Zastosowanie systemu ultrafiltracji (UF) w powlekaniu elektroforetycznym

Powłoka elektroforetyczna polega na zanurzeniu przedmiotu obrabianego i odpowiedniej elektrody w rozpuszczalnej w wodzie farbie i przyłożeniu prądu elektrycznego. Poprzez działanie fizykochemiczne generowane przez pole elektryczne, żywica, pigmenty i wypełniacze w farbie równomiernie wytrącają się i osadzają na powierzchni przedmiotu obrabianego (działającego jako elektroda), tworząc nierozpuszczalną w wodzie warstwę. System ultrafiltracji (UF) i membrany UF odgrywają kluczową rolę w tym procesie. Właściwe przyjęcie i promowanie technologii ED-RO może znacznie zwiększyć wykorzystanie farby elektroforetycznej i zasobów wodnych, jednocześnie radykalnie redukując ilość ścieków z elektroforezy. Prawidłowe użytkowanie i konserwacja sprzętu UF maksymalizuje wydajność systemu. Płukanie UF po elektroforezie usuwa pływającą farbę przylegającą do powierzchni warstwy, poprawiając jakość wyglądu i umożliwiając odzyskiwanie farby.

1. Przegląd systemu ultrafiltracji

Ultrafiltracja (UF) to technologia separacji membranowej napędzana różnicą ciśnień w poprzek membrany UF, działająca na zasadzie mechanicznego przesiewania. Ciśnienie robocze zazwyczaj wynosi od 0,1 do 0,6 MPa, z wielkością porów od 1 nm do 0,1 μm i granicą odcięcia masy cząsteczkowej od 500 do 1 000 000 Da.

W procesie UF dla farby elektroforetycznej, gdy farba styka się z membraną UF, woda i sole nieorganiczne przechodzą przez nią, podczas gdy żywica i cząsteczki pigmentu są zatrzymywane w cieczy farby i zwracane do kąpieli elektroforetycznej.

2. Zastosowanie membran UF w powlekaniu elektroforetycznym

Membrany UF są kluczowym wyposażeniem w liniach powlekania elektroforetycznego. Ich podstawowe funkcje to:

• Ekstrakcja wody dejonizowanej i rozpuszczalników farby z kąpieli za pomocą UF w celu dostarczenia wody do płukania przedmiotów obrabianych w elektroforezie.

• Zmywanie nadmiaru farby przylegającej do powierzchni przedmiotu obrabianego i zwracanie jej do kąpieli.

Korzyści:

• Recykling farby przenoszonej na powierzchnie przedmiotów obrabianych, osiągając obieg zamknięty i oszczędzając ~30% kosztów zakupu farby.

• Wypuszczanie części permeatu UF w celu usunięcia jonów zanieczyszczeń wprowadzonych podczas powlekania, utrzymując przewodność kąpieli i pH w określonych granicach.

• Ponowne wykorzystanie permeatu UF jako wody do płukania zamiast wody dejonizowanej, prawie eliminując emisję farby i znacznie zmniejszając obciążenie oczyszczania ścieków i zanieczyszczenie środowiska.

3. Zasada działania i warunki systemu UF

3.1 Zasada UF

UF usuwa jony zanieczyszczeń z kąpieli elektroforetycznej i skutecznie zarządza zanieczyszczeniami kationowymi i anionowymi wprowadzonymi w obiegu zamkniętym, zapewniając stabilność farby i integralność warstwy.

UF to technologia separacji membranowej, która oczyszcza, oddziela lub zagęszcza roztwory. Działa jako proces przesiewania oparty na wielkości porów membrany. Napędzana różnicą ciśnień w poprzek membrany, tylko woda, sole nieorganiczne i małe cząsteczki przechodzą przez nią, podczas gdy zawieszone ciała stałe, koloidy, białka i mikroorganizmy są zatrzymywane. UF działa w sposób ciągły pod niskim ciśnieniem.

Pod wpływem różnicy ciśnień ciecz kąpielowa przechodzi przez jednostkę UF. Permeat przepływa do zbiornika UF, przy czym ~30% cyrkulacji pochodzi ze zbiornika pomocniczego przed powrotem do głównej kąpieli. Minimalne zasilanie farbą do systemu UF powinno wynosić 10× projektowaną wydajność permeatu, a 20× jest optymalne.

3.2 Normalne kroki uruchamiania i eksploatacji

1. Potwierdź brak ciśnienia w liniach wylotowych; zamknij dopływ farby, wlot/wylot płukania i zawory permeatu do magazynowania.

