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超滤技术在电泳涂装过程中的应用简介  

  在电泳涂装过程中,被涂件要用大量去离子水洗才能进入烘房,被水冲走的涂料占所用涂料的30%左右,不仅造成资源的浪费,而且污染环境。71年PPG和Abcro公司联合将超滤法用电泳涂装,实现了完备合水循环系统,使电泳涂装工艺更为合理化,既节省劳动力,提高涂料利用率,又减少电泳废水的污染,还可稳定漆槽,工件涂层质量更为优良。超滤器已成为一个完整的电泳涂装系统中不可缺少的关键设备之一。

  电泳涂装技术以其独有的高生产效率,优质耐蚀的涂层,安全经济等优点,受到涂装界的重视。随时着新型电泳涂料的开发和涂装技术的进步,成其是阳离子型电泳涂料的阴极电泳技术的开发,现今有用电泳涂装法涂底漆的车身达90%以上,车箱、车架、车轮等已基本使用电涂涂装涂底漆或一次成漆。  

二、 超滤器及其特点
   超滤器的设计,有三个基本要求:一是确保有足够的流量通过膜表面,同时尽可能紧密,在既定的体积内可容纳最大的膜面积。还要拆卸更换膜方便,易清洗等等。常见的超滤膜有管式(又分内丈夫,外压两种),板式,中空纤维式(也分内外压两种),卷式四种。从实际应用效果来看,卷式和中空对预处理、漆的管理要求严格,自动化水平要求高,而板式装卸、密封、维护较困难。下表展示了不同类型超滤器及组件在电泳涂装上应用的优缺点。

三、 电泳漆用超滤膜及其组件
   超滤膜的性能是超滤系统的核心。超滤器是否充分有效的发挥效应,关键在于超滤膜的性能好坏,即超滤膜的透过速度,截留率,寿命及耐化学药品性能等是否达到设计指标。
   1、 阳极电泳(阴离子型)用超滤膜
   阳极电泳漆用超滤膜的透水速度,截留率,使用寿命,对阳极漆种的适应性等指标国产超滤膜均与国外同类产品水平相当,而今阳极电泳线上配套的超滤器国内基本上不进口,多采用国产超滤膜。
   2、 阴极漆(阳离子型)用超滤膜
   随着当今阴极电泳漆的迅速发展,与之相适应的超滤膜一直是膜工程人员研究重点。由于阴极电泳漆固含量高,主要成份为水溶性高分子涂糕点和极细的颜料,吸附性较大,污染力较强,造成超滤膜极易堵塞、衰减。为此国外一般选用具有与阴极漆基相同电荷的荷 正电超滤膜来超滤阴极漆。在超滤过程中,借助杜南效应,静电排斥,减轻漆对膜面的污染,增加透过速度,延长膜的使用寿命。四、 超滤器在电泳漆超滤中的几个影响因素。
1、 漆液流速
   超滤过速度是由膜面溶质逆向扩散速度所控制的,漆液在膜管流动时产生浓差级化是影响透过速度的主要因素,浓差极化强度取决于膜面漆液的流速,只有当膜面流速致使漆液从层流转入紊流状态时,才能冲破轴向流动边界层厚度,极化程度得以改善,管过速度得以提高。漆液的流动状态是雷诺准数(Re=duρ/μ d指膜管直径, μ、ρ分别代表漆液粘度、密度,u指漆液流速来决定,当Re>3000时流动脱离层流进入紊流状态,理论上u越大,浓差极化会越小,但u过大,动力消耗会增加,通过计算适宜膜的流速u在3-5m/s。超滤循环泵的流量选型依据便是根据此膜面流速来定的。

2、 压力
   压力不是透过速度的决定因素,但试验表明透过速度在一定范围内与压力成一定的正比关系。在NG超滤器中,要保持正常的流动状态,必须使每排管路压力降ΔP到2.5-3kg/cm2左右。进口压力在3.5-4.0kg/cm2为宜,不能小于3kg/cm2。这也是超滤循环泵压头的确定依据。

3、 温度

  温度升高,漆液粘度降低,其扩散系数增大,透过速度会增加。但温度过高,会使涂料丧失稳定性,建议保证漆液稳定的情况下,在温度上限运行,会增加透过量。

4、 漆液浓度

  实践表明漆液浓度对透过速度影响是很大的,当漆液浓度高时,胶层的浓度差很小,扩散速度慢,透过量就小。在工艺许可条件下,降低漆液浓度得一较好漆膜时,就尽可能用浓度低的漆液进行电泳,这时获得较多的超滤液是有利生产的。

