一种氯碱离子交换膜的溶胀防卷曲装置的制作方法

1.本实用新型涉及氯碱离子交换膜技术领域，具体涉及一种氯碱离子交换膜的溶胀防卷曲装置。


背景技术：

2.随着人们环保意识的增强，离子交换膜在氯碱电解工业上的应用正日益受到重视。作为电解槽的核心部件，氯碱离子交换膜起到的作用至关重要。氯碱离子交换膜的工作原理是：阳极室内nacl中的na
+
穿过膜进入阴极室，cl-则在阳极失去电子发生氧化反应变成cl2，阴极室中的oh-与阳极室穿过来的na
+
结合生成naoh，h
+
则在阴极得到电子发生还原反应生成h2。在电解槽氧化还原反应的进行过程中，完成了电荷的传导以及cl2和naoh的合成。
3.氯碱离子交换膜由全氟羧酸层、全氟磺酸层及增强纤维压合而成。其中，全氟磺酸层较厚，含有大量磺酸离子交换基团，具有高度的阳离子(如na
+
、k
+
、cs
+
)选择性，但对阴离子如oh-抵挡能力较弱，全氟羧酸层较薄，含有大量羧酸离子交换基团，其对阳离子的选择透过性较磺酸基团弱，但具备更强的阴离子抵挡能力，能够更好地阻挡oh-的反渗，增强纤维则主要起到增强膜机械强度的作用。
4.在氯碱离子交换膜的加工过程中，需要对膜的尺寸变化和电化学性能、机械强度等进行测试，膜的平整程度(卷曲程度)将严重影响测试结果的准确性和操作的便捷性，但由于氯碱离子交换膜的两侧分别由溶胀性能较弱的羧酸层和溶胀性能较强的磺酸层构成，膜在测试过程中被浸润时，整体发生溶胀的过程，溶胀率较大的磺酸层将向溶胀率较小的羧酸层卷曲，形成包覆羧酸层的状态，造成膜的不平整(卷曲)，为后续测试和加工带来较大难度。如何在膜溶胀过程中防止膜的卷曲，保持膜的平整，对氯碱离子交换膜的研究和性能优化意义重大。而且目前尚未有相关设备被公开，因此亟需一种能在测试中防止氯碱离子交换膜溶胀卷曲的装置，来提高对氯碱离子交换膜的测试效率。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种氯碱离子交换膜的溶胀防卷曲装置，通过沿竖直方向间隔设置多个多孔隔板，以在溶胀测试过程中有效防止氯碱离子交换膜过度卷曲，保证氯碱离子交换膜的后续加工和性能测试更加便利、准确。
6.为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
7.一种氯碱离子交换膜的溶胀防卷曲装置，包括多孔隔板和连接件，所述多孔隔板沿竖直方向间隔设置至少两个，所述连接件用于使相邻的两个多孔隔板固定连接。
8.本装置使用时将氯碱离子交换膜放置在相邻的多孔隔板之间，连接件对多孔隔板进行固定连接，在氯碱离子交换膜测试期间，保证其不因溶胀而过度卷曲变形，便于对氯碱离子交换膜的后续加工和性能测试。
9.所述连接件包括螺栓组件，所述多孔隔板上设有与螺栓组件匹配的连接孔。
10.所述螺栓组件包括螺栓和螺母，所述螺栓头部和螺母分别位于最上端多孔隔板的
上方和最下端多孔隔板的下方；所述连接件还包括垫片，垫片设置于相邻的两个多孔隔板之间；优选的，垫片呈筒形并套设在螺栓的外部。
11.所述多孔隔板上设有与垫片匹配的凹槽，凹槽用于限制垫片的水平位置。
12.连接件使用螺栓组件使装置整体便于拆装，同时在相邻的两个多孔隔板之间设置垫片能保证螺栓对多孔隔板夹紧效果的同时保持多孔隔板之间的间距，防止对放入多孔隔板之间的氯碱离子交换膜产生挤压从而影响溶胀效果，同时，多孔隔板之间的间距还能保证液体充分与氯碱离子交换膜接触从而实现测试目的。
13.所述多孔隔板上设有通孔，通孔的孔径为1～20mm，孔中心距为1～500mm。
14.所述多孔隔板和垫片均由pp、pe、pc、pvc或ptfe中的一种制成；螺栓和螺母均由钢、不锈钢、铁、铜及其他有色金属或碳钢及其他合金中的一种制成，优选的，螺栓和螺母的外侧设有镀层，镀层为锌、铜、镍、铬或铜镍合金中的一种。
15.多孔隔板、垫片、螺栓和螺母的材质均考虑氯碱离子交换膜的测试溶液环境(高温、碱溶液)，有效延长装置整体的使用寿命，以节约使用成本。
16.本实用新型的有益效果是；
17.1.本装置通过沿竖直方向间隔设置多个多孔隔板，能够在溶胀测试过程中有效防止氯碱离子交换膜过度卷曲，保证氯碱离子交换膜的后续的加工过程更加方便、易于操作，同时也使膜的性能测试结果更为准确；
18.2、相邻的多孔隔板通过连接件连接，便于组装和拆卸；
19.3、本装置的材质能适应氯碱离子交换膜测试的高温(70℃温水)及碱性(naoh溶液)的条件重复多次使用，且能一次性进行多片膜的测试，保证测试效果的同时有效提高测试效率、节约使用成本。
