專利名稱：一種氯堿用全氟離子膜再生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種離子膜再生方法，具體地說(shuō)，涉及一種氯堿用全氟離子膜再生方法。
背景技術(shù)：
離子膜法制燒堿具有低能耗、燒堿質(zhì)量高和無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，已成為工業(yè)制燒堿的發(fā)展方向。然而，精制鹽水中的各種不純物在電解過(guò)程中逐漸在離子膜表面沉積，導(dǎo)致槽壓上升，電流效率下降等，嚴(yán)重影響離子膜的使用壽命。離子膜價(jià)格昂貴，是燒堿成本的主要影響因素。因此，對(duì)氯堿行業(yè)舊的離子膜進(jìn)行再生，重新應(yīng)用于電解制燒堿或其他應(yīng)用，將大大的降低產(chǎn)品成本。
目前，對(duì)于氯堿行業(yè)中舊離子膜的處理方法是焚燒或填埋。無(wú)論是焚燒(在焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量有毒、有害氣體)或填埋(由于全氟離子膜具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，導(dǎo)致其降解十分困難)都會(huì)給環(huán)境治理帶來(lái)很大壓力。此外，焚燒或填埋處理法也造成了資源浪費(fèi)。
因此，如何由舊離子膜經(jīng)過(guò)再生重新用于電解制堿或其他產(chǎn)品成為本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題，這不僅節(jié)約了資源，同時(shí)減少了環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種氯堿用全氟離子膜再生方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。
本發(fā)明的方法包括如下步驟1)將廢棄全氟離子膜在去離子水中漂洗，去除離子膜表面的附著物；2)將步驟1)中得到的中得到的離子膜浸泡在無(wú)機(jī)強(qiáng)酸水溶液中，只要將膜在無(wú)機(jī)強(qiáng)酸水溶液中浸沒即可，浸泡時(shí)間為0.5～96小時(shí)，浸泡溫度為0～120℃，無(wú)機(jī)強(qiáng)酸水溶液質(zhì)量濃度為3～60％；推薦的無(wú)機(jī)強(qiáng)酸是鹽酸、硫酸或硝酸；當(dāng)使用鹽酸時(shí)，其質(zhì)量濃度為3～30％，浸泡溫度為0～90℃；使用硫酸時(shí)，其質(zhì)量濃度在3～50％，浸泡溫度為0～120℃；使用硝酸時(shí)，其質(zhì)量濃度在3～60％，浸泡溫度為0～100℃；3)步驟2)得到的離子膜用去離子水再次清洗，去處膜內(nèi)和膜表面的酸溶液；
然后在水浴中用超聲波清洗；超聲波的頻率為20～80Hz，超聲波清洗時(shí)間為0.5～8h；4)將步驟3)中得到得離子膜在EDTA水溶液中浸泡，EDTA水溶液的濃度為0.02～0.3mol/L，浸泡溫度為0～90℃，浸泡時(shí)間為24～48小時(shí)；5)將步驟4)得到的離子膜用去離子水清洗后，在氫氧化鈉水溶液中浸泡，氫氧化鈉水溶液的濃度為0.1～2mol/L，浸泡時(shí)間為24～48小時(shí)；6)將步驟5)得到的離子膜用去離子水再次清洗。
上述步驟2)主要的目的是去除離子膜表面或離子膜內(nèi)部的鐵、鋁、鈣、鎂等金屬離子所產(chǎn)生的氧化物、氫氧化物污染物。以使用鹽酸為最佳，鹽酸的最佳質(zhì)量濃度為5～15％，最佳浸泡溫度為50～80℃。
步驟3)主要目的是去處離子膜表面上不溶于酸的污染物，如硅元素形成的污染物。超聲波清洗時(shí)間最好在2h以上，頻率最好為35～60Hz。
步驟4)主要目的是通過(guò)EDTA絡(luò)合去除離子膜中與酸根結(jié)合的離子鈣、鎂、鋇等酸溶液較難清洗的雜質(zhì)離子。EDTA的最佳濃度為0.1～0.2mol/L，浸泡時(shí)間應(yīng)該在24h以上。
步驟5)主要目的是將離子膜由氫型轉(zhuǎn)化為鈉型。氫氧化鈉水溶液的最佳濃度為0.5～1.0mol/L。
采用本發(fā)明的技術(shù)，氯堿行業(yè)中舊的離子膜不僅得以再生、重復(fù)利用，而且可以避免現(xiàn)有焚燒或填埋處理方法所造成的環(huán)境污染。
