前言
隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展,用戶(hù)對(duì)涂裝質(zhì)量的要求不斷提高,陽(yáng)極電泳漆得到廣泛的應(yīng)用,為了提高車(chē)輪產(chǎn)品的質(zhì)量,加強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,我公司決定將一條陽(yáng)極電泳改造為陰極電泳,其工藝流程為脫脂——水洗——表調(diào)——磷化——自來(lái)水洗——循環(huán)純水洗——干凈純水洗——陰極電泳——干凈超濾液洗——循環(huán)超濾液洗——循環(huán)超濾液洗——干凈純水洗—烘干。從以上工藝過(guò)程可以看出,在陰極電泳前后都有干凈純水清洗,同時(shí),在生產(chǎn)過(guò)程中,陽(yáng)極液循環(huán)系統(tǒng)、后水洗系統(tǒng)和調(diào)漆系統(tǒng),也要用大量的純水,因此純水設(shè)備是必不可少的。在初始進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)純水設(shè)備是選用離子交換設(shè)備,這套設(shè)備的主要工藝過(guò)程為;原水—---預(yù)濾——陽(yáng)離子交換——陰離子交換——混合離子交換——貯水箱——用水點(diǎn),這套設(shè)備雖然也能生產(chǎn)出陰極電泳所需質(zhì)量的純水(電導(dǎo)率小于10μs/cm),但該套設(shè)備占地面積大,操作復(fù)雜,再生次數(shù)頻繁(正用時(shí)1—2天就要再生一次),再生劑(Na0H、HCL等)耗量大,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,同時(shí)再生劑是種強(qiáng)酸強(qiáng)堿類(lèi)化學(xué)藥品,使用過(guò)程中容易引發(fā)安全事故,另一方面,再生時(shí)需要用大量的沖洗水,既浪費(fèi)水資源,又造成環(huán)境污染。因此制水成本一直居高不下,后來(lái)經(jīng)過(guò)仔細(xì)調(diào)研,我們獲知一種新的技術(shù)出現(xiàn)了:用反滲透技術(shù)(R0)生產(chǎn)純水具有設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小,單位體積產(chǎn)水量高,基本無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)杭州及沙市等一些單位正在加快開(kāi)發(fā),為了推廣應(yīng)用新技術(shù),我公司決定采用此項(xiàng)新技術(shù):
2反滲透技術(shù)簡(jiǎn)介
2.1反滲透技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
在國(guó)外,早在40年代就已經(jīng)開(kāi)始了反滲透技術(shù)的研究,從試驗(yàn)到生產(chǎn),主要用于海水談化、純水制備等領(lǐng)域,到80年代隨著陰極電泳技術(shù)的應(yīng)用,反滲透技術(shù)在涂裝領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在國(guó)內(nèi),由于起步較晚,因而使得反滲透技術(shù)在涂裝生產(chǎn)中的應(yīng)用受到限制,目前涂裝生產(chǎn)所用的純水絕大多數(shù)都還是離子交換法生產(chǎn)的。
2.2反滲透基本原理及特點(diǎn)
將淡水和鹽水用一種只能透過(guò)水而不能透過(guò)溶質(zhì)的半透膜隔開(kāi),淡水會(huì)自然地透過(guò)半透膜至鹽水一側(cè)(見(jiàn)圖la),這種現(xiàn)象稱(chēng)為滲透。當(dāng)滲透進(jìn)行到鹽水一側(cè)的液面達(dá)到某一高度而產(chǎn)生壓力H,從而抑制了淡水進(jìn)一步向鹽水一側(cè)滲透,滲透的自然趨勢(shì)被壓力H所抵消而達(dá)到平衡,這一平衡壓力H稱(chēng)為滲透壓,在這種情況下,如果在鹽水一側(cè)例加上一個(gè)大于滲透壓的壓力,鹽水中的水份就會(huì)從鹽水一側(cè)透過(guò)半透膜至淡水一側(cè)(鹽水一側(cè)濃度就增大,即濃縮),這一現(xiàn)象稱(chēng)為反滲透(見(jiàn)圖1b)。
