张静 王宗磊
山东鲁泰化学有限公司 山东济宁市 272350
摘要：离子膜烧碱生产工艺过程涉及到氯气、烧碱、氢气以及盐酸等易燃、易爆、有毒、有害物质及高温、高压等。在生产过程中存在着多种危险危害因素，一旦发生事故可能造成极为严重的后果，不仅影响到生产的正常进行，同时人们的生命和财产也将遭到严重损失。在影响离子膜法烧碱生产安全的各个环节中，离子膜的质量也对氯碱生产安全产生重要的影响。基于此背景下，本文就对国产氯碱离子膜的安全性保障相关内容进行分析，可供参阅。
关键词：氯碱；离子膜；安全性；保障
1由于针孔问题导致离子膜发生泄漏的概述
离子膜质量不合格，会导致离子膜很容易存在针孔问题，从而导致离子膜的泄漏，发生泄漏的离子膜，可能引起如下问题：第一，氯中含氢量增高，氢过量会在电解槽或氯处理系统发生爆炸，给生产带来严重的安全问题；第二，NaOH通过膜孔反迁移，过量会造成阳极腐蚀；第三，Cl2通过针孔会造成阴极破坏；第四，碱液中NaCl浓度增大，通过膜的针孔腐蚀电解槽垫片，垫片的使用寿命缩短。因此，离子膜的力学性能和针孔指标密切关系着电解工艺的安全和稳定。以某公司为例，该公司自国产化离子膜以来，始终把离子膜质量安全放在首位。在生产工艺方面，通过设备的不断升级和自动化改造保证生产过程的稳定性；在离子膜拉伸强度、撕裂强度以及爆破强度等力学性能方面，严格把关以保证离子膜在使用周期内不发生破损导致泄漏；与此同时，在针孔检测方面采用先进的红外探测技术保证出厂的离子膜零针孔概率。
2国产氯碱离子膜的研究情况
在部署规划的全力支持下，我国东岳集团与上海交通大学联合研究氯碱离子膜问题。在正式联合研究过程中，研究人员主要从基础理论与原料方面出发，针对国产全氟氯碱离子膜问题实行了一系列规划，成功打破了技术壁垒问题。如基本掌握原料、单体、功能单体等核心生产技术，并在基础上，针对全氟材料问题、复合增强离子膜制备等问题推行了一系列部署与规划。在全体人员的不断努力下，研制并生产出的氯碱离子膜成功应用于氯碱行业当中，尤其是万吨级氯碱生产装置当中。可以说，国产氯碱离子膜的研制成功无疑是进一步推动了我国氯碱工业的发展进程，有效补缺了全氟氯碱离子膜技术不足问题。更重要的是，为中国氯碱行业的健康发展奠定了根基。
3国产离子膜在生产安全方面的保障
3.1厚度均匀性
离子膜的厚度均匀性直接影响到到膜的拉伸强度、断裂伸长率和耐折、耐破等力学性能，同时也关系着膜材料的微观形态、传质性能等。因此，探讨如何在力学性能和传质性能之间寻求相对的平衡，实现既能保证足够的机构强度，又能最大限度降低面电阻、提高传质效率，是个需要反复衡量、不断研究的问题。国产离子膜的整体厚度既保证了较低的面电阻，又兼顾了良好的机械强度，在电耗和安全之间的平衡达到了一个崭新的高度，使整张离子膜力学性能实现优良的稳定性。如果厚度不均匀，将容易导致离子膜在使用过程中发生局部撕裂或破损，同时也会导致针孔率上升，所以保证基膜厚度均匀是保证离子膜质量的基础，是整个离子膜生产工艺中最关键的环节。当前，国产离子膜基膜挤出部分采用国际上最先进的模具自动调节技术，能把厚度偏差调节到±5pm以内，提高了离子膜生产工艺精度，保证了基膜厚度均匀性，减少了后续工序造成的针孔与缺陷。
3.2国产离子膜力学性能与国外膜的对比
对离子膜的安全性和使用寿命来说，力学性能产生至关重要的影响，离子膜的强度支撑90%以上来自于PTFE(聚四氟乙烯）增强网布。新一代国产膜增强网布采用了超细PTFE纤维，通过改进纺织方式、优化复合方法和膜内位置，比上一代增强网布进一步提高了开孔率，降低了对电流的阻挡，从而在保证膜材料强度的同时，提高氯碱膜的离子传递性能。目前该公司是亚洲最大的氟化工产业基地，国内最大的PTFE原料生产商，目前PTFE丝线的国内供应商原料就采购自该公司，所以该公司在离子膜材料方面具有特殊的产业链优势。现在该公司也在和多家供应商合作开发性能更加优良的PTFE丝线，保证将来能够给业内氯碱客户提供性能更加优良的离子膜。
该公司优选国内外性能良好的PTFE丝线，用平织的方式编织成网布，通过特殊工艺镶嵌于基膜材质内，保证了离子膜优良的力学性能。国产离子膜在拉伸强度、撕裂强度、爆破强度等力学性能方面严格参照相关标准进行检测，如表1，结果显示：国产离子膜的力学性能与国外膜相当，甚至在某些指标方面优于国外膜，如表2，在关键的力学性能方面保证了离子膜使用的安全性。
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3.3先进的针孔检测技术
该公司离子膜生产工艺采用先进的电火花探测、红外探测以及负压探测等多项针孔检测技术，在离子膜生产的多个环节重复检测，对产生针孔的膜进行严格筛选排除，保证出厂的离子膜不出现针孔。
3.4保险
该公司除了在生产技术方面保障离子膜质量安全外，为了打消氯碱企业使用国产膜的顾虑，该公司也对自己生产的氯碱离子膜购买了产品责任险，在保险期间由于国产离子膜存在缺陷，造成第三者人身伤害或发生财产损失的，该公司为国产膜购买的太平洋产品责任险累计追溯赔偿可达1000万元。
4应用建议
为了更好地保护我国氯碱行业离子膜技术的知识产权，近年来，我国相关行业联合监管部门，彻底规范国产离子膜生产、科研等方面的行为与成果。根据现有的《氯碱工业用全氟离子交换膜》的规范要求可知，国家针对氯碱离子膜的生产过程、研制过程以及应用过程加强了监管力度，目的在于进一步确保我国氯碱行业各样离子膜技术自主知识产权不受侵犯。如此，我国氯碱行业离子膜生产技术势必朝向规范化、自主化、全面化方向驶进，彻底解决当前研制局限问题。需要注意的是，为促进国产氯碱离子膜的研制与发展，建议相关研究人员可以积极借鉴国外先进生产技术，弥补我国技术体系以及生产体系存在的不足之处，力图从多个方面进行加强与完善。
5结语
总而言之，国产离子膜经过十几年的研发，在安全性和生产工艺方面已经非常成熟，下一步希望国内氯碱厂家能够相信国产、支持国产，协助国产离子膜快速的完成应用推广，促进我国氯碱行业的健康持续发展。
参考文献
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