具體實(shí)施方法下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，其目的僅在于更好理解本發(fā)明的內(nèi)容而非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，在實(shí)施例中，電流效率的定義為 實(shí)施例1一張15×20cm的F-8020型舊的全氟離子膜，未經(jīng)任何處理，在試驗(yàn)電槽上進(jìn)行電解試驗(yàn)；電解的電流密度為3000A/m2，電解溫度為85±2℃，堿液濃度為30±1％，電流效率為88％，槽壓為3.41V。
實(shí)施例2一張15×20cm的F-795型舊的全氟離子膜，未經(jīng)任何處理，在試驗(yàn)電槽上進(jìn)行電解試驗(yàn)；電解條件同實(shí)施例1，電流效率為86％，槽壓為3.45V。
實(shí)施例3一張15×20cm的Nafion90209型舊的全氟離子膜，未經(jīng)任何處理，在試驗(yàn)電槽上進(jìn)行電解試驗(yàn)；電解條件同實(shí)施例1，電流效率為85％，槽壓為3.40V。
實(shí)施例4一張15×20cm的F-8020型舊的全氟離子膜，用去離子水清洗膜表面附著物，然后將其浸泡在8wt％的鹽酸溶液中，浸泡溫度為80℃，浸泡時(shí)間為12h；用去離子水清洗后，在去離子水浴中超聲清洗4h，超聲波頻率為40Hz；在25℃下，再浸泡在0.1mol/L的EDTA溶液中24h，去離子水清洗數(shù)次；然后將再生好的離子膜浸泡在1mol/L的NaOH溶液中24h，得到再生離子膜；再生離子膜在試驗(yàn)電槽上做電解試驗(yàn)，電解條件同實(shí)施例1，電流效率為93.1％，槽壓為3.18V。
實(shí)施例5一張15×20cm的F-8020型舊的全氟離子膜，用去離子水清洗膜表面附著物，然后將其浸泡在15wt％的鹽酸溶液中，浸泡溫度為50℃，浸泡時(shí)間為8h；用去離子水清洗后，在去離子水浴中超聲清洗4h，超聲波頻率為40Hz；在25℃下，再浸泡在0.1mol/L的EDTA溶液中24h，去離子水清洗數(shù)次；然后將再生好的離子膜浸泡在1mol/L的NaOH溶液中24h，得到再生離子膜；再生離子膜在試驗(yàn)電槽上做電解試驗(yàn)，電解條件同實(shí)施例1，電流效率為92.8％，槽壓為3.16V。
實(shí)施例6一張15×20cm的F-8020型舊的全氟離子膜，用去離子水清洗膜表面附著物，然后將其浸泡在8wt％的鹽酸溶液中，浸泡溫度為80℃，浸泡時(shí)間為12h；用去離子水清洗后，在去離子水浴中超聲清洗4h，超聲波頻率為40Hz；在25℃下，再浸泡在02mol/L的EDTA溶液中24h，去離子水清洗數(shù)次；然后將再生好的離子膜浸泡在1mol/L的NaOH溶液中24h，得到再生離子膜；再生離子膜在試驗(yàn)電槽上做電解試驗(yàn)，電解條件同實(shí)施例1，電流效率為93.4％，槽壓為3.21V。
實(shí)施例7一張15×20cm的F-8020型舊的全氟離子膜，用去離子水清洗膜表面附著物，然后將其浸泡在12wt％的鹽酸溶液中，浸泡溫度為60℃，浸泡時(shí)間為8h；用去離子水清洗后，在去離子水浴中超聲清洗4h，超聲波頻率為40Hz；在25℃下，再浸泡在0.2mol/L的EDTA溶液中24h，去離子水清洗數(shù)次；然后將再生好的離子膜浸泡在1mol/L的NaOH溶液中24h，得到再生離子膜；再生離子膜在試驗(yàn)電槽上做電解試驗(yàn)，電解條件同實(shí)施例1，電流效率為93.8％，槽壓為3.19V。
實(shí)施例8一張15×20cm的F-795型舊的全氟離子膜，用去離子水清洗膜表面附著物，然后將其浸泡在10wt％的鹽酸溶液中，浸泡溫度為80℃，浸泡時(shí)間為12h；用去離子水清洗后，在去離子水浴中超聲清洗4h，超聲波頻率為60Hz；在25℃下，再浸泡在0.2mol/L的EDTA溶液中24h，去離子水清洗數(shù)次；然后將再生好的離子膜浸泡在1mol/L的NaOH溶液中24h，得到再生離子膜；再生離子膜在試驗(yàn)電槽上做電解試驗(yàn)，電解條件同實(shí)施例1，電流效率為93.5％，槽壓為3.24V。
實(shí)施例9一張15×20cm的F-795型舊的全氟離子膜，用去離子水清洗膜表面附著物，然后將其浸泡在15wt％的鹽酸溶液中，浸泡溫度為60℃，浸泡時(shí)間為24h；用去離子水清洗后，在去離子水浴中超聲清洗4h，超聲波頻率為60Hz；在25℃下，再浸泡在0.1mol/L的EDTA溶液中24h，去離子水清洗數(shù)次；然后將再生好的離子膜浸泡在1mol/L的NaOH溶液中24h，得到再生離子膜；再生離子膜在試驗(yàn)電槽上做電解試驗(yàn)，電解條件同實(shí)施例1，電流效率為93.3％，槽壓為3.26V。
