全氟磺酸树脂在氯碱膜中的作用机理探析.pdf

《全氟磺酸树脂在氯碱膜中的作用机理探析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、_7期化学世界·429·●第全氟磺酸树脂在氯碱膜中的作用机理探析王学军孙(1．山东东岳高分子材料有限公司，山东淄博256401；2．东岳集团有限公司技术中心，山东淄博256401)摘要：根据氯碱膜电解的工作原理，分析了磺酸树脂层的微观结构，认为电驱动下的离子迁移与水传递是以水合离子通过膜通道的方式进行的。膜的离子交换基团主导离子簇和离子通道的形成。结合加工过程解释了离子通道的形成过程，提出曲折贯通的离子通道而非离子交换能力是磺酸层的主要作用机理。膜的离子透过性赋予膜以电导性，而离子的水传递数决定了氯碱膜的水通量大小。在膜中

2、构建纳米通道可以为新一代氯碱膜的开发提供新的思路。关键词：全氟磺酸树脂；离子交换膜；离子通道；水通道；机理；氯碱工业中图分类号：TQ028．8；O631；TQ114．2文献标志码：A文章编号：0367—6358(2013)07—0429—06ProbingintotheMechanismofPerflu0rinatedSul／onicAcidResininChlor—alkaliMembraneWANGXue-jun’(1．ShandongDongyuePolymerMaterialCo．Ltd．，ShandongZibo

3、256401，China2．TechnologyCenterofDongyueGroupCo．Ltd，ShandongZibo256401，China)Abstract：Accordingtotheprincipleofchlor—alkalielectrolyzation，themicrostructureoftheperfluorinatedsulfonicacid(PFSA)resinlayer．isanalyzedandtheworkingmechanismisputforwardthatthetransporto

4、fionandwateriscarriedoutbymeansofionhydration．Theion—exchangefunctionalgroupsdominatetheformationofionclustersandionchannels．Basedonthemanufacturingprocess，theformationofionchan—nelisexplainedandthemainmechanismofPFSAresinlayeriSduetoflexuralionchannelinsteadofion

5、-exchangecapacity．Theionpermeationperformanceendowsthemembranewithelectricconductivity，whilethewatertransfernumberofNadeterminesthewaterfluxofmembrane．ItiSapromisingideatobuildnano-scalechannelsinmembranetoproduceanewgenerationofchlor—alkalimembrane．Keywords：perfl

6、uorinatedsulfonicacidresin；ion-exchangemembrane；ionchannel；waterchannel；mech—anism；chlor—alkaliindustry离子膜法制碱是全氟磺酸离子交换膜应用最业上成功应用、推进技术进步的体现。数据显示，截早、工业化技术最成熟的领域，具有总能耗低、环境至2012年底，中国烧碱产能已达到37356kt，其中污染低、操作方便等优点叫。以具有选择透过性的离子膜法烧碱产能超过9O％。全氟离子交换膜作为氯碱电解槽的隔膜，是电化学全氟离子交换膜作为核心

7、材料，是由全氟磺酸技术和氯碱工业的一个巨大进展，也是新材料在工膜、全氟羧酸膜、聚四氟乙烯增强网布复合而成，并收稿日期：2012—12—26；修回日期：2013—02—14基金项目：国家“十二五”科技支撑计划项目(2011BAE08B05)作者简介：王学军(1975一)，男，山东泰安人。博士，高级工程师，主要从事含氟材料与膜分离研究与应用。E—mail：hiwxj@126．com。l_·430·化学世界2013正且在膜的两面附有亲水性涂层，其断面结构示意图断往阴极室里注入水，以补充水的消耗和调节产品如图1所示。氯碱复合膜的磺

8、酸层较厚，具有高的NaOH的浓度。所得的碱液从阴极室上部导出。离子传导性，能够有效降低膜的电阻；羧酸层较薄，用这种方法制得的产品比用隔膜法电解生产的产品对Na有高度的选择性而阻挡0H一反渗，提高膜的浓度大，纯度高，而且能耗也低，所以它是目前最先电流效率。因此，用全氟磺酸树脂和全氟羧酸树脂进的生产氯碱的工