反滲透是用足夠的壓力使溶液中溶劑(一般常指水)通過(guò)反滲透膜而分離出來(lái),它和自然滲透方向相反。根據(jù)各種物料的不同滲透壓,就可使用大于滲透壓的反滲透法進(jìn)行分離、提純和濃縮。
反滲透膜的主要分離對(duì)象是分離溶液中的離子范圍。反滲透法分離過(guò)程不需加熱,沒(méi)有相變,具有耗能少,設(shè)備體積小,操作簡(jiǎn)單,適應(yīng)性強(qiáng),應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),已成為重要的水處理手段之一。
反滲透膜分離技術(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)R0技術(shù))是一種時(shí)新又實(shí)用的水處理技術(shù),反滲透是目前最微細(xì)的過(guò)濾系統(tǒng),RO膜可阻擋所有溶質(zhì)與無(wú)機(jī)分子及任何分子量大于lOO的有機(jī)物,水分子可自由通過(guò)R0膜而純化,溶鹽之脫鹽率可達(dá)95%,甚至達(dá)99%。因而反滲透的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,海水及苦咸水談化,家庭飲用水及工業(yè)用純水之制造,都逐步采用了反滲透。
2.3結(jié)構(gòu)
反滲透裝置是由卷式膜組件組成的,卷式膜組件是由卷式膜元件組成的,卷式膜元件是根據(jù)反滲透法原理,將反滲透膜、導(dǎo)流層、隔網(wǎng)按一定排列粘合及卷制在有排孔的中心管上,形成元件。原水從元件一端進(jìn)入隔網(wǎng)層,在經(jīng)過(guò)隔網(wǎng)層時(shí),在外界壓力下,一部分水通過(guò)膜的孔,滲透到導(dǎo)流層內(nèi),再順導(dǎo)流層水道,流到中心管的排孔,經(jīng)中心管流出,剩余部分(濃水)從隔網(wǎng)另一端排出。而將一個(gè)或數(shù)個(gè)反滲透元件裝在耐壓容器中即形成組件。工作時(shí),原水從一端流人組件,依次逐個(gè)流經(jīng)各個(gè)元件。原水全部進(jìn)入第一個(gè)元件,第一個(gè)元件的出水作為第二個(gè)元件的進(jìn)水,第二個(gè)元件的出水作為第三個(gè)元件的進(jìn)水……,直至最后濃水排出組件:將數(shù)個(gè)組件串、并聯(lián)組合,配以必要的管線和儀表即形成裝置。
3設(shè)備選型、安裝調(diào)試及試生產(chǎn)
3.1設(shè)備選型
3.1.1R0系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路
制取電泳涂裝用純水的R0系統(tǒng),主要由預(yù)處理系統(tǒng)和R0脫鹽裝置兩大部分組成:根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有設(shè)備及質(zhì)量技術(shù)水平,結(jié)合我公司實(shí)際情況,須處理部分采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備,反滲透元件及高壓泵、監(jiān)測(cè)儀表等采用進(jìn)口、國(guó)內(nèi)組裝,在設(shè)備上以RO單元為主,將工藝、機(jī)械、電器控制合成一體,電器儀表以手動(dòng)控制為主,配有適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)保護(hù)裝置。
3.1.2頸處理系統(tǒng)
R0膜要保持良好的工作性能和可靠長(zhǎng)期的運(yùn)行,對(duì)原水進(jìn)行適當(dāng)?shù)捻毺幚硎潜匾?。盡管城市自來(lái)水在人們眼中似乎是干凈純潔的,但不經(jīng)處理,遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到R0的進(jìn)水指標(biāo)。不論肋膜本身如何完美;如果沒(méi)有預(yù)處理或預(yù)處理不合適,就會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的運(yùn)行。
針對(duì)我公司R0系統(tǒng),沙市水處理設(shè)備制造廠選用了美國(guó)DOW化學(xué)公司Filmetec膜,型號(hào)BW30—365,其進(jìn)水要求如下:
