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膜分离技术在电泳

电泳涂装是一种特殊的涂膜形成方法。为了提高汽车车身内腔和焊缝面的防腐蚀性,美国福特汽车公司于1957年开始研究电泳涂装法,并于1961年建成一条泳涂车轮的试验生产线(阳极电泳涂装法),在1963年成功地用于汽车车身涂装。电泳涂装以其高效、优质、安全、经济等诸多优点备受全世界涂装界的重视。随着新型涂料的开发和涂装技术的进步,尤其是1977年成功开发阴极电泳涂料和阴极电泳涂装技术,电泳涂漆作为金属制品如车身、汽车配件、器械或办工家俱等涂底漆的现代化工艺技术而在全世界已被广泛采用。随着全球环保呼声日益高涨,世界各地也制定和出台相应的环保法制法规,因此,减少涂装污水排放、降低涂装成本、提高涂膜质量成为电泳涂装技术研发的主要课题,膜在电泳涂装中的应用可有效地使这一问题得到解决。

膜在电泳涂装中的应用

应用 可选的膜组件 功能

涂装前预处理中的应用 微滤膜组

超滤膜组 通过采用微滤或超滤技术,实现脱脂过程中油水分离的目的

反渗透膜组 采用反渗透技术获得淋洗用的纯水

电泳涂装中的应用 阳极(阴极)膜 在阳极(阴极)电泳涂装中作为反向电极去除电泳漆中的增溶剂或中和剂(通常为有机酸),维持系统的化学平衡。

电泳后清洗中的应用 超滤膜组 1、提高经济效益,实现电泳后的“闭合回路”清洗方式,提高涂料的利用率;

2、减少后清洗水的脏物,减少污水处理量及费用,有利于环境保护;

3、除去杂离子,净化槽液,提高涂膜质量.

反渗透膜组 1、提高电泳漆回收率

2、减轻废水处理负担

3、实现闭合回路淋洗

4、减少纯水使用量

超滤(UF)是一种能够将溶液进行净化、分离或者浓缩的膜透过分离技术,超滤过程可理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力,以超滤膜为过滤介质,在一定的压力下,当溶液流过膜表面时,只允许水、无机盐及小分子物质透过膜,而阻止水中的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子通过,以达到溶液的净化、分离与浓缩的目的。在超滤中,大分子溶质等之所以不能象溶剂那样容易通过膜,主要因为下面几种原因:

① 被吸附在过滤膜的表面上和孔中(基本吸附);

② 被保留在孔内或从孔内被排出(堵塞);

③ 机械地被截留在过滤膜表面上(筛分)。

① 满足闭路循环淋洗回收电泳漆的需要。使用超滤透过液清洗粘附在被涂物上的电泳漆,其电泳漆回收率可达98%以上,节约电泳漆,减少污水处理量及费用,如不使用超滤系统,回收率只有70%-80%。

② 满足电泳槽中控制电导率平衡的需要。除去杂离子,净化槽液,提高涂膜质量。

超滤回收电泳涂料工艺流程

阳极(阴极)离子交换膜在电泳涂装中的应用

电泳涂装过程伴随着电解、电泳、电沉积和电渗等四种电化学物料现象。阴极电泳和阳极电泳涂装沉积反应在电泳槽漆溶液中,胶体粒子(树脂)带正电荷,在均衡电场的作用下它可以迁移到阴极或涂装工件上。当漆迁移到工件上后,漆液中的酸性物质(阴离子)就会增加,由于酸性物质的增加会降低槽液的PH值,增加电导率。如果漆液PH值太低,槽液就会因为过于酸性而影响电泳涂膜。为了更好的维持电泳槽液化学平衡,可以通过使用有选择型的半透明离子交换膜来去除电化学的过程产生的过剩阴离子,通过阳极循环系统排除。在阴极电泳涂装中在阳极区不断产生有机酸,如不及时除去,会进入槽液,使pH值下降,影响工艺pH值的稳定,影响泳透力及涂膜性能。

H﹢+CH3COO﹣或HCOO﹣ CH3COOH或HCOOH

在电泳中采用阳极系统,它通过使用选择型的、单向的半透膜来有效地除去电泳涂装过程中产生的有机酸,维持系统的化学平衡。

阴极电泳和阳极电泳涂装的沉积反应

反渗透技术(YSRO)在电泳涂装淋洗废水回收的应用

反渗透技术是以膜两侧的静压差为推动力,即在浓溶液侧加压使膜两侧的静压差大于溶液间的渗透压差,此时溶剂将从浓溶液侧透过稀溶液侧,实现液体混合物的膜分离过程。

在电泳涂装工艺中,反渗透技术(EDRO)和超滤技术(UF)的配合使用,实现了真正意义上的电泳漆闭路循环。在电泳涂装工艺中,反渗透技术主要用于电泳超滤透过液的纯化。为了避免膜污染,电泳涂装中反渗透膜的选择应根据所使用的电泳漆的特性来进行选择。在阴极电泳涂装中,超滤透过液带有正电荷,反渗透膜若采用阴性膜,透过液中的正电荷则容易吸附在阴性膜上,造成膜污染,因此,在阴极电泳中,反渗透膜应选择带正电或中性的抗污染膜。反之,在阳极电泳中,反渗透膜应选择带负电或中性的抗污染膜。

超滤技术和反渗透技术在电泳涂装工艺中的成功应用,实现了闭合回路淋洗,使电泳漆的利用率超过99%,大大降低了生产成本,减轻了废水处理负担,这不仅给电泳涂装界,也给人类的环保事业做出巨大的贡献。