影响隔膜质量的因素及改进措施

第１２期２００３年１２月氯碱工业Ｃｈｌｏｒ一舢ｋａｌｉＩｎｄｕｓｔｒｙＮｏ１２

Ｄｅｃ．２００３

影响隔膜质量的因素及改进措施刘为东，万红辉（南通江山农药化工股份有限公司电化分厂．江苏南通２２６００６）

［关键词］隔膜；质量；因素；改进［摘要］分析了影响隔膜质量的因素，指出改进隔膜质量的措施有：选择高质量的石棉绒；保证每次吸附时石棉绒的浓度一致；合理控制苛化时问；改进并控制好吸附液的盐碱比；吸附前冲洗好阴极箱并检查网袋；改进隔膜吸附操作。【中围分类号］ＴＱ¨４２６２［文献标识码】Ｂ【文章编号】１００８一１３３Ｘ（２００３）１２—００２２—０２

隔膜质量的控制是生产隔膜碱的关键技术，对电槽运行至关重要。通过对隔膜多年的分析、改进，我公司在改善隔膜质量方面取得了明显的成效，使交流电耗由原来的２６００ｋｗ・ｈ／ｔ降至现在的２３５０ｋｗ・ｈ／ｔ左右；槽电压由原来的３．２３ｖ降至现在的３．０８ｖ／２８０００Ａ（１９型槽）；氯中含氢量由原来的每年突然上升２～３次到现在不再突然上升；总管氯中含氢量由原来的０．６０％降至现在的０３０％；槽龄由原来的６个月上升至现在的１０个月以上。我公司改进隔膜质量前、后电槽运行的一组数据对照如表１所示（１９型槽／２８０００Ａ）。寰１改进隔膜质量前、后电槽运行数据对比时间弩“苫一电警率。：薯：臀１９９０年３２５２３０８８００２６００５０１９９５年３１７１８０９３３０２５００６５２０００年３１２１．０４９４．８３２４００７０１１塑！！：些！：丝墅：竺！！竺！！：！ｌ影响隔膜质量的因素ｌ１石棉绒质量石棉绒质量直接影响隔膜的制作质量。因为用石棉绒真空吸附而成的隔膜将长期暴露在酸碱性溶液的介质中，长期受到酸碱的侵蚀。如耐酸碱性不好，石棉绒将被腐蚀而逐渐流失，造成中性区域偏移，碱浓度降低．副反应加剧，严重的还会使膜露铁，使氯中含氢量升高。因此，对石棉绒耐酸碱性的要求比较高。从实际应用情况看，石棉绒的耐酸性要求比耐碱性要求高。石棉绒经过精加工后，纤维结构遭到严重破坏，较难达到制作隔膜所需的要求。。１．２石棉绒浓度隔膜吸附以类似电解液的液相作为悬浮液，使石棉绒成为具有流动性的浆液，再真空抽吸石棉绒浆液，使石棉绒沉积在阴极箱网袋表面，成为致密・【收稿日期】２００３—０６—２８２２的、均匀的隔膜。在吸附液中，石棉绒浓度不能太低也不能太高。当石棉绒浓度低时，浆液流动性较好，但纤维沉积速度慢，抽液量大，使操作变难；同时，在吸附过程中，如果不补充吸附液，则会造成网袋露出液面而干抽．液下的膜会因抽力低下而塌落。１．３石棉绒长短配比石棉绒应按纤维长短合理搭配。石棉绒纤维太短，吸附过程中不易成膜且过厚。短纤维流失量大，成膜后渗透性差、机械强度低。经过盐水浸泡后容易溶胀，与膜分离；随盐水一起流失和膨胀后，膜往下挂，导致氯中含氢量升高，电槽运行恶化。石棉绒纤维太长时则不易成膜，制成的膜渗透性强，淡碱浓度低，氯中含氢量偏高。因此，合理搭配长短绒配比是配制吸附浆液的第１步。１．４石棉绒苛化石棉绒苛化一般是在搅拌苛化槽中进行，也可用空气鼓泡或真空搅拌。搅拌的作用主要是有利于石棉绒纤维化和分散悬浮。苛化是石棉绒通过苛化液中的氧氧化钠经过一定的时间、搅拌等来实现，而苛化时间是根据石棉绒的耐酸碱性、纤维硬度等决定的。苛化是否完全将影响膜的运行特性，苛化不够或苛化过度都会导致氯中含氢量、槽电压、Ｎａｃｌｑ升高，电流效率下降。１．５吸附液盐碱比吸附液盐碱比将决定石棉绒的苛化程度和成膜后的孔隙率。在吸附液中，含盐量决定吸附池中石棉绒的浮起程度。浮起程度是决定隔膜是否均匀的关键，且含盐量的高低在一定程度上还起到调节隔膜孔隙率的作用。因为当隔膜烘干后，膜中水分减少而析出的氯化钠微粒均匀分布在膜上，在通电电解时，结晶微粒被盐水滤化，保证了隔膜具有良好的渗透性。含盐量过高，石棉绒能充分浮起且下沉速

