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淺談超濾系統(tǒng)(UF)在電泳涂裝中的應(yīng)用

時間:2023-04-23

電泳涂裝是把工件和對應(yīng)的電極放入水溶性涂料中,接上電源后,依靠電場所產(chǎn)生的物理化學(xué)作用,使涂料中的樹脂、顏填料在以被涂物為電極的表面上均勻析出沉積形成不溶于水的漆膜的一種涂裝方法。而超濾及超濾器在電泳涂裝過程中有著重要的作用,更好的使用推廣ED-RO新技術(shù)可以進一步提高電泳涂料和水資源的利用率,大幅減少電泳污水排放。正確有效地使用和保養(yǎng)超濾設(shè)備,提高超濾系統(tǒng)的利用率。電泳后使用超濾清洗(UF)的目的是除去附著在電泳涂膜表面的浮漆,提高涂膜外觀質(zhì)量和回收電泳涂料。

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NO.簡述超濾系統(tǒng)

超濾(簡稱UF) 是一種膜分離技術(shù)。它是以UF 膜兩側(cè)壓力差為動力,以機械篩分原理為基礎(chǔ)的一種溶液分離過程。使用壓力通常為(0.1~0.6)MPa,分離孔徑1nm~0.1μm,截留分子量500~1000000 左右。在電泳漆UF過程中,當(dāng)電泳漆接觸到UF膜時,溶液和無機鹽可通過UF膜,類似樹脂和顏料大小的分子則無法通過,被滯留在漆液中,輸送回電泳槽。

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NO.超濾器在電泳涂裝中的應(yīng)用
超濾器是電泳涂裝線上的關(guān)鍵設(shè)備,其用于電泳線上的主要目的在于通過UF器從電泳槽中獲得去離子水和漆的溶劑,提供電泳件的沖洗用水,將附著在電泳工件上過剩的電泳漆清洗下來,返回電泳槽。這樣可以回收利用工件表面帶出的電泳漆,實現(xiàn)閉路循環(huán),為企業(yè)節(jié)省30%的購買電泳漆的費用;其次可通過放掉部分UF液,排除涂漆工藝過程中帶入電泳槽的雜質(zhì)離子,使電泳槽工作液的雜質(zhì)含量保持在工藝規(guī)定的電導(dǎo)和pH值范圍內(nèi),循環(huán)利用UF 液代替去離子水作 為電泳后工件的沖洗水,基本上不排放電泳漆,避免了去離子水直接清洗排放的廢水處理負荷,減輕了環(huán)境污染。

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NO.超濾系統(tǒng)工作原理或條件
3.1  超濾的原理

超濾是為清除電泳漆工作液中雜質(zhì)離子及有效地閉路帶入的陽離子及陰離子污染源,保證漆液穩(wěn)定及漆膜完整。超濾(UF)是一種能夠?qū)⑷芤哼M行凈化、分離或者濃縮的膜透過分離技術(shù),超濾過程可以理解成與膜孔徑大小相關(guān)的篩分過程。以膜兩側(cè)的壓力為驅(qū)動力,以超濾膜為過濾介質(zhì),在一定的壓力下,當(dāng)溶液流過膜表面時,只允許水、無機鹽及小分子物質(zhì)透過膜,而組織水中的懸浮物、膠體、蛋白質(zhì)和微生物等大分子通過,以達到溶液的凈化、分離與濃縮的目的。超濾是一種連續(xù)的、低壓操作的。

電泳漆槽液在壓力差的推動下通過超濾器,側(cè)邊超濾膜過濾,透過液流至超濾槽,超濾液大約30%的循環(huán)是來自電泳輔槽,然后返回電泳槽,漆液進入超濾系統(tǒng)最小的進漆量為10倍的設(shè)計產(chǎn)水量,最佳進料量是20倍的設(shè)計產(chǎn)水量。

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3.2  正常啟動及操作步驟

1)確認出口管線上沒有壓力,關(guān)閉漆供給閥門、清洗入口閥門、清洗出口閥門、透過液到儲槽及清洗槽的閥門;