附图说明
20.图1是实施例1中多孔隔板的结构示意图；
21.图2是实施例1中装置装载氯碱离子交换膜的示意图；
22.图3是实施例2中第二多孔隔板的结构示意图；
23.图4是实施例2中装置装载氯碱离子交换膜的示意图；
24.其中，1.多孔隔板；2.螺栓；3.螺母；4.垫片；5.氯碱离子交换膜；101.连接孔；102.通孔；103.凹槽。
具体实施方式
25.下面结合附图、实施例和实验例对本实用新型进一步说明。
26.实施例1：
27.如图1、2所示，一种氯碱离子交换膜的溶胀防卷曲装置，包括多孔隔板1和连接件，所述多孔隔板1沿竖直方向间隔设置三个，所述多孔隔板1上设有通孔102，通孔102的孔径为2mm，孔中心距为4mm，且两个相邻的多孔隔板1之间的间距为氯碱离子交换膜5厚度的5倍。
28.所述连接件用于使相邻的两个多孔隔板1固定连接。所述连接件包括螺栓2组件，所述多孔隔板1上设有与螺栓2组件匹配的连接孔101。所述螺栓2组件包括螺栓2和螺母3，
所述螺栓2头部和螺母3分别位于最上端多孔隔板1的上方和最下端多孔隔板1的下方；所述连接件还包括垫片4，垫片4设置于相邻的两个多孔隔板1之间；优选的，垫片4呈筒形并套设在螺栓2的外部。所述多孔隔板1上设有与垫片4匹配的凹槽103，凹槽103用于限制垫片4的水平位置。
29.具体使用时，将一片氯碱离子交换膜5放置在两个多孔隔板1之间，利用凹槽103卡住垫片4后，使用螺栓2和螺母3将多孔隔板1卡紧，此时垫片4对多孔隔板1的间距进行限位，保证两个多孔隔板1不因螺栓3的夹紧而过于靠近。
30.实施例2：
31.如图3、4所示，一种氯碱离子交换膜的溶胀防卷曲装置，本实施例中多孔隔板1设有两个，两个多孔隔板1之间的间距为氯碱离子交换膜5的4倍，垫片4的形状为长条形，垫片4设置在多孔隔板1靠近边沿处。其他技术细节与实施例1相同。
32.实施例3：
33.本实施例中，连接件使用销轴或其他能将多孔隔板1进行固定连接的连接方式，其他技术细节与实施例1相同。
34.实验例1：
35.取两张干燥的、长250mm、宽180mm、厚0.30mm的氯碱离子交换膜5，其中一张直接水平放入70℃热水中，另一张装入实施例2提供的防卷曲装置(装置中多孔隔板1长300mm、宽200mm，两个多孔隔板1的间距为0.50mm)内后、水平放入70℃热水中，两张氯碱离子交换膜5均在热水中放置1h后取出，测定尺寸溶胀率并观察表观性状。
36.直接放入热水中的氯碱离子交换膜5尺寸溶胀率平均为10.1％，表观呈现严重卷曲现象，靠外力舒展后，卸去外力膜又恢复卷曲状态；装入装置内的氯碱离子交换膜5自装置内拆出后，测定尺寸溶胀率平均为10.3％，表观呈现平整状态，无卷曲现象。
37.实验例2：
38.取两张干燥的、长2600mm、宽1530mm、厚0.30mm的氯碱离子交换膜5，其中一张直接水平放入35℃、浓度0.05m的naoh溶液中，另一张装入实施例2提供的防卷曲装置(装置中多孔隔板1长3000mm、宽2000mm，两个多孔隔板1之间的间距为0.50mm)内后、水平放入相同溶液中；两张氯碱离子交换膜5均在溶液中放置4h后取出，测定尺寸溶胀率并观察表观性状。
39.直接放入naoh溶液中的氯碱离子交换膜5的尺寸溶胀率平均为7.9％，表观呈现边缘严重卷曲现象，靠外力舒展后，卸去外力膜边缘又恢复卷曲状态；装入装置内的氯碱离子交换膜5自装置内拆出后，测定尺寸溶胀率平均为7.8％，表观呈现平整状态，边缘略微翘曲但无卷曲现象。
40.实验例3：
41.取10张干燥的、长2350mm、宽1470mm、厚0.30mm的氯碱离子交换膜5分为两组，每组各五张，其中一组直接水平放入25℃、浓度0.1m的naoh溶液中，另外一组由六个多孔隔板1组成的装置(装置中多孔隔板1长3000mm、宽1800mm，相邻的多孔隔板1之间的间距均为0.50mm)内后、水平放入相同溶液中；两组氯碱离子交换膜5均在溶液中放置8h后取出，测定尺寸溶胀率并观察表观性状。
42.直接放入naoh溶液中的氯碱离子交换膜5的尺寸溶胀率平均为6.1％，表观呈现边缘卷曲现象，靠外力舒展后，卸去外力膜边缘又恢复卷曲状态；装入装置内的氯碱离子交换
膜5自装置内拆出后，测定尺寸溶胀率平均为6.5％，表观呈现平整状态，边缘略微翘曲但无卷曲现象。
43.经上述实验例的现象分析，不难看出，经过本实用新型溶胀防卷曲装置控制后，氯碱离子交换膜5的溶胀率并未受到影响，同时膜的表观得到了改善，卷曲状态明显好转。