進(jìn)水溫度:≤45℃;PH值:2—11;游離氯:<0.1mg/L;污染指數(shù):SDl≤4;濁度:<1NTV。
預(yù)處理的目的是將原水處理成符合RO單元進(jìn)水要求的水,否則RO膜會(huì)快速衰退或損壞。
本套系統(tǒng)采用如下頸處理系統(tǒng):
原水——機(jī)械過(guò)濾器——活性炭過(guò)濾器——保安過(guò)濾器——進(jìn)入R0。 ·
為保障RO系統(tǒng)正常運(yùn)行,采用過(guò)濾和吸附相結(jié)合,配以輔助加藥系統(tǒng)及5μm保安過(guò)濾器的三級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)。
一級(jí)過(guò)濾為機(jī)械過(guò)濾器,頸處理量為8t/h,濾速為3m/s,濾器內(nèi)填有精制石英砂,過(guò)濾層為:2O-40目,支撐層分別為20-10目等,6-8目等,盡管濾器選用了比較細(xì)的濾料,但由于給水中原有的顆粒 (包括粘土、細(xì)菌、腐植酸膠殘余有機(jī)物等),粒徑在4μm以下,很容易穿過(guò)濾層。為能有效地阻止它們穿過(guò)濾層,我們來(lái)用了注人特效ST絮凝劑來(lái)達(dá)此目的。通過(guò)電子計(jì)量泵注人ST后,一些小顆粒的物質(zhì)就凝聚成大顆粒,進(jìn)入過(guò)濾器時(shí)被擄掉,因而通機(jī)械機(jī)械過(guò)濾器的出水保證SDI值在4以下?!?BR> 二級(jí)過(guò)濾為活性炭過(guò)濾器,主要起吸附余氯、色素及殘余物,使進(jìn)人RO的水中余氯含量和化學(xué)耗氧量(COD)達(dá)到膜的允許進(jìn)水指標(biāo)。
三級(jí)過(guò)濾器為保安過(guò)濾器,它實(shí)際上是一個(gè)5μm的微孔過(guò)濾器,是進(jìn)入RO的最后一道屏障。它既是R0的保安器,也是預(yù)處理的晴雨表。至今為止,我公司的保安過(guò)濾器還未更換,壓差正常說(shuō)明配置的機(jī)械過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器作用明顯,也減輕了保安過(guò)濾器的負(fù)荷。如果保安過(guò)濾器進(jìn)出口壓差超過(guò)O.1-0.15MPa,就要更換濾芯,如果濾芯更換頻繁,就說(shuō)明前端過(guò)濾效果不佳。
該RO裝置投入運(yùn)行至今,脫鹽宰、回收率氣一直保持在良好的狀態(tài),同時(shí)末更換濾芯,也末清洗膜,說(shuō)明預(yù)處理系統(tǒng)是成功的、可靠的。
3.1.3RO裝置的設(shè)計(jì)
產(chǎn)水水質(zhì)、水量的要求取決于R0元件規(guī)格、RO組件的排列及水的利用串。水的回收率一般為60%~75%。
車(chē)輪陰極電泳生產(chǎn)線需要的純水電導(dǎo)率為小于10μs/cm,這是為了保證槽液電導(dǎo)率在工藝范圍內(nèi)。根據(jù)十堰地區(qū)水質(zhì)情況和產(chǎn)水量要求,沙市水處理設(shè)備制造廠研制并提供的設(shè)備型號(hào)為SR082—5,三套組件串聯(lián)安裝。要求該設(shè)備:脫鹽李為95%似上回收率為75%以上。
3.1.4制純水工藝
自來(lái)水—----原水泵—----輸送泵--------砂濾-------活性炭濾——---精濾(微孔過(guò)濾)——高壓泵-------反滲透裝置——---貯水罐——----轉(zhuǎn)移泵—---用水點(diǎn)
3.2設(shè)備安裝、調(diào)試、生產(chǎn)
去年4月15號(hào)開(kāi)始安裝設(shè)備,包括設(shè)備安裝,泵、管路、閥門(mén)安裝,電氣控制安裝,僅用了一周的時(shí)間就順利完成了設(shè)備安裝,4月22號(hào)生產(chǎn)出了合格純水,電導(dǎo)率為2.01μs/cm。
經(jīng)過(guò)半年多的生產(chǎn)使用,設(shè)備運(yùn)行正常,己生產(chǎn)合格純水3000多噸,電導(dǎo)率值均在6μs/cm以下,濃水流量為1.6m3/hr,純水流量為6m3/hr,測(cè) 原水電導(dǎo)率為200μs/cm,則:
脫鹽率R=(Cf-Cp)/Cfx100%=97%
回收率Y=Qp/(Qp十Qm)×100%=79%
達(dá)到設(shè)計(jì)要求,該設(shè)備元器件可靠性高。
3.3使用反滲透膜注意事項(xiàng)