實(shí)施例10一張15×20cm的Nafion90209型舊的全氟離子膜，用去離子水清洗膜表面附著物，然后將其浸泡在12wt％的鹽酸溶液中，浸泡溫度為60℃，浸泡時(shí)間為24h；用去離子水清洗后，在去離子水浴中超聲清洗4h，超聲波頻率為40Hz；在25℃下，再浸泡在0.1mol/L的EDTA溶液中24h，去離子水清洗數(shù)次；然后將再生好的離子膜浸泡在1mol/L的NaOH溶液中24h，得到再生離子膜；再生離子膜在試驗(yàn)電槽上做電解試驗(yàn)，電解條件同實(shí)施例1，電流效率為93.7％，槽壓為3.22V。
實(shí)施例11一張15×20cm的Nafion90209型舊的全氟離子膜，用去離子水清洗膜表面附著物，然后將其浸泡在8wt％的鹽酸溶液中，浸泡溫度為80℃，浸泡時(shí)間為24h；用去離子水清洗后，在去離子水浴中超聲清洗4h，超聲波頻率為40Hz；在25℃下，再浸泡在0.1mol/L的EDTA溶液中24h，去離子水清洗數(shù)次；然后將再生好的離子膜浸泡在1mol/L的NaOH溶液中24h，得到再生離子膜；再生離子膜在試驗(yàn)電槽上做電解試驗(yàn)，電解條件同實(shí)施例1，電流效率為93.5％，槽壓為3.19V。
權(quán)利要求
1.一種氯堿用全氟離子膜再生方法，其特征在于，包括如下步驟1)將廢棄全氟離子膜在去離子水中漂洗，去除離子膜表面的附著物；2)將步驟1)中得到的中得到的離子膜浸泡在無(wú)機(jī)強(qiáng)酸水溶液中，浸泡時(shí)間為0.5～96小時(shí)，浸泡溫度為0～120℃，無(wú)機(jī)強(qiáng)酸水溶液質(zhì)量濃度為3～60％；3)步驟2)得到的離子膜用去離子水再次清洗，然后在水浴中用超聲波清洗；4)將步驟3)中得到得離子膜在EDTA水溶液中浸泡，浸泡溫度為0～90℃，浸泡時(shí)間為24～48小時(shí)；5)將步驟4)得到的離子膜用去離子水清洗后，在氫氧化鈉水溶液中浸泡，浸泡時(shí)間為24～48小時(shí)；6)將步驟5)得到的離子膜用去離子水再次清洗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)使用鹽酸時(shí)，其質(zhì)量濃度為3～30％，浸泡溫度為0～90℃；使用硫酸時(shí)，其質(zhì)量濃度在3～50％，浸泡溫度為0～120℃；使用硝酸時(shí)，其質(zhì)量濃度在3～60％，浸泡溫度為0～100℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，超聲波的頻率為20～80Hz，超聲波清洗時(shí)間為0.5～8h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，EDTA水溶液的濃度為0.02～0.3mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將步驟4)得到的離子膜用去離子水清洗后，在氫氧化鈉水溶液中浸泡，氫氧化鈉水溶液的濃度為0.1～2mol/L。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氯堿用全氟離子膜再生方法，舊的離子膜依次置于3～60wt％的無(wú)機(jī)酸浸泡、濃度為0.05～0.3mol/L的乙二胺四乙酸二鈉水溶液浸泡、超聲波水浴清洗和濃度為0.1～2mol/L氫氧化鈉水溶液浸泡；然后將再生好的離子膜在小電槽上做電解試驗(yàn)，電流效率從達(dá)到93％以上，槽壓在3.2V左右。本發(fā)明不僅使氯堿行業(yè)中廢棄離子膜得以重新利用，而且可以避免現(xiàn)有焚燒或填埋處理方法所造成的環(huán)境污染。
文檔編號(hào)B01D71/32GK1736567SQ20051002768
公開日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2005年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月12日
發(fā)明者石衛(wèi), 許振良, 江雄旺, 郎萬(wàn)中, 蔣屹輝, 童蔚, 瞿亞紅, 魏永明 申請(qǐng)人:上海氯堿化工股份有限公司, 華東理工大學(xué)