宗少杰，王學(xué)軍

（含氟功能膜材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 桓臺256401）

離子膜燒堿生產(chǎn)工藝過程涉及到氯氣、氫氣、燒堿、鹽酸等易燃、易爆，有毒、有害物質(zhì)及高溫、高壓等。在生產(chǎn)過程中存在著多種危險(xiǎn)危害因素，一旦發(fā)生事故可能造成極為嚴(yán)重的后果，不僅影響到生產(chǎn)的正常進(jìn)行，同時(shí)人們的生命和財(cái)產(chǎn)也將遭到嚴(yán)重?fù)p失。因此對燒堿生產(chǎn)裝置進(jìn)行必要的安全排查和預(yù)防是十分必要的。在影響離子膜法燒堿生產(chǎn)安全的各個環(huán)節(jié)中，離子膜的質(zhì)量也對氯堿安全產(chǎn)生重要的影響。如果因?yàn)殡x子膜質(zhì)量不合格導(dǎo)致在安裝運(yùn)行后產(chǎn)生撕裂、破損、針孔等問題，離子膜則容易發(fā)生泄漏。發(fā)生泄漏的離子膜，可能引起如下問題：（1）Cl2中含H2增高，氫過量會在電解槽或氯處理系統(tǒng)發(fā)生爆炸，給生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的安全問題；（2）通過膜孔NaOH 反遷移，過量會造成陽極腐蝕；（3）Cl2通過針孔會造成陰極破壞；（4）堿液中NaCl 濃度增加，通過膜的針孔腐蝕電解槽墊片，墊片的使用壽命縮短。因此，離子膜的力學(xué)性能和針孔指標(biāo)密切關(guān)系著電解工藝的安全和穩(wěn)定。山東東岳集團(tuán)自國產(chǎn)化離子膜研發(fā)以來，始終把離子膜質(zhì)量安全放在首位，在生產(chǎn)工藝方面通過設(shè)備的不斷升級和自動化改造保證生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，在離子膜拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、爆破強(qiáng)度等力學(xué)性能方面嚴(yán)格把關(guān)以保證離子膜在使用周期內(nèi)不發(fā)生破損導(dǎo)致泄漏；同時(shí)在針孔檢測方面采用先進(jìn)的紅外探測技術(shù)保證出廠的離子膜零針孔概率。

1 國產(chǎn)離子膜在生產(chǎn)安全方面的保障

1.1 國產(chǎn)離子膜的厚度均勻性

離子膜的厚度均勻性直接關(guān)系到膜的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和耐折耐破等機(jī)械性能，又對膜材料的微觀形態(tài)、傳質(zhì)性能等影響顯著。如何在機(jī)械性能和傳質(zhì)性能之間尋求相對的平衡，實(shí)現(xiàn)既能夠保證足夠的機(jī)構(gòu)強(qiáng)度，又能最大限度降低面電阻、提高傳質(zhì)效率，是個需要反復(fù)衡量、不斷研究的技術(shù)問題。新一代國產(chǎn)氯堿離子膜的整體厚度既保證了較低的面電阻，又兼顧了良好的機(jī)械強(qiáng)度，在電耗和安全之間的平衡達(dá)到了一個嶄新的高度，使整張離子膜力學(xué)性能實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的穩(wěn)定性。如果厚度不均勻，將容易導(dǎo)致離子膜在使用過程中發(fā)生局部撕裂或破損，同時(shí)也會導(dǎo)致針孔率上升，所以基膜厚度均勻是保證離子膜質(zhì)量的基礎(chǔ)，是整個離子膜生產(chǎn)工藝中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。國產(chǎn)離子膜基膜擠出部分采用國際上最先進(jìn)的模具自動調(diào)節(jié)技術(shù)，能把厚度偏差調(diào)節(jié)到±5 μm 以內(nèi)，極大的提高了離子膜生產(chǎn)工藝精度，保證了基膜厚度均勻性，大大減少了后續(xù)工序造成的針孔與缺陷。

1.2 離子膜力學(xué)性能對比

力學(xué)性能對離子膜的安全性和使用壽命產(chǎn)生至關(guān)重要的影響，離子膜的強(qiáng)度支撐90%以上來自于PTFE（聚四氟乙烯）增強(qiáng)網(wǎng)布，新一代國產(chǎn)離子膜增強(qiáng)網(wǎng)布采用了超細(xì)PTFE 纖維，通過改進(jìn)紡織方式、優(yōu)化復(fù)合方法和膜內(nèi)位置，比上一代增強(qiáng)網(wǎng)布進(jìn)一步提高了開孔率，降低了對電流的阻擋，從而在保證膜材料強(qiáng)度的同時(shí)提高了氯堿膜的離子傳遞性能。

東岳離子膜優(yōu)選國內(nèi)外性能優(yōu)良的PTFE 絲線，用平織的方式編織成網(wǎng)布，通過特殊工藝鑲嵌于基膜材質(zhì)內(nèi)，保證了離子膜優(yōu)良的力學(xué)性能。國產(chǎn)離子膜在拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、爆破強(qiáng)度等力學(xué)性能方面嚴(yán)格參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測（見表1）。

表1 國產(chǎn)離子膜力學(xué)性能檢測項(xiàng)目及參照標(biāo)準(zhǔn)

通過測試結(jié)果來看，國產(chǎn)離子膜的力學(xué)性能與國外膜相當(dāng)，甚至在某些指標(biāo)方面優(yōu)于國外膜（見表2），在關(guān)鍵的力學(xué)性能方面保證了離子膜使用的安全性。

1.3 先進(jìn)的針孔檢測技術(shù)

東岳國產(chǎn)離子膜生產(chǎn)工藝采用先進(jìn)的電火花探測、紅外探測、負(fù)壓探測等多項(xiàng)針孔檢測技術(shù)，在離子膜生產(chǎn)的多個環(huán)節(jié)重復(fù)檢測，對產(chǎn)生針孔的膜進(jìn)行嚴(yán)格篩選排除，保證出廠的離子膜不出現(xiàn)針孔，部分應(yīng)用客戶見表3。

表2 國產(chǎn)離子膜與國外對照膜力學(xué)性能對比

表3 國產(chǎn)離子膜部分應(yīng)用客戶

2 結(jié)語

國產(chǎn)離子膜經(jīng)過十幾年的研發(fā)，在安全性和生產(chǎn)工藝方面已經(jīng)非常成熟，下一步將在國內(nèi)氯堿生產(chǎn)企業(yè)完成應(yīng)用推廣，促進(jìn)中國氯堿行業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。