GB/T 38514-2020 电去离子膜堆测试方法

　　ICS 19 . 020 J 77

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 38514—2020

　　电去离子膜堆测试方法

　　Testmethodsforelectrodeionizationstacks

　　2020-03-06 发布 2021-02-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 38514—2020

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由全国分离膜标准化技术委员会(SAC/TC 382)提出并归口 。

　　本标准起草单位：中国人民解放军军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所、北京中扬永康环保科技有限公司、浙江东大环境工程有限公司、南开大学、天津中领水系统技术有限公司、杭州安诺过滤器材有限公司、天津锐纯科技有限公司、合肥科佳高分子材料科技有限公司、天津膜天膜工程技术有限公司。

　　本标准主要起草人：刘红斌、马军、盛青、金王勇、王建友、李琪、张俊伟、陈清华、汪耀明、王瀚漪。

　　GB/T 38514—2020

　　电去离子膜堆测试方法

　　1 范围

　　本标准规定了电去离子膜堆(以下简称“膜堆”)测试的条件、装置、项 目 、步骤、数据处理和报告。

　　本标准适用于生产纯水、高纯水的膜堆性能的测试。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注 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 9706 . 1—2007 医用电气设备 第 1 部分：安全通用要求

　　GB/T 11446 . 3—2013 电子级水测试方法通则

　　GB/T 11446 . 4 电子级水电阻率的测试方法

　　GB/T 11446 . 6 电子级水中二氧化硅的分光光度测试方法

　　GB/T 11446 . 8 电子级水中总有机碳的测试方法

　　GB/T 17219 生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准

　　GB/T 20103—2006 膜分离技术 术语

　　HY/T 120—2008 电去离子膜堆(组件)

　　3 术语和定义

　　GB/T 20103—2006 和 HY/T 120—2008 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 为了便于使用，以下重复列出了 GB/T 20103—2006 和 HY/T 120—2008 中的某些术语和定义。

　　3.1

　　电去离子 electrodeionization;EDI

　　连续去离子 continuousdeionization;CDI

　　以电位差为推动力，利用阴、阳离子交换膜对水溶液中阴、阳离子的选择性透过、离子交换剂的离子交换和传递作用，以及浓差极化条件下水解离产生的 H+ 与 OH- 对离子交换剂的再生作用，使水溶液中的离子连续从膜的一侧转移到另一侧的分离过程。

　　[HY/T 120—2008,定义 3 . 1]

　　3.2

　　电去离子膜堆 electrodeionizationstack

　　阴、阳离子交换膜和淡、浓水室隔板以及电极等按一定规则排列，构成淡水室、浓水室和电极室，淡水室中填充离子交换剂，或淡、浓水室中均填充离子交换剂，并以板框形式用夹紧件夹紧的电去离子单元。

　　[HY/T 120—2008,定义 3 . 2]

　　3.3

　　淡水室 dilutingcompartment;desaltingcompartment

　　由一张隔板和两侧的一张面向阳极的阴膜和一张面向阴极的阳膜组成的使流过水溶液离子浓度降

　　GB/T 38514—2020

　　低的隔室。

　　[GB/T 20103—2006,定义 3 . 2 . 12]

　　3.4

　　浓水室 concentratingcompartment

　　由一张隔板和两侧的一张面向阴极的阴膜和一张面向阳极的阳膜组成的使流过水溶液离子浓度增加的隔室。

　　[GB/T 20103—2006,定义 3 . 2 . 13]

　　3.5

　　电极室 electrodecompartment

　　由阳极框(或阴极框)与极膜构成的通过极水的隔室。

　　[HY/T 120—2008,定义 3 . 8]

　　3.6

　　产水 productwater

　　膜堆淡水室的出水。

　　3.7

　　浓水 concentratedwater

　　膜堆浓水室的出水。

　　3.8

　　极水 electrodewater

　　膜堆电极室的出水。

　　4 测试条件

　　4 . 1 测试人员

　　测试人员应达到以下要求：

　　a ) 全面了解电去离子工作原理、膜堆基本结构、测试流程及操作规程;

　　b ) 经过本标准的实际操作培训。

　　4 . 2 仪表和计量器具

　　测试用的仪表和计量器具应符合设计、安装和使用等规范及标准，并经法定计量机构检定且处于有效期内。

　　4 . 3 进水水质指标

　　测试时膜堆进水水质指标应符合附录 A 表 A. 1 的规定。

　　5 测试装置

　　5 . 1 部件和管路材料

　　测试装置的所有部件和管路材料应符合 GB/T 17219 的规定。

　　5 . 2 工艺流程和仪表

　　膜堆测试装置的工艺流程参见附录 B 图 B. 1,其中各仪表的准确度等级如下：

　　GB/T 38514—2020

　　— 电导率仪：1 . 5 级;

　　— 电阻率仪：2 . 0 级;

　　— 流量计：1 . 0 级;

　　— 压力表：1 . 0 级;

