的影響，電能輸出具有不穩(wěn)定性和間斷性地特點(diǎn)，進(jìn)而造成機(jī)械功率大幅變化，會(huì)使發(fā)電機(jī)輸出的有功和無功產(chǎn)生波動(dòng)，而且使電網(wǎng)的電能質(zhì)量下降，同時(shí)造成電能浪費(fèi)。目前，國際上一項(xiàng)風(fēng)電存儲(chǔ)新技術(shù)――全釩氧化還原液流電池（VanadiumRedoxBattery，VRB）進(jìn)入實(shí)用性階段，通過對(duì)能源高效轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)，保證穩(wěn)定的電功率輸出，改善電網(wǎng)安全性和可靠性。本文檔共102頁；當(dāng)前第56頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分VRB-ESS儲(chǔ)能系統(tǒng)是VRBPowerSystems公司在新南威爾士大學(xué)研究人員提出的全釩液流電池技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展出來的儲(chǔ)能系統(tǒng)，將化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)換。化學(xué)能存儲(chǔ)于不同階態(tài)的釩離子中，電解質(zhì)溶液為釩離子硫酸電解液，電解液通過泵從兩個(gè)獨(dú)立的塑料存儲(chǔ)罐中流入兩個(gè)半電池組單元，采用一個(gè)質(zhì)子交換膜（PEM）作為電池組的隔膜，電解質(zhì)溶液平行流過電極表面并發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，通過雙電極板收集和傳導(dǎo)電流。這個(gè)反應(yīng)過程可以逆反進(jìn)行，對(duì)電池進(jìn)行充電、放電和再充電。VRB-ESS系統(tǒng)包括兩個(gè)具有不同氧化狀態(tài)釩離子的電解液存儲(chǔ)罐，分別是正極V(Ⅳ)/V(Ⅴ)和負(fù)極V(Ⅱ)/V(Ⅲ)氧化還原電極對(duì)。電解液由泵在存儲(chǔ)罐和電堆之間循環(huán)輸送。電堆包括多個(gè)電池組，每個(gè)電池組具有兩個(gè)半電池部分，由質(zhì)子交換膜隔開。在半電池組中，電化學(xué)反應(yīng)是在碳板電極上進(jìn)行的，產(chǎn)生電流對(duì)電池進(jìn)行充放電。本文檔共102頁；當(dāng)前第57頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分本文檔共102頁；當(dāng)前第58頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分本文檔共102頁；當(dāng)前第59頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分本文檔共102頁；當(dāng)前第60頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分2008年11月1日，由遼寧省科技廳組織，中國科學(xué)院沈陽分院主持的100kW級(jí)全釩液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)鑒定會(huì)在大連化物所舉行。100kW級(jí)全釩液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)采用自主研發(fā)的技術(shù)制備了全釩液流儲(chǔ)能電池的關(guān)鍵材料和部件，成功研制出10kW電池模塊；設(shè)計(jì)和優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，集成出100kW級(jí)的全釩液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)。研制的額定輸出為10kW的電池模塊，能量轉(zhuǎn)換效率為81%，最大穩(wěn)定放電功率達(dá)到28.8kW以上；研制的全釩液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的額定輸出功率為100kW，能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到75%，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)情況良好。鑒定委員會(huì)專家一致認(rèn)為：成果達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先，國際先進(jìn)水平。本文檔共102頁；當(dāng)前第61頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分全氟離子交換樹脂和全氟離子交換膜東岳集團(tuán)研究院本文檔共102頁；當(dāng)前第62頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分全氟離子交換樹脂和全氟離子膜的發(fā)展歷史：1962Dupont全氟磺酸樹脂?1975AsahiGlass全氟羧酸樹脂?1975全氟離子膜用于燒堿電解?1980年代Ballard公司全氟離子膜用于PEMFC“六五”攻關(guān)計(jì)劃重大項(xiàng)目化工部、中科院“七五”攻關(guān)計(jì)劃重大項(xiàng)目化工部、中科院“十五”863計(jì)劃重大項(xiàng)目科技部（東岳/交大）“十一五”支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目科技部（東岳/交大）本文檔共102頁；當(dāng)前第63頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分全氟離子交換樹脂是全氟磺酸（羧酸）單體與四氟乙烯共聚物，具有十分穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)。-(CF2CF2)-CF2CF--O~SO3M（M=H或Na）-(CF2CF2)-CF2CF--O~COOM全氟磺酸樹脂全氟羧酸樹脂本文檔共102頁；當(dāng)前第64頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分全氟離子交換樹脂全氟離子膜（PFSA/PFCA)