在生產(chǎn)過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)影響該設(shè)備反滲透性能的因素主要有以下方面。
3.3.1進(jìn)水水質(zhì)
進(jìn)水水質(zhì)的好壞直接影響反滲透性能,必須十分重稅原水的須處理。在生產(chǎn)中,對(duì)砂濾柱活性炭濾柱每周反清洗一次,以保證反滲透膜進(jìn)行水質(zhì)達(dá)標(biāo);
3.3.2操作壓力
在操作過(guò)程中,透水速度隨操作壓力的提高而增加,但壓力提高會(huì)使膜受到壓密實(shí)的影響而導(dǎo)致透水速變下降,因此操作壓力應(yīng)在0.8-1.5MPa為最佳。
3.3.3溫度膜的透水速度隨原水溫度的提高而增加一般℃溫度每提高l℃,透水量約增加2.5%--3.0%, 假定25℃時(shí)的透水量為l,但溫度加高,膜會(huì)逐漸變軟,使膜受壓密實(shí)程度增加,為兼顧二者,使膜能高效率地運(yùn)行,宜把進(jìn)水溫度控制在15--35℃。
3.3.4膜的清洗
由于進(jìn)水中會(huì)有微量的懸浮物、膠體、某些 難溶性鹽和金屬氧化物及細(xì)茵等雜質(zhì),并由于濃差極化的影響,反滲透裝置經(jīng)長(zhǎng)期使用后,膜易一層沉淀物覆蓋而結(jié)垢,因此必須清洗膜面,除去積蓄在膜面上的金屬氧化物和有機(jī)物等污垢 以恢復(fù)膜的性能。
4 反滲透技術(shù)制純水與離子交換法制純;
a.產(chǎn)水水質(zhì)好:反滲透技術(shù)是膜分離技術(shù)的一種,它不僅可以脫鹽,使電導(dǎo)率達(dá)到使用要求,而且可以除去水中的微量有機(jī)物及Si02等微粒,而離子交換法對(duì)上述微粒去除率很低,因此反滲透法出水水質(zhì)優(yōu)于離子交換法出水水質(zhì)。
b.制水成本低:反滲透法制純水成本約為離子交換法制純水成本的三分之二。
c.操作簡(jiǎn)便,工人勞動(dòng)強(qiáng)度小,清洗周期長(zhǎng),基本無(wú)環(huán)境污染:工人每天操作反滲透純水設(shè)備很輕松,克服了離子交換法生產(chǎn)純水需要大量的酸、堿溶液,保護(hù)了工人的身體健康,避免了大量的環(huán)境污染。本公司該套設(shè)備已順利運(yùn)行半年多的時(shí)間,情況良好,膜管一直沒(méi)有清洗。
d.出水水質(zhì)穩(wěn)定:反滲透法制純水基本是物理過(guò)程,離子交換法制純水是化學(xué)過(guò)程。當(dāng)離子換樹(shù)脂中的有效官能團(tuán)接近枯萎時(shí),水質(zhì)迅速變差,就需要再生了。而反滲透不存在這個(gè)問(wèn)題,即使運(yùn)行時(shí)間很長(zhǎng),只是產(chǎn)水量下降,水質(zhì)并無(wú)大的變化。當(dāng)原水電導(dǎo)率升高內(nèi),離子交換很快就要再生,但反滲透仍可運(yùn)行,水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。如表l,
隨時(shí)間不同,純水電導(dǎo)宰與原水電導(dǎo)率的變化。
表1
生產(chǎn)天數(shù) | 原水電導(dǎo)串(μs/cm) | 純水電導(dǎo)率 |
2 | 198 | 2.01 |
4 | 199 | 2.01 |
6 | 200 | 2.02 |
8 | 201 | 2.05 |
10 | 201 | 2.10 |
12 | 210 | 2.14 |
14 | 220 | 2.52 |
16 | 218 | 2.52 |
18 | 208 | 2.53 |
20 | 205 | 2.54 |
22 | 200 | 3.OO |
24 | 199 | 3.02 |
26 | 198 | 3.05 |
28 | 198 | 3.20 |
30 | 199 | 3.25 |
5結(jié)論
反滲透技術(shù)制純水具有產(chǎn)水水質(zhì)好,制水成本低,操作簡(jiǎn)便,工人勞動(dòng)強(qiáng)度小,清洗周期長(zhǎng),基本無(wú)環(huán)境污染和出水水質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn),該技術(shù)我公司車(chē)輪涂裝線上的成功應(yīng)用,填補(bǔ)了東風(fēng)公司涂裝行業(yè)無(wú)反滲透系統(tǒng)制純水的空白,該技術(shù)已經(jīng)成熟,值得在涂裝行業(yè)推廣應(yīng)用。