　　— 电压表：1 . 0 级;

　　— 电流表：1 . 0 级 。

　　6 测试项目

　　膜堆测试项目如下：

　　a ) 密封性;

　　b ) 进水流量和出水流量;

　　c ) 进水压力;

　　d ) 操作电压和操作电流;

　　e) 产水电阻率;

　　f) 产水二氧化硅;

　　g) 产水总有机碳;

　　h) 水回收率;

　　i ) 产水能耗;

　　j) 保护接地阻抗。

　　7 测试步骤

　　7 . 1 将符合规定的进水储存在原水箱中。

　　7 . 2 将膜堆接入测试装置，并接好地线，关闭所有调节阀。

　　7.3 测试时，首先打开出水调节阀，启动增压泵，慢慢打开进水调节阀，水经过滤精度为 1 μm 的精密过滤器进入膜堆，直至膜堆淡水室、浓水室和电极室的进水流量分别达到各 自 的额定值，通过在线进水电导率仪记录进水电导率，用直流电源给膜堆施加规定的操作电压，读取操作电流，或用直流电源给膜堆施加规定的操作电流，读取操作电压。

　　7 . 4 检查膜堆的密封性，如膜堆不漏水，继续进行膜堆其他性能的测试。

　　7.5 待膜堆的产水电阻率稳定 1 h后，测试膜堆以下基本性能指标，并做记录：

　　a ) 通过流量计分别读取膜堆淡水室、浓水室和电极室的进水流量和出水流量;

　　b ) 通过压力表分别读取膜堆淡水室、浓水室和电极室的进水压力;

　　c ) 通过直流电源上的电压表和电流表分别读取操作电压和操作电流;

　　d) 通过在线的电阻率仪，按 GB/T 11446.4 的规定监测产水电阻率;

　　e ) 按 GB/T 11446 . 3—2013 第 4 章的规定采样，按 GB/T 11446 . 6 的规定检测产水二氧化硅含量;

　　f) 按 GB/T 11446 . 3—2013 第 4 章的规定采样，按 GB/T 11446 . 8 的规定检测产水总有机碳含量;

　　g) 按式(1)计算水回收率;

　　h ) 按式(2)计算产水能耗;

　　i ) 按 GB 9706 .1—2007 中第 18 章 f)的规定测量膜堆的保护接地阻抗。

　　7.6 测试结束后，断开直流电源，再运行 2 min后，关闭增压泵，最后关闭所有调节阀。

　　GB/T 38514—2020

　　7 . 7 将膜堆从测试装置中拆下，放空原水箱，等待下次测试。

　　8 数据处理

　　8 . 1 水回收率

　　通过流量计分别读取产水流量、浓水流量和极水流量，按式(1)计算水回收率：

　　…………………………( 1 )

　　式中：

　　η — 水回收率;

　　犙p — 产水流量，单位为立方米每小时(m3 /h ) ;

　　犙c — 浓水流量，单位为立方米每小时(m3 /h ) ;

　　犙e — 极水流量，单位为立方米每小时(m3 /h )。

　　8 . 2 产水能耗

　　通过电压表和电流表分别读取操作电压和操作电流，通过流量计读取产水流量，按式(2)计算产水能耗：

　　犠 …………………………( 2 )

　　式中：

　　犠 — 产水能耗，单位为千瓦时每立方米(kW ·h/m3 ) ;

　　犞 — 操作电压，单位为伏特(V) ;

　　犐 — 操作电流，单位为安培(A) ;

　　犙p — 产水流量，单位为立方米每小时(m3 /h )。

　　9 测试报告

　　测试报告参见附录 C 中表 C. 1,应至少包括下列内容：

　　a ) 测试日期;

　　b ) 测试者、审核者;

　　c ) 样品的规格、型号及委托单位、生产单位;

　　d ) 膜堆的进水水质指标;

　　e ) 测试结果。

　　GB/T 38514—2020

　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　电去离子膜堆进水水质指标

　　表 A. 1 给出了膜堆的进水水质指标。

　　表 A.1 膜堆进水水质指标要求

　　GB/T 38514—2020

　　附 录 B

　　(资料性附录)

　　电去离子膜堆测试装置

　　图 B. 1 是膜堆测试装置的工艺流程示意图。

　　说明：

　　1 — 原水箱;

　　2 — 增压泵;

　　3 — 精密过滤器;

　　4 — 调节阀;

　　5 — 接地线;

　　6 — 膜堆;

　　7 — 直流电源;

　　8 — 电压表;

　　9 — 电流表;

　　10 — 取样阀;

　　11 — 电阻率仪;

　　12 — 流量计;

　　13 — 压力表;

　　14— 进水电导率仪。图 B.1 膜堆测试装置工艺流程示意图

　　GB/T 38514—2020

　　附 录 C

　　(资料性附录)

　　电去离子膜堆测试报告

　　表 C. 1 是膜堆测试报告的示例。

　　表 C.1 电去离子膜堆测试报告