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度慢，但隔膜烘干后形成的结晶微粒过多或过粗，被盐水滤化形成空洞．导致流速加大，使淡碱浓度低下，氢气容易反渗至阳极，氯中含氢升高。含盐量低，石棉绒不能充分浮起且下沉速度快，使膜厚薄不均匀且膜表面粗糙，ｏＨ一、ＮａｏＨ向阳极渗透能力加强．Ｎａｃｌ０，含量偏高，电流效率降低。１．６季节的变化吸附液中的盐碱受气温变化的影响比较大。气温高时测定的盐、碱量相对较低；气温低时测定的盐碱量相对高一些，且有结晶盐粒析出，颗粒经过搅拌后悬浮在浆液中，在吸附时使隔膜的比表面积增大，单槽电压上升，同时由于隔膜上含有大量的盐颗粒，在电解时被盐水滤化，在隔膜上形成空洞，使隔膜的渗透率增大，ＯＨ一反渗能力增大，淡碱浓度下降。因此，如果不考虑气温的变化，在一些季节不能保证石棉绒的苛化程度及在吸附池中的浮起程度，这将导致电槽运行指标的不稳定。因此，应根据气温变化及时调整吸附液中的盐碱比。１７阴极箱的冲洗

吸附时对阴极箱的冲洗要求：网眼畅通、无残绒、无锈斑。如果阴极箱网眼不畅通、有残绒，将使阴极箱在吸附时会出现液下真空、干抽真空较好，但进碱量不大的假真空现象，吸成膜的机械强度比较低。形成的膜经盐水浸泡后会出现隔膜脱落往下挂、膨胀过大与阳极片搭桥的现象，导致运行恶化，槽压、氯中含氢量升高，气泡效应过大。由于阴极箱上有残绒，真空吸附时一部分绒会附在网袋背面而影响氢气的正常析出，使阴极液电位升高，Ｈ；向阳极室渗透，导致氯中含氢升高。如果阴极箱上有锈斑吸附在膜上，投入运行后，铁锈将膨胀形成微孔，使膜渗透率变大，氢气反渗至阳极，使氯中含氢升高。１．８设备状况真空度的高低是吸附的关键控制指标。如设备不正常、吸附管道有渗漏点、真空泵出现异常导致真空速率变慢等都会使隔膜吸不实、吸不住绒、甚至无法吸附，将导致膜膨胀过大、厚薄不均匀、机械强度低，使槽压、氯中含氢量升高，电流效率下降等。另外，隔膜的吸附操作是制作厚薄均匀、具有一定强度、各部位具有理想渗透性能．并能有效减少氯的溶解和ｏＨ一、ＮａＯＨ反渗至阳极室的隔膜的关键，特别是对真空度的控制极其重要。２对电槽运行的影响２．１隔膜吸不实．当膜吸不实时，将出现膜膨胀过大或掉膜现象。膜膨胀过大时，会使电极上析出的气泡不能及时排出和打断氯气泡，从而增大氯气在阳极液中的溶解度，引起阳极液酸性增强，使阳极液中的氯酸盐和电压降升高，严重的将与阳极搭桥，使阳极有效电解面积减少，单位电流密度上升，从而导致阳极电位上升、电流分布不均匀，从而造成副反应加剧，电流效率下降。膜的膨胀使膜的渗透率上升，导致电解液浓度下降，过电位上升。膜的机械强度降低会出现掉膜现象，使氯中含氢量突然升高，严重的还会影响到安全生产。２．２膜厚薄不均匀石棉绒是一种不导电的纤维，制成膜后将阴、阳极分隔开，它只让水分子和离子通过而阻止阴、阳极产物的混合。但当出现膜厚薄不均匀时，水分子和离子通过膜的速度就不均匀．使电流分布不均匀，导致电解速度不平衡。为了保证阴、阳极电流的平衡，一部分０Ｈ一代替ｃｌ一向阳极渗透而与溶解氯反应，出现局部酸性或碱性过大。在膜厚的部位，ＯＨ一向阳极渗透能力增强，导致氯酸盐、氯中含氧升高，同时厚的部位一方面膨胀后容易与阳极片搭桥，造成阳极片上电流过大，钉层损失过大或脱落，使阳极电位上升；另一方面，局部酸（碱）性过大使石棉绒腐蚀加快，造成隔膜的使用周期缩短、副反应的加剧。我们平常测定的淡碱浓度是一个槽的平均浓度，所以不能代表任一部位的浓度。在日常工作中出现的淡碱浓度不高（低于１２０ｇ／Ｌ）而氧酸盐、氯中含氧偏高的现象，就是膜厚薄不均匀导致的。隔膜过厚会导致膜压降升高和渗透率下降，使槽压升高和淡碱浓度过高而无法控制，造成电流效率下降。隔膜过薄虽然膜压降下降了，但出现渗透率过高和部分裸露现象，使淡碱浓度下降和氯中含氢量升高。３提高隔膜质量的措施在隔膜制作过程中，由于存在一些不利因素，导致膜吸不实、机械强度低、厚薄不均匀等，使槽电压、电槽运行、氯中含氢不稳定，电流效率低下，除槽量增大，槽龄短，从而增加了电槽的运行成本。３．１选择高质量的石棉绒由于受吸附工艺的限制，耐碱性好、纤维长及渗透性好的石棉绒制成的膜上槽后往往出现氯中含氢量偏高、隔膜渗透难以控制等问题。一些单位只好采用对石棉绒进行深加工的方法，强行破坏纤维结构或增加耐碱性差、渗透性小的短纤维加以维持，从而导致槽压、电槽运行不稳定。因此，在必要时不但要向厂家询问每批进厂石棉绒的特性，还需抽样进２３