儲(chǔ)能電池氯堿工業(yè)

PEMFC其他領(lǐng)域核心材料本文檔共102頁；當(dāng)前第65頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分氯堿工業(yè)2000億元氯堿離子膜Chlor-AlkaliIndustryChlor-AlkaliIndustry基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)Cl2、NaOH總量全球最大產(chǎn)業(yè)規(guī)模6000萬噸僅次于鋼鐵、石油化工、紡織印染、制藥、輕工、冶金、造紙、鋼鐵、食品……基礎(chǔ)原料本文檔共102頁；當(dāng)前第66頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分離子膜電解示意圖增強(qiáng)纖維傳導(dǎo)鈉離子隔離陰陽極電解液和產(chǎn)物阻止陰極氫氧根反遷移表面涂層磺酸層羧酸層犧牲纖維氯堿離子膜離子膜燒堿法：本文檔共102頁；當(dāng)前第67頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分1、先進(jìn)的全氟離子膜隔膜，產(chǎn)品質(zhì)量好，

節(jié)能30%。2、落后的石棉隔膜，我國仍保留總產(chǎn)能30%的石棉隔膜氯堿裝備，年多耗能50億度，氯氣、燒堿質(zhì)量差。

出于產(chǎn)業(yè)安全需要，保留落后產(chǎn)能！產(chǎn)業(yè)三十年的困境：我國全氟離子膜全部依賴從美國和日本進(jìn)口---------全氟離子膜決定著我國整個(gè)氯堿產(chǎn)業(yè)的命運(yùn)！兩類隔膜：本文檔共102頁；當(dāng)前第68頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分氯堿離子膜無界面融合技術(shù)基礎(chǔ)原理裝備開發(fā)14種高純含氟化合物原料全氟磺酸樹脂氯堿離子膜全氟羧酸樹脂PTFE纖維增強(qiáng)網(wǎng)布涂層技術(shù)技術(shù)開發(fā)工程放大多個(gè)領(lǐng)域難題氯堿離子膜的開發(fā)難度本文檔共102頁；當(dāng)前第69頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分701、高純四氟乙烯工程化；2、高純99.999%六氟丙烯工程化；3、全氟環(huán)氧丙烷制備；4、全氟環(huán)氧丙烷純化；5、四氟磺內(nèi)酯制備；6、磺酸加成中間體合成及純化；7、全氟磺酸單體制備及純化；8、羧酸第一中間體合成及純化；9、羧酸第二中間體合成及純化；10、羧酸第三中間體合成及純化；11、全氟羧酸單體合成及純化；12、全氟磺酸樹脂合成；13、全氟磺酸樹脂后處理；14、全氟羧酸樹脂合成；15、全氟羧酸樹脂后處理；16、全氟烷基乙烯基醚工程；17、增強(qiáng)纖維用改性聚四氟乙烯合成；18、纖維制備；19、增強(qiáng)網(wǎng)織網(wǎng)；20、均質(zhì)離子膜制備；21、磺酸/增強(qiáng)網(wǎng)/羧酸增強(qiáng)復(fù)合膜制備；22、復(fù)合膜后處理；23、界面材料制備及成型；24、國產(chǎn)氯堿離子膜電解應(yīng)用。研究開發(fā)過程涉及的主要技術(shù)本文檔共102頁；當(dāng)前第70頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分71離子交換樹脂車間本文檔共102頁；當(dāng)前第71頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分72氯堿離子膜制膜生產(chǎn)線本文檔共102頁；當(dāng)前第72頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分DF988高強(qiáng)度離子膜；無犧牲芯材；適合30-32%燒堿生產(chǎn)；適應(yīng)性于各種電解槽。DF2801低電壓、高電流密度離子膜；有犧牲芯材；適合30-32%燒堿生產(chǎn)；對(duì)鹽水雜質(zhì)具有更高的耐受性。國產(chǎn)離子膜型號(hào)：本文檔共102頁；當(dāng)前第73頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分2010年6月30日國產(chǎn)離子膜上槽本文檔共102頁；當(dāng)前第74頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分帶犧牲纖維網(wǎng)布增強(qiáng)的離子膜(DF2801)表觀結(jié)構(gòu)及截面結(jié)構(gòu)本文檔共102頁；當(dāng)前第75頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分76具有特殊的多元共聚全氟磺酸聚合物結(jié)構(gòu)具有特殊的多元共聚全氟羧酸聚合物結(jié)構(gòu)獨(dú)特的端基穩(wěn)定基團(tuán)無界面融合技術(shù)-層間漸變界面國產(chǎn)離子膜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)明顯界面漸變界面本文檔共102頁；當(dāng)前第76頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分對(duì)照膜起泡直徑>10mm起泡面積>20%膜處于破壞狀態(tài)國產(chǎn)膜起泡直徑～1mm起泡面積<3%膜仍可用無界面融合技術(shù)國產(chǎn)離子膜可靠性評(píng)價(jià)國產(chǎn)膜具有優(yōu)異的抗剝離起泡性能本文檔共102頁；當(dāng)前第77頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分基于本成果，國家發(fā)改委2011年第九號(hào)令決定，在“十二五”期間，全部革除我國剩余落后氯堿產(chǎn)能。屆時(shí)年節(jié)電50億度，節(jié)煤160萬噸，減排CO2600萬噸，減少120萬千瓦電廠投資100多億元

