电泳涂装中超滤器的应用

一、 前言。

       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。

       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。

       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。