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行检测，进一步确定石棉绒的质量。根据石棉绒的耐碱性、耐酸性、纤维长度、纯度、直径来确定吸附液的盐碱比、长短比、苛化时间、吸附操作等。根据气温的变化及时调整吸附液中的盐碱比、浆液粘度，以达到合理控制渗透率的目的。并根据电槽的运行情况和电流密度的强弱来决定石棉绒的用量。自从我们使用了津岩石棉绒后，从电槽运行结果看，基本上已达到了我公司的要求。３．２正确把握吸附池中石棉绒的浓度浆液粘度可在一定程度上反映吸附池中石棉绒的浓度及苛化程度，而粘度的高低会直接影响隔膜的质量。为了保证每次吸附时石棉绒浓度一致，每次吸附前后都应在吸附池中取样，分析吸附液的单位体积石棉绒含量。盐、碱含量，从而计算出吸上阴极箱的石棉绒量。下次吸附时投入等量已苛化的石棉绒，以保证每次吸附前浆液粘度基本一致。３３根据石棉缎特性合理控制苛化时间合理的苛化方法是根据石棉绒的质量特性决定吸附液的盐碱比后，在搅拌筒内按规定投入不同品种、长短．按一定比例混合的定量的石棉绒．在石棉绒全部浸泡湿润后，间歇开动搅拌器使其充分软化。石棉绒苛化要适度，以不破坏纤维结构为原则。对于纯度高、耐碱性好的石棉绒，要求苛化液中的含碱量要稍高或苛化时间稍长。对于耐碱性差的石棉绒，要求苛化液中含碱量要稍低或苛化时间稍短。具体情况具体对待。一般是把定量的、按一定比例混合的石棉绒放人打浆槽中，用压缩空气或机械搅拌或真空搅拌（在有条件的情况下采用真空搅拌，园其效果最好，压缩空气效果最差），苛化时间一般在８ｈ以上。不同品种的绒应分别进行苛化，因为进口绒和国产绒的耐腐蚀性是不同的，进口绒的苛化时间稍长，国产绒的苛化时间稍短．所以进口绒与国产绒应分别苛化后，在吸附槽中进行搅拌混台。其中苛化液含碱１３０～１５０ｇ／Ｌ、含盐１８０～２００ｇ／Ｌ。３４吸错寸液盐碱比的控制、改进吸附液中含碱量决定石棉纤维的苛化程度，保证浆液具有一定的粘度；同时，在碱性溶液中吸附，阴极箱成膜后不易生锈。含碱量的高低由气温、石棉绒的质量，苛化时间等决定。含碱量高或苛化时间长会导致石棉绒腐烂严重；含碱少或苛化时间短，石棉绒苛化不完全。因此，耐碱性好的石棉绒的含碱量就应高一些或苛化时间长一些，从而保证绒苛化完全，投入运行后，可以使电槽在较高的淡碱浓度Ｆ运行。耐碱性差的绒其含碱量就应低一些或苛化时间短一些，从而保证绒苛化完全。因此．要保证绒苛化完全，控制吸附液中含碱量至关重要；要保证膜２４均匀，控制吸附液中含盐量至关重要。３５吸附前对冲洗阴极箱应检查网袋如网袋上有孔洞、突起的或凹进的网丝都要进行整理。对于网孔变大（网丝变细）的阴极箱则需进行修复，不能再用。对于有锈斑的阴极箱应进行酸浸处理（盐酸的质量分数为１０％左右，并加缓蚀剂），如不马上吸附的阴极箱则应浸在电解液或盐水中，以减少空气对阴极箱的锈蚀。３．６隔膜吸附操作的改进吸附操作亦是影响隔膜质量的关键环节，应根据石棉绒的特性、运行条件合理确定其操作工艺。好的吸附工艺要求在吸附长纤维时不搭桥。因此吸附池中浆液要搅拌充分，混台均匀，真空度控制要适当，确保各隔膜厚薄均匀，机械强度高。膜的渗透率将通过吸附液中氯化钠的含量、浆液粘度、石棉绒的有效苛化程度来调节。在吸附过程中，对吸附真空度的控制非常重要，无论是二次吸附法或是一次成膜法，都要保证液下真空度在００９０～００９５ＭＰａ之间，于抽真空超过