2)打開漆循環(huán)閥門、透過液排出閥門、所有壓力表隔離閥門;

3)打開超濾泵軸封冷卻液進出口閥(壓力為0.2MPa);

4)開動漆的供給泵;

5)微開漆入口以緩慢將漆注入系統(tǒng);

6)緩慢打開漆入口閥直到基線上的壓力達到0.15MPa,后打開泵。

7)緩慢調(diào)節(jié)入口和出口閥直至壓差達到0.2MPa,入口和出口的壓力分別為0.35MPa和0.15MPa。

8)檢查膜是否泄漏若仍存在滲漏,應(yīng)及時更換O型密封圈和膜組。

9)透過液排出時間至少應(yīng)為10min。

10)打開透過液到存儲裝置的閥門,然后關(guān)閉分離液排出閥。

 

3.3  超濾使用中的注意事項

1)元件和外殼及配件應(yīng)輕拿輕放,嚴防磕碰損傷;

2)突然停電或其它意外停機時間不得超過2h;如停機時間過長,應(yīng)立即清洗膜元件,以免漆液沉積堵塞膜元件;

3)詳細記錄清洗系統(tǒng)及電泳系統(tǒng)各項參數(shù),便于預(yù)防和解決問題;

4)過濾器進出口壓力差應(yīng)<0.08MPa ,若>0.08MPa ,應(yīng)及時更換過濾袋,過濾精度小于等于25μm ;

5)透過液閥門關(guān)閉時不得運行超濾系統(tǒng);

6)排出閥開啟的情況下切勿啟動泵,以避免壓力對膜損害;

7)禁止大透過量濾液,應(yīng)在指定透過量下調(diào)節(jié)開啟閥。

8)盡量減少金屬預(yù)處理環(huán)節(jié)的化學(xué)劑帶入現(xiàn)象,進入電泳槽之前的最后一次沖洗的滴水電導(dǎo)率應(yīng)低于10us/cm。

電泳后使用的超濾清洗系統(tǒng)(UF)是除去附著在電泳涂膜表面的浮漆,提高涂膜外觀和回收電泳涂料。所用設(shè)備與前處理磷化后的水洗設(shè)備相同,最終用純水洗的目的是除去雜質(zhì)離子,防止產(chǎn)生污染斑痕涂膜弊病。為防止清洗后不充分,縫隙部位產(chǎn)生二次流痕弊病,需要有全浸式的水洗工序。UF洗液一般進行2-3次,以降低涂料的帶出量,例如:車體面積為80-100㎡,每臺車身帶出固體份為20%槽液7-10L,當(dāng)?shù)谝坏浪匆旱墓腆w份為4%-5%時則第二道水洗可能達到1%以下,新鮮UF液的固體份一般在0.5%以下,當(dāng)采用ED-RO裝置(即UF液經(jīng)反滲透裝置凈化,除掉雜質(zhì)離子和固體份)場合,用UE-RO液代替純水進行最終純水洗,實現(xiàn)真正的全封閉式電泳后清洗,可大幅降低電泳污水的排放量和顯著的提高電泳涂料的利用率。清除電泳漆工作液中雜質(zhì)離子及有效地閉路帶入的陽離子及陰離子污染源,保證漆液穩(wěn)定及漆膜完整。

在電泳漆系統(tǒng)中,超濾所產(chǎn)生的透過液中含水和漆的助溶物質(zhì)。透過液用于漆的沖洗環(huán)節(jié),這種含回路循環(huán)系統(tǒng)可以彌補漆的損失。透過液可以降低漆液的電導(dǎo)率。

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NO.電泳超濾設(shè)備清洗工藝及清洗步驟
濃縮清洗液與純水比例1:99,控制溫度38~43℃之間,PH=2~2.2,由于清洗液較粘稠,所以要在清洗水箱中用清洗泵將純水循環(huán)加熱到溫度32℃以上,再將清洗液加入循環(huán)到35℃后,加入鹽酸調(diào)節(jié)PH值到PH=2,再開清洗閥門進行膜芯清洗,清洗過程中要保持PH值不低于2.2。