五、 超滤膜的污染及预防

  任何超滤膜均是有一定使用时限,膜的自然衰减和污染是不可避免的,膜的使用寿命主要由运行中膜污染的周期及程度而定。膜污染分轻度污染和深度污染。膜自身构造没有变化,但因堵塞或形成附着层,使膜通量降低导致的污染称轻度污染。如果膜本身由于化学作有、物理作用、生物作用使膜的构造超了变化,从而造成功能下降称深度污染,如膜长时间放置干涸收缩,未防腐使细菌繁殖,或运行中严重浓差极化不及时处理而严重粘附堵塞等,一般污染通过清洗可恢复,深度污染难以复原。在电泳漆超滤过程中及漆液管理方面有以下因素导致膜污染。

1、 漆液低流速运行。

  前节已说明膜面流速是透过速度的决定因素。当超滤膜面流速下降时,胶层厚度会增加,长时间低流量流速运行透过量会逐步降至零点。运行中过滤袋堵塞,管道阀门阻塞,循环泵流量不够等均可能引起。

2、 超滤器高浓度高温度运行。

  这种情况最易在补给式的超滤系统中出现,在这种循环方式中若补给量供给不足,循环系统的漆液就会浓缩、温度要上升,其结果导致通量急剧降低,严重时不能恢复。

3、 超滤器停机时置换不完全。

  通常超滤器在运行中,遇停水、停电、放假,倒槽等特殊因素停机时,要用超滤液(或配液溶剂水)挤出膜管内的漆液。若漆液直接存入管内或未彻底置换,电泳漆便会沉淀下来,粘附在膜面上,再运行时透过量会显著降低。

4、 电泳漆管理

  若电漆成份处于正常的PH值、温度、固体份,电导率等管理值以个,或机关报加漆未熟化好等,漆液分散会不稳定,极易在膜上凝结成块导致阻塞。

5、 前处理带来的影响。

  从前处理工程带来的一些物质,也会发生失去漆液稳妥定性的影响,特别是带进完整价,三价离子如PO43-等对漆液影响很大,超滤膜会被子那些凝聚物如Pb3(PO4)2等污染。

6、 碳酸铅的析出

  一般电泳漆中均会有铅,Pb2+和空气中的碳酸起反应生成碳酸铅,有时会在膜央上析出。若电泳漆中的铅管理不好,达不到衡导PbCO3析出于膜面会使超滤膜劣化。而难以恢复。为减轻膜污染,不造成深度污染,采取以下预防措施是必要不的。

  A、 建立超滤器运行档案,每天对超滤器进出口压力,透过速度,截留率作记载,有异常及时处理;同时也应做好漆液的管理档案、漆温、浓度、PH值杂离子数等,便于超滤器异常时分析查找原因,对症下药。

  B、 超滤器前配备精密过滤系统,经常性清理过滤袋网。保证管道及超滤器流道通畅,避免机械或其他杂物损伤、污染膜面或堵塞膜管。

  C、 超滤系统设计时注意循环泵流量,压头符合超滤器的需要,注意在补给式循环超滤时发生浓缩,补给量约为设定透过量的20-40倍,在超滤系统管道上禁止连的接搅拌、换热器、冷凝器等设备,保证通过超滤器的漆淮有正常的压降及膜面流速。

  D、 膜长时间不用时注间防腐水密封,关停机一段时间时要及时清洗、水封,保证膜面湿润。

六、 电泳漆用超滤膜的清洗及维护。

  既然有膜污染,就要有解瘊的办法,首先做到预防为主,尽量延长污染周期,产生污染后要及时清洗。超滤器新膜运行几天后,透过速度会有一定稳定值,当这值降到70%左右时,就必须进行清洗。

  清洗药品基本使用电泳漆液中的溶剂,中和剂等。清洗操作,使用超滤系统内的清洗操作回路,循环运行进行,清洗时操作条件可与正常运转时相同。

  如果透过量在短时间内急剧下降,说明膜已被严重污染,先查透过量突减原因,排除故障后,配清洗剂洗涤超滤器。清洗剂由厂方提供配方,清洗间6小时左右。

  为了更有效地发挥膜的功能,延长膜的使用寿命,一种行之有效的方法是按上述步骤将漆液完全顶回电泳槽。在生产间歇,如周末有超滤透过液循环一液或几小时是非常有益的。以上介绍了NG型超滤器国产化的一些情况,总结了NG型超滤器在实际运行中的一些经验教训。我们会不断地提高产品质量,与国外产品相抗衡,以满足用户不断发展的需求,同时也希望用户在超滤器使用过程中认真维护,摸索更多更好地运行经验,共同让国产超滤器普级国内市场,促进我国电泳涂装事业的发展。



 

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