一种电渗析用全氟阳离子交换膜制备方法与流程

本发明涉及全氟阳离子交换膜制备，具体为一种电渗析用全氟阳离子交换膜制备方法。

背景技术：

1、全氟阳离子交换膜是一种特殊的离子交换膜，主要用于电渗析过程中的离子分离和传导，具有高化学稳定性、热稳定性和机械强度，通常应用于电渗析作业过程，广泛应用于水处理、化工行业和制药行业等领域，目前的电渗析用全氟阳离子交换膜制备方法主要包括预处理、气相沉积反应、热处理、清洗、离子浸出和干燥等步骤。

2、其中干燥处理是全氟阳离子交换膜生产制备过程中的重要步骤之一，现有的全氟阳离子交换膜干燥方式主要包括自然晾干和热风干燥，但是这两种干燥方式都存在相同的缺陷，在全氟阳离子交换膜从封闭的干燥箱中进行热风干燥过程中，热风的分布往往不均匀，导致膜表面不同区域的温度差异较大，局部过热会使膜材料变软甚至熔融，而局部温度不足则无法充分干燥，这种温度不均匀会导致膜内产生应力，从而引起变形。

3、而在自然晾干过程中，膜表面与空气接触的部分会较快干燥，而与基材接触或重叠的部分干燥较慢，这种干燥速度的不均匀性会导致膜内应力分布不均，最终也会引起变形，这两种干燥过程中，膜内外层的水分蒸发速率不同，内层水分蒸发较慢，外层水分蒸发较快导致膜内外层的应力不一致，从而引起膜的翘曲和变形，影响全氟阳离子交换膜表面的平整度。

技术实现思路

1、本发明提供了一种电渗析用全氟阳离子交换膜制备方法，解决了现有的自然晾干和热风干燥方法存在共同缺陷：热风干燥时热风分布不均，可能导致局部过热或干燥不足，引发膜变形；自然晾干时干燥速度不均匀，导致膜内应力不均，同样会引起变形，此外，膜内外层水分蒸发速率差异也会导致翘曲和变形，影响膜的平整度的技术问题。

2、本发明提供的一种电渗析用全氟阳离子交换膜制备方法，具体电渗析用全氟阳离子交换膜制备方法步骤如下：

3、s1、清洁预处理：对全氟聚合物基材表面清洁预处理，以增强基材表面的粘附性。

4、s2、化学气相沉积反应：将全氟单体以气相状态引入反应室，通过化学气相沉积反应使全氟单体在基材表面沉积形成全氟阳离子交换膜。

5、s3、热处理作业：将全氟阳离子交换膜置于高温烘箱中进行热处理，在一定温度下保持一段时间，使得全氟阳离子交换膜中的挥发性成分蒸发。

6、s4、清洗处理：将热处理作业冷却后的全氟阳离子交换膜浸泡在乙醇中，通过超声波清洗方式进行清洗，清洗完毕之后通过干净的去离子水冲洗，确保清洗彻底。

7、s5、离子浸出：将清洗完成后的全氟阳离子交换膜浸泡在四甲基氢氧化铵溶液中，浸泡一段时间后对全氟阳离子交换膜进行水洗，然后对全氟阳离子交换膜进行金属离子浸出实验，减少生产过程金属离子浸出的现象。

8、s6、干燥处理：对离子浸出作业后的全氟阳离子交换膜使用防变形式多步干燥设备以适当的温度和时间进行干燥处理，使全氟阳离子交换膜完全干燥。

9、上述s1-s6步骤中的电渗析用全氟阳离子交换膜制备方法步骤需要由防变形式多步干燥设备配合完成。

10、所述防变形式多步干燥设备包括上部开口的安装箱，所述安装箱内腔上下腔壁之间等距设置有若干个用于对全氟阳离子交换膜输送同时并将其绷紧铺平的张平辊组，所述安装箱内腔上下腔壁安装有若干个与张平辊组对应的摆流部，所述摆流部与张平辊组互相组合以使热风在全氟阳离子交换膜表面往复摆动，所述安装箱上下腔壁之间设置有用于引导热气流流动以便对全氟阳离子交换膜依次进行不同温度下干燥的多阶段干燥机构，所述安装箱内腔且位于相邻的两个张平辊组横向上的其中一侧设置有自拉平式拐向机构，所述安装箱左部壁板后部开设有进料口，安装箱右部壁板前部开设有出料口，所述安装箱下部壁板后部开设有与位于后部的摆流部对应的进风槽。

11、在一种可能的实现方式中，所述张平辊组由若干个横向等距布置的辊件组成，所述辊件包括固定连接在安装箱内腔壁上的安装轴，所述安装轴外部转动连接有驱动筒，所述驱动筒圆周外壁等距开设有若干个矩形槽，且矩形槽上下对称设置有两排，所述矩形槽中滑动连接有滑框，所述滑框内腔相对侧开设有斜槽组，相对应的两个斜槽组之间通过滑柱共同滑动连接有弹性拉块，所述弹性拉块靠近安装轴的一侧铰接有连杆，安装轴外部上下对称设置有用于与连杆配合以推动弹性拉块移动的推移件。

