[发明专利]一种氯碱工业用复合离子交换膜的简易剥离方法

说明书

技术领域：

本发明属于高分子功能膜材料领域，具体地涉及一种能够将氯碱工业所使用的复合离子 交换膜通过简单的处理而进行剥离的方法。

背景技术：

氯碱工业离子膜法已被公认为是一种带有方向性的氯碱生产工艺，其特点是节能、优质、 基本无污染，生产成本及投资均较低廉。离子交换膜是氯碱工业膜法制碱的核心，目前应用 于食盐水溶液电解的阳离子交换膜，根据其离子交换基团的不同，可分为全氟磺酸膜和全氟 羧酸膜和全氟羧酸-磺酸复合膜。离子膜可以以单层膜或多层膜来使用，后者是将具有相同 或者不相同离子交换基团、相同或者不相同离子交换容量的两张或多张膜复合而成。

目前公知的技术认为全氟羧酸-磺酸复合膜性能比较优越，也是目前工业生产中应用最 多的一种膜。世界上现有3家主要公司生产全氟离子交换膜，即：美国杜邦(Dupont)公司、 日本旭硝子公司和旭化成公司。它们的离子交换膜产品均为聚四氟乙烯纤维增强的全氟磺酸 -羧酸树脂复合膜，只是在膜结构设计上略有差异。

我国氯碱生产企业基本上都采用复合膜。然而，氯碱用全氟离子膜的使用寿命短(国内 一般2年，国外一般4年左右)、价格昂贵，我国每年需花大量资金去购买离子膜满足国内 烧碱生产需求。与此同时，由于离子膜性能下降，每年会有大量的废弃全氟离子膜产生。目 前，我国处理废弃离子膜的方法通常采用填埋和焚烧的方法。由于全氟离子膜组成材料-全 氟磺酸及全氟羧酸具有很高的化学稳定性和热稳定性，填埋后难以生物降解；而焚烧又容易 产生氟化物、硫化物及其它有毒有害气体，污染大气环境。因此，焚烧和填埋的方法处理氯 碱行业废弃的全氟离子膜都会带来环境污染；同时，焚烧或填埋造成离子膜中全氟磺酸及全 氟羧酸等贵重资源的浪费，不利于资源循环利用。

全氟磺酸不仅在氯碱行业得到广泛的应用，在燃料电池隔膜、促进传递过程、渗透汽化 及气体分离等膜过程中也有着广泛的应用。另外，由于全氟磺酸具有离子交换功能及超强酸 特性，在有机催化、离子选择性电极及光催化等方面也有着广泛的应用。然而，由于全氟磺 酸树脂的价格昂贵，其工业化生产技术依然被国外少数公司垄断(现我国山东东岳集团能够 生产)，严重束缚了全氟磺酸的应用和发展，尤其是限制了质子交换膜燃料电池方面民用化 进程。因此，设法回收氯碱工业中废弃离子膜中全氟磺酸，充分发挥其在膜技术及其它方面 的应用和发展是非常有意义的一项工作。中国专利申请CN1884352A(申请号为 200510016751.8)于2006年12月27日公开了一种在利用氯碱工业废弃离子交换膜制备全 氟磺酸树脂溶液的方法，中国专利CN1283703C(专利号为200510025801.4)于2006年11 月8日公开了一种废弃离子交换膜制备全氟磺酸树脂溶液的方法。二者均采用水/醇做为溶 剂通过高压釜进行全氟磺酸树脂的回收，然而，由于操作在高温下进行，水/醇体系又比较 容易挥发，导致装置内压力较高。另外，由于全氟磺酸作为一种强酸性物质，其自身可以作 为一种催化剂对体系中的醇类起催化作用，而生成相应的醚，导致装置内的压力更加高，从 而对设备和操作提出了更高的要求。另外，也不是所有的研究及回收单位都有使用高压釜的 条件。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种氯碱工业用离子交换膜的简易剥离方法，利用 本方法既可以用于处理回收废旧离子膜、做到资源的重复利用，又能够适用于对新的及旧的 全氟羧酸-磺酸复合膜进行研究。

发明综述

本发明的一种氯碱工业用离子交换膜的简易剥离方法是将具有一定宽度和足够长度的 氯碱工业用全氟离子交换膜进行预处理，除去表面杂质及其他物质；然后用强酸性水溶液浸 泡一段时间；再用醇/水溶液浸泡氯碱离子膜片一段时间；取出膜片，用去离子水清洗至中 性，便可将膜分离为羧酸层、磺酸层和增强的网布三部分。

发明详述

氯碱生产过程中使用的离子交换膜属阳离子交换膜，目前用于生产的是全氟羧酸膜、全 氟磺酸膜及它们的复合膜，这是一种性能优良的离子膜，主要由面向阳极的较薄的磺酸层、 面向阴极的较厚的羧酸层和聚四氟乙烯增强网布组成。

本发明提出的根据是由于磺酸树脂层与羧酸树脂层的韧性不同。在一定条件下进行处理 后，磺酸的韧性明显比羧酸的差，稍用力撕扯边缘，磺酸层会断裂，而羧酸层会保留，从此 处开始，便能将羧酸层从膜上小心揭下来，达到分离的目的。