對超濾系統(tǒng)要嚴格按照工藝要求進行操作,超濾系統(tǒng)更換超濾膜使用一段時間后出現(xiàn)了故障:過濾器過濾袋堵塞,超濾膜流量壓差達不到工藝要求,所以針對出現(xiàn)的以上問題,對操作工嚴格按照操作要求、工藝參數(shù)進行清洗的過程中實施跟蹤,從而找到原因,排除故障。以優(yōu)化工藝,改善工藝,來提高產(chǎn)品質(zhì)量。

 

4.1  注意事項

1)膜組件透過量下降至正常值的 70%時,必須進行清洗,如果延誤了清洗,會導(dǎo)致堵塞,嚴重時將難以恢復(fù)原流量;

2)超濾系統(tǒng)為防膜元件堵塞配置了精密過濾器,精度為25μm,應(yīng)嚴格按工藝要求更換過濾袋,并定期清理過濾器及管道;

3)因故障造成意外停機,應(yīng)及時按規(guī)定進行清洗,以防膜件堵塞;

4)嚴格按操作規(guī)程運行,詳細記錄UF系統(tǒng)運行參數(shù),以備查閱。

 

4.2  清洗步驟

1)關(guān)閉所需清洗超濾膜組件的油漆進、出口閥門;

2)徹底排放所需清洗超濾膜組件中的油漆;

3)打開清洗泵的進出口閥;

4)打開清洗管道進入膜管的清洗進、出口總閥;

5)打開所需清洗超濾膜組件的清洗進、出口閥;

6)啟動清洗泵;

7)用流動去離子水將超濾膜內(nèi)的油漆清洗干凈(目測為清水);

8)按清洗配方配制清洗液(pH值調(diào)到2~3,試紙測定),循環(huán)2h~3h,清洗至透過量達到600L/h,排凈清洗液;

9)清洗時藥液溫度不能超過45℃,如溫度過高應(yīng)停機降溫后再繼續(xù)清洗后,排凈清洗藥液;

10)再用流動去離子水清洗30min,排凈清洗液,如果堵塞嚴重可延長清洗時間。

11)用去離子水或UF液將膜件封閉備用。

超濾系統(tǒng)控制工件帶入的雜質(zhì)離子的濃度,保證涂裝質(zhì)量。并且回收電泳涂料,在此系統(tǒng)的運行中應(yīng)注意,系統(tǒng)一經(jīng)運行后應(yīng)連續(xù)運行,嚴禁間斷運行,以防超濾膜干枯。干枯后的樹脂和顏料附著在超濾膜上,無法徹底清洗,將嚴重影響超濾膜的透水率和使用壽命。超濾膜的出水率隨運行時間而呈下降趨勢,連續(xù)工作30~40天應(yīng)清洗一次,以保證超濾浸洗和沖洗所需的超濾水。

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NO.結(jié)束語

電泳涂裝是一種特殊涂膜形成方法,是對水性涂料最具有實際意義的施工工藝。具有水溶性、無毒、易于自動化控制等特點,因此就需要對電泳漆進行回收利用,減少浪費。電泳涂料的回收一般采用超濾或反滲透,但是其工作原理是根本不同的,使用工藝一般也有兩種:超濾 UF:高分子與電解質(zhì)的分離,也可以說是漆水分離,工作壓力1Kg左右,約等于3倍的滲透壓,膜孔較大。反滲透 RO:將溶液凈化或濃縮,即實現(xiàn)有機物與無機物的分離,工作壓力25Kg左右,約等于50倍的滲透壓,膜孔較小。

本文作者:浩力森表面材料技服部 薛濤

(參考文獻:[1]王錫春主編,汽車涂裝工藝技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004年8月20日)