12、在一种可能的实现方式中，所述推移件包括固定连接在安装轴外部的环形盘，所述环形盘靠近安装轴中部的一侧开设有环形槽，所述环形槽中周向等距滑动连接有若干个与连杆对应的弹簧伸缩柱，所述连杆侧端面开设有滑移槽，所述弹簧伸缩柱外部固定连接有滑动设置于滑移槽中的滑移柱，所述安装轴圆周外壁等距固定连接有若干个斜置拨条，所述连杆靠近安装轴的一侧固定连接有与斜置拨条配合的拨柱。

13、在一种可能的实现方式中，所述滑框长向壁板远离弹性拉块的一侧上下对称开设有豁口槽，所述豁口槽槽壁固定连接有顶簧，所述顶簧远离豁口槽的一端固定连接有与矩形槽槽壁相抵触的摩擦块。

14、在一种可能的实现方式中，所述摆流部包括通过连接杆固定连接在安装箱内腔壁上的条形管，所述条形管靠近安装箱壁板的一侧开设有进风孔，条形管靠近张平辊组的一侧横向等距连通有若干个出气管，且出气管前后对称设置有两排，前后相对的出气管中贯穿转动连接有转柱，所述转柱位于出气管中的外壁固定连接有导流片，所述条形管靠近张平辊组的一侧左右对称固定连接有竖板，两个所述竖板之间通过限位弹簧滑动连接有条形板，所述转柱外部固定连接有拨板，所述条形板上等距开设有若干个与拨板对应且配合的拨孔，所述条形板靠近驱动筒的一侧固定连接有一号拨动板，所述驱动筒靠近条形板的一侧固定连接有用于与一号拨动板配合的二号拨动板。

15、在一种可能的实现方式中，所述多阶段干燥机构包括两个分别固定连接在相邻的两个张平辊组之间且错位布置的弧形导流板，所述弧形导流板靠近张平辊组的一侧前后对称固定连接有框形管，所述弧形导流板弧形内壁等距固定连接有若干个吸汽网板。

16、在一种可能的实现方式中，所述自拉平式拐向机构包括通过支杆固定连接在安装箱内腔中的弧形板架，所述弧形板架弧形外壁等距嵌接转动连接有若干个柔性辊，且柔性辊上下对称设置有两排，上下相对的柔性辊互相远离的一端固定连接有转动柱，所述支杆外部通过y形叉上下对称转动连接有两个与转动柱外壁相抵触的驱动环。

17、在一种可能的实现方式中，所述安装箱左端面通过固定柱前后对称固定连接有斜置刮板，两个所述斜置刮板远离安装箱的一侧均固定连接有海绵条。

18、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

19、1)、本发明中，张平辊组与自拉平式拐向机构共同运行对全氟阳离子交换膜输送移动的同时对其向两侧张拉，可以有效地展开和拉平已有的褶皱，确保膜表面光滑平整，还可以预防在输送和干燥过程中因张力不均匀导致的新褶皱的形成，保持膜的完整性，提高全氟阳离子交换膜移动过程中的平整度，避免全氟阳离子交换膜出现变形。

20、2)、本发明中，通过张平辊组与摆流部的组合使得热风气流在全氟阳离子交换膜表面往复摆动加速膜表面的水分蒸发，热气流的动态分布能够帮助均匀散热，防止局部过热或过干，进一步防止全氟阳离子交换膜出现变形。

21、3)、本发明中，通过多阶段干燥机构中的两个弧形导流板互相组合使热气流沿s状路径流动，充分利用热风干燥时的自身逐渐下降的温度梯度，来对全氟阳离子交换膜进行多阶段干燥，通过逐步降低的干燥温度在干燥初期使用较高温度和风速，快速去除表面水分，接着再利用后续降低后的温度和风速，保证膜内部的水分均匀蒸发，避免因急剧干燥造成的膜内应力差异，从而再一步减少变形的风险。

22、4)、本发明中，通过上述1、2与3中对全氟阳离子交换膜的张拉绷紧、热气流往复摆动以及多阶段干燥相结合，张拉绷紧确保了膜在干燥过程中保持平整，减少了膜内的应力集中，热气流的往复摆动均匀分布热量，使膜表面和内部均匀受热，防止了局部过热或温度不足，多阶段干燥通过逐步降低温度，缓慢蒸发膜内的水分，防止因快速干燥导致的内部应力差异，减少了膜材料的收缩和应力变化，从而有效避免了膜在干燥过程中因应力不均而导致的变形、翘曲和褶皱，极大的提高了全氟阳离子交换膜的干燥效果。

23、5)、通过全氟阳离子交换膜干燥时呈纵向布置，使得蒸发后的水汽自然向上流动，有效地减少了水汽在膜表面的停留时间，加快了水分的蒸发和排出速度，水汽能够迅速排出，又由于减少了其在膜表面和周围的积聚，降低了水汽重新凝结或停留在膜表面，还避免了对已干燥部分的再湿润。