2. Otwórz cyrkulację farby, odpływ permeatu i wszystkie zawory izolacyjne manometrów.

3. Otwórz zawory wlotowe/wylotowe chłodziwa uszczelnienia wału pompy UF (0,2 MPa).

4. Uruchom pompę zasilającą farbą.

5. Lekko otwórz wlot farby, aby powoli napełnić system.

6. Stopniowo otwieraj zawór wlotowy, aż ciśnienie bazowe osiągnie 0,15 MPa, a następnie uruchom pompę.

7. Wyreguluj zawory wlotowe i wylotowe, aż różnica ciśnień osiągnie 0,2 MPa (wlot: 0,35 MPa, wylot: 0,15 MPa).

8. Sprawdź szczelność membrany; w razie potrzeby wymień pierścienie O-ring lub moduły membranowe.

9. Czas odpływu permeatu powinien wynosić co najmniej 10 minut.

10. Otwórz zawór permeatu do magazynowania i zamknij zawór odpływowy.

3.3 Środki ostrożności podczas eksploatacji UF

1. Ostrożnie obchodź się z modułami membranowymi, obudowami i akcesoriami, aby uniknąć uszkodzeń udarowych.

2. Nieoczekiwane wyłączenia (awaria zasilania itp.) nie mogą przekraczać 2 godzin. Natychmiast wyczyść membrany, jeśli przedłużone, aby zapobiec osadzaniu się farby i zatykaniu.

3. Zapisz wszystkie parametry czyszczenia i systemu elektroforezy w celu rozwiązywania problemów.

4. Różnica ciśnień wlot-wylot powinna wynosić <0,08 MPa. Wymień worki filtracyjne 25 μm, jeśli zostanie przekroczona.

5. Nigdy nie uruchamiaj systemu UF z zamkniętym zaworem permeatu.

6. Nie uruchamiaj pompy z otwartym zaworem odpływowym, aby uniknąć uszkodzenia membrany.

7. Unikaj nadmiernego przepływu permeatu; wyreguluj zawory w określonych zakresach.

8. Zminimalizuj przenoszenie chemikaliów z obróbki wstępnej. Ostateczne płukanie przed elektroforezą powinno mieć przewodność kroplową <10 μS/cm.

Płukanie UF po elektroforezie usuwa pływającą farbę, poprawia wygląd i odzyskuje farbę. Sprzęt jest podobny do systemów płukania wodą po fosforanowaniu. Ostateczne płukanie czystą wodą usuwa jony zanieczyszczeń, aby zapobiec wadom zanieczyszczeń. Aby uniknąć wtórnych śladów przepływu w szczelinach z powodu niewystarczającego płukania, wymagane jest pełne płukanie zanurzeniowe.

Płukanie UF zwykle wykorzystuje 2–3 stopnie w celu zmniejszenia przenoszenia farby. Na przykład:

• Powierzchnia pojazdu: 80–100 m²

• Przenoszenie farby na pojazd: 7–10 l (20% ciał stałych)

• 1. płukanie: 4–5% ciał stałych → 2. płukanie: <1%

• Świeży permeat UF: <0,5% ciał stałych

Dzięki ED-RO (UF + odwrócona osmoza), oczyszczony permeat zastępuje wodę dejonizowaną do ostatecznego płukania, osiągając prawdziwy obieg zamknięty po płukaniu, radykalnie redukując ścieki i znacznie poprawiając wykorzystanie farby.

Permeat UF zawiera wodę i rozpuszczalniki pomocnicze farby. Używany do płukania, ten system w obiegu zamkniętym kompensuje straty farby i obniża przewodność kąpieli.

4. Proces i kroki czyszczenia sprzętu UF

Roztwór czyszczący: Skoncentrowany środek czyszczący : czysta woda = 1:99, temperatura 38–43°C, pH 2,0–2,2. Ze względu na wysoką lepkość, cyrkuluj czystą wodę w zbiorniku czyszczącym za pomocą pompy, aż do >32°C, dodaj środek czyszczący, cyrkuluj do 35°C, a następnie wyreguluj pH do 2,0 za pomocą HCl. Otwórz zawory czyszczące do czyszczenia rdzenia membrany, utrzymując pH ≥2,2.

Ścisłe przestrzeganie procesu jest niezbędne. Po długotrwałym użytkowaniu mogą wystąpić awarie membrany UF: zatkanie worka filtracyjnego, niewystarczający przepływ/różnica ciśnień. Śledź czyszczenie zgodnie z SOP, aby zidentyfikować i rozwiązać problemy, optymalizując proces i poprawiając jakość.

4.1 Środki ostrożności

1. Czyść, gdy przepływ permeatu spadnie do 70% normy; opóźnienia powodują nieodwracalne zatkanie.

2. Precyzyjny filtr wstępny (25 μm) zapobiega zatykaniu membrany. Wymieniaj worki zgodnie z SOP i regularnie czyść filtr/rury.

3. Czyść natychmiast po nieoczekiwanych wyłączeniach, aby zapobiec blokowaniu membrany.

4. Działaj ściśle zgodnie z SOP; rejestruj wszystkie parametry UF.

4.2 Kroki czyszczenia

1. Zamknij zawory wlotowe/wylotowe farby docelowego modułu UF.

2. Całkowicie spuść farbę z modułu.

3. Otwórz zawory wlotowe/wylotowe pompy czyszczącej.

4. Otwórz główne zawory wlotowe/wylotowe czyszczące do rur membranowych.

5. Otwórz zawory wlotowe/wylotowe czyszczące modułu docelowego.

6. Uruchom pompę czyszczącą.

7. Przepłucz płynącą wodą dejonizowaną, aż ścieki będą czyste.