中空纤维膜耐化学清洗剂腐蚀性能评价方法
Evaluation method for corrosion resistance of hollow fiber membrane to chemical cleaning agent
1 范围
本文件规定了中空纤维膜对酸性、碱性和氧化性的化学清洗剂耐腐蚀性能的评价方法。
本文件适用于中空纤维微滤膜和中空纤维超滤膜对酸性、碱性和氧化性的化学清洗剂耐腐蚀性能的评价,其他形式膜的耐化学清洗剂腐蚀性能的评价可参照执行。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 1227 精密压力表
GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验方法
GB/T 32095.3-2015 家用食品金属烹饪器具不粘表面性能及测试规范 第3部分:耐腐蚀性测
试规范
GB/T 32360-2015 超滤膜测试方法
GB/T 32361-2015 分离膜孔径测试方法 泡点和平均流量法
GB/T 38908-2020 家用反渗透及纳滤膜元件耐氯性测试方法
GB/T 38949-2020 多孔膜孔径的测试 标准粒子法
CJ/T 530-2018 饮用水处理用浸没式中空纤维超滤膜组件及装置
HY/T 213-2016 中空纤维超/微滤膜断裂拉伸强度测定方法
HY/T 233-2018 超滤膜性能检测方法 第1部分:总则
3 术语和定义
GB/T 32095.3-2015、GB/T 32360-2015、GB/T 32361-2015、CJ/T 530-2018、HY/T 213-
2016和HY/T 233-2018界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
耐腐蚀性
抗化学介质腐蚀破坏的能力。
3.2
自支撑膜
本身具有自主支撑性能的中空纤维膜。
3.3
支撑膜
采用增强材料作为内支撑的中空纤维膜。
3.4
断裂拉伸强力
中空纤维超/微滤膜经拉伸至断裂时所施加的最大力。
3.5
断裂伸长率
由断裂强力产生长度的增量对中空纤维超/微滤膜初始长度的百分率。
3.6
纯水通量
在一定压力、一定温度下,单位面积、单位时间透过膜的纯水体积。
3.7
截留率
表示脱除特定组分的能力。
3.8
泡点压力
第一个气泡出现并引导连续出泡时的临界压力。
3.9
爆破强度
在膜面上施加垂直于膜面的流体压力,膜开始爆破时的临界压力。
4 评价方法
4.1 原理
在一定温度下,将中空纤维膜样品在一定浓度的酸性或碱性或氧化性化学清洗剂溶液中密闭浸泡
一定时间,对比浸泡前后膜样品性能指标(包括断裂拉伸强力、断裂伸长率、纯水通量、截留率、泡点压力和爆破强度等)的变化率,根据性能指标变化率的数值所在区间,评价中空纤维膜耐相应的化学清洗剂腐蚀性能的类别。
4.2 试验条件
试验环境温度:(20±2)℃;纯水通量、截留率测试水温:(25.0±0.5)℃。
4.3 试剂
除非另有规定,仅使用分析纯试剂。
4.3.1 水,GB/T 6682,三级。
4.3.2 盐酸,pH值为1.0±0.1。
4.3.3 氢氧化钠水溶液,pH值为13.0±0.1。
4.3.4 次氯酸钠水溶液,按GB/T 38908-2020附录B的规定配制,游离氯质量浓度为(5000±100)mg/L。
4.4 仪器设备
4.4.1 等速伸长电子拉伸装置:符合HY/T 213-2016中5.1的规定。
4.4.2 纯水通量测试装置:符合GB/T 32360-2015附录A的规定。
4.4.3 截留率测试装置:超滤膜测试装置符合GB/T 32360-2015附录A的规定,微滤膜测试装置符
合GB/T 38949-2020附录C的规定。
4.4.4 泡点压力和爆破强度测试装置:符合附录A中A.1的规定。
4.5 样品
取经过目视检测平直、未折绕、未产生拉伸或损伤、外观无缺陷的中空纤维膜,浸没在水中,密封一侧端口,另一侧端口充入压缩空气至完整性检验压力(自支撑膜0.050MPa、微滤支撑膜0.020MPa、超滤支撑膜0.030MPa),保压60s~90s,选取其中无气泡产生的中空纤维膜,截取长度为1300mm或800mm,用水浸泡30min,多次漂洗至清洗水pH值为6.5~7.5,再用水浸泡4h,将中空纤维膜均分为四份,每份至少70根,一份作为空白样品,另三份作为试验样品,待用。
4.6 试验步骤
4.6.1 耐酸性化学清洗剂腐蚀性能