。發(fā)改委出臺(tái)重大產(chǎn)業(yè)政策本文檔共102頁；當(dāng)前第78頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)已完成審查并形成報(bào)批稿，即將發(fā)布。國家標(biāo)準(zhǔn)起草本文檔共102頁；當(dāng)前第79頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分ASTM標(biāo)準(zhǔn)D1044-99

50403020100拉伸強(qiáng)度MPa對(duì)照膜1對(duì)照膜2DF988對(duì)照膜3DF2801離子膜可靠性評(píng)價(jià)本文檔共102頁；當(dāng)前第80頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分ASTM標(biāo)準(zhǔn)D1044-99

201612840拉伸強(qiáng)度MPa對(duì)照膜1對(duì)照膜2DF988對(duì)照膜3DF2801離子膜可靠性評(píng)價(jià)45度角拉伸強(qiáng)度本文檔共102頁；當(dāng)前第81頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分國際標(biāo)準(zhǔn)ISO27591.21.00.80.60.40.20爆破強(qiáng)度MPa對(duì)照膜1對(duì)照膜2DF988對(duì)照膜3DF2801離子膜可靠性評(píng)價(jià)爆破強(qiáng)度本文檔共102頁；當(dāng)前第82頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分ASTM標(biāo)準(zhǔn)D5734-95(2001)Elmendorf

法6050403020100撕裂強(qiáng)度/N對(duì)照膜1對(duì)照膜2DF988對(duì)照膜3DF2801離子膜可靠性評(píng)價(jià)撕裂強(qiáng)度本文檔共102頁；當(dāng)前第83頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分I/Ba=20/5ppm

5.5KA/m2；85-88℃，200g/LNaCl；50cm2實(shí)驗(yàn)槽電效曲線CEcurves電壓曲線Voltagecurves離子膜可靠性評(píng)價(jià)過量添加組合雜質(zhì)后

電流效率及電壓特性本文檔共102頁；當(dāng)前第84頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分國產(chǎn)氯堿膜已開始商業(yè)化德國應(yīng)用業(yè)績本文檔共102頁；當(dāng)前第85頁；編輯于星期日\15點(diǎn)28分日期客戶日期客戶2010年5月藍(lán)星（北京）化機(jī)2012年4月中鹽常州化工2010年6月山東東岳氟硅2012年4月江西贛中氯堿2010年8月中鹽常州化工2012年5月青島海晶2011年10月山東東岳氟硅