中空纤维膜耐酸性化学清洗剂腐蚀性能评价试验步骤如下:
a) 将一份试验样品在盐酸中密闭浸泡24h,空白样品在水中密闭浸泡24h;
b) 取出浸泡后的样品,按4.5规定的检验压力再次检测样品的完整性,若有样品完整性不合格,
则列为Ⅳ类,若完整性合格,继续进行以下试验步骤;
c) 取空白样品70根,其中50根样品按HY/T 213-2016的规定,测定其断裂拉伸强力和断裂伸
长率;5 根样品按 GB/T 32360-2015 中 5.1 的规定,测定其纯水通量;5 根样品按
GB/T 32360-2015中5.2或GB/T 38949-2020第6章a)~g)的规定,测定其截留率;10根
样品按附录A的规定,测定其泡点压力和爆破强度;
d) 浸泡后的试验样品用水多次漂洗,至清洗水的pH值为6.5~7.5;
e) 取试验样品70根,按与步骤c)相同的方法,测定其断裂拉伸强力、断裂伸长率、纯水通量、截
留率、泡点压力和爆破强度;
f) 各取5组空白样品与试验样品进行平行试验,分别计算空白样品与试验样品的断裂拉伸强力
平均值L0和L、断裂伸长率平均值E0和E、纯水通量平均值F0和F、截留率平均值R0和R、泡
点压力p0和p、爆破强度B0和B,按4.7中公式(1)~公式(6)计算试验样品相对于空白样品的
性能指标变化率。
4.6.2 耐碱性化学清洗剂腐蚀性能
中空纤维膜耐碱性化学清洗剂腐蚀性能评价试验步骤如下:
a) 将一份试验样品在氢氧化钠水溶液中密闭浸泡24h;
b) 按4.6.1中的步骤b)、d)、e)、f)进行试验和计算。
4.6.3 耐氧化性化学清洗剂腐蚀性能
中空纤维膜耐氧化性化学清洗剂腐蚀性能评价试验步骤如下:
a) 将一份试验样品在次氯酸钠水溶液中密闭、避光浸泡24h;
b) 按4.6.1中的步骤b)、d)、e)、f)进行试验和计算。
4.6.4 挑战性试验
针对使用要求,高于4.3.2、4.3.3、4.3.4规定的酸、碱和游离氯浓度,可按4.6.1中的步骤b)、d)、e)、f)进行挑战性试验,按4.8的规定评价中空纤维膜的耐化学清洗剂腐蚀性能类别。
4.7 试验数据处理
4.7.1 断裂拉伸强力变化率
断裂拉伸强力变化率ΔL,按式(1)计算:
4.7.2 断裂伸长率变化率
断裂伸长率变化率ΔE,按式(2)计算:
4.7.3 纯水通量变化率
纯水通量变化率ΔF,按式(3)计算:
4.7.4 截留率变化率
截留率变化率ΔR,按式(4)计算:
4.7.5 泡点压力变化率
泡点压力变化率Δp,按式(5)计算:
4.7.6 爆破强度变化率
爆破强度变化率ΔB,按式(6)计算:
4.8 评价规则
4.8.1 一般规定
4.8.1.1 根据需要,中空纤维膜耐化学清洗剂腐蚀性能可选择耐酸性化学清洗剂腐蚀性能、耐碱性化学清洗剂腐蚀性能和耐氧化性化学清洗剂腐蚀性能中的一项或多项进行评价。
4.8.1.2 膜的耐酸性、耐碱性、耐氧化性化学清洗剂腐蚀性能类别分别以外观、断裂拉伸强力、断裂伸长率、纯水通量、截留率、泡点压力和爆破强度性能指标的变化率所对应的最低类别确定。
4.8.2 中空纤维膜耐酸性化学清洗剂腐蚀性能
以4.7计算出的膜样品的断裂拉伸强力变化率、断裂伸长率变化率、纯水通量变化率、截留率变化率、泡点压力变化率和爆破强度变化率,根据4.8.1的规定确定膜的耐酸性化学清洗剂腐蚀性能类别,见表1。
4.8.3 中空纤维膜耐碱性化学清洗剂腐蚀性能
以4.7计算出的膜样品的断裂拉伸强力变化率、断裂伸长率变化率、纯水通量变化率、截留率变化率、泡点压力变化率和爆破强度变化率,根据4.8.1的规定确定膜的耐碱性化学清洗剂腐蚀性能类别,见表2。
4.8.4 中空纤维膜耐氧化性化学清洗剂腐蚀性能
以4.7计算出的膜样品的断裂拉伸强力变化率、断裂伸长率变化率、纯水通量变化率、截留率变化率、泡点压力变化率和爆破强度变化率,根据4.8.1的规定确定膜的耐氧化性化学清洗剂腐蚀性能类别,见表3。
4.9 试验报告
试验报告应至少包括以下内容,试验报告示例见附录B:
a) 中空纤维膜的名称、材质、规格型号、外观质量;
b) 送检单位、送检日期;
c) 试验环境温度、试验人员、试验日期;
d) 耐化学清洗剂腐蚀性能评价项目、执行标准、测试液(即酸、碱或氧化剂)及其浓度、试验前后试样性能指标平均值、试验前后性能指标变化率;
e) 耐化学清洗剂腐蚀性能评价结论。
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