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        Shandong XinTai Water Treatment Co,.Ltd.

        Top-Quality Manufacturer In Water Treatment Industry

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        NEWS

        反滲透技術在車輪涂裝線上的應用

        2009/4/24

          前言
            隨著汽車工業的發展,用戶對涂裝質量的要求不斷提高,陽極電泳漆得到廣泛的應用,為了提高車輪產品的質量,加強市場競爭力,我公司決定將一條陽極電泳改造為陰極電泳,其工藝流程為脫脂——水洗——表調——磷化——自來水洗——循環純水洗——干凈純水洗——陰極電泳——干凈超濾液洗——循環超濾液洗——循環超濾液洗——干凈純水洗—烘干。從以上工藝過程可以看出,在陰極電泳前后都有干凈純水清洗,同時,在生產過程中,陽極液循環系統、后水洗系統和調漆系統,也要用大量的純水,因此純水設備是必不可少的。在初始進行工藝設計時純水設備是選用離子交換設備,這套設備的主要工藝過程為;原水—---預濾——陽離子交換——陰離子交換——混合離子交換——貯水箱——用水點,這套設備雖然也能生產出陰極電泳所需質量的純水(電導率小于10μs/cm),但該套設備占地面積大,操作復雜,再生次數頻繁(正用時1—2天就要再生一次),再生劑(Na0H、HCL等)耗量大,工人勞動強度大,同時再生劑是種強酸強堿類化學藥品,使用過程中容易引發安全事故,另一方面,再生時需要用大量的沖洗水,既浪費水資源,又造成環境污染。因此制水成本一直居高不下,后來經過仔細調研,我們獲知一種新的技術出現了:用反滲透技術(R0)生產純水具有設備結構緊湊,占地面積小,單位體積產水量高,基本無環境污染等優點。近年來杭州及沙市等一些單位正在加快開發,為了推廣應用新技術,我公司決定采用此項新技術:

          2反滲透技術簡介

          2.1反滲透技術應用現狀
            在國外,早在40年代就已經開始了反滲透技術的研究,從試驗到生產,主要用于海水談化、純水制備等領域,到80年代隨著陰極電泳技術的應用,反滲透技術在涂裝領域得到廣泛應用。在國內,由于起步較晚,因而使得反滲透技術在涂裝生產中的應用受到限制,目前涂裝生產所用的純水絕大多數都還是離子交換法生產的。

          2.2反滲透基本原理及特點
            將淡水和鹽水用一種只能透過水而不能透過溶質的半透膜隔開,淡水會自然地透過半透膜至鹽水一側(見圖la),這種現象稱為滲透。當滲透進行到鹽水一側的液面達到某一高度而產生壓力H,從而抑制了淡水進一步向鹽水一側滲透,滲透的自然趨勢被壓力H所抵消而達到平衡,這一平衡壓力H稱為滲透壓,在這種情況下,如果在鹽水一側例加上一個大于滲透壓的壓力,鹽水中的水份就會從鹽水一側透過半透膜至淡水一側(鹽水一側濃度就增大,即濃縮),這一現象稱為反滲透(見圖1b)。
            
            反滲透是用足夠的壓力使溶液中溶劑(一般常指水)通過反滲透膜而分離出來,它和自然滲透方向相反。根據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行分離、提純和濃縮。
            反滲透膜的主要分離對象是分離溶液中的離子范圍。反滲透法分離過程不需加熱,沒有相變,具有耗能少,設備體積小,操作簡單,適應性強,應用范圍廣等優點,已成為重要的水處理手段之一。
            反滲透膜分離技術(簡稱R0技術)是一種時新又實用的水處理技術,反滲透是目前最微細的過濾系統,RO膜可阻擋所有溶質與無機分子及任何分子量大于lOO的有機物,水分子可自由通過R0膜而純化,溶鹽之脫鹽率可達95%,甚至達99%。因而反滲透的應用相當廣泛,海水及苦咸水談化,家庭飲用水及工業用純水之制造,都逐步采用了反滲透。

          2.3結構
            
          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,卷式膜元件是根據反滲透法原理,將反滲透膜、導流層、隔網按一定排列粘合及卷制在有排孔的中心管上,形成元件。原水從元件一端進入隔網層,在經過隔網層時,在外界壓力下,一部分水通過膜的孔,滲透到導流層內,再順導流層水道,流到中心管的排孔,經中心管流出,剩余部分(濃水)從隔網另一端排出。而將一個或數個反滲透元件裝在耐壓容器中即形成組件。工作時,原水從一端流人組件,依次逐個流經各個元件。原水全部進入第一個元件,第一個元件的出水作為第二個元件的進水,第二個元件的出水作為第三個元件的進水……,直至最后濃水排出組件:將數個組件串、并聯組合,配以必要的管線和儀表即形成裝置。

          3設備選型、安裝調試及試生產
          3.1設備選型

          3.1.1R0系統設計思路
            制取電泳涂裝用純水的R0系統,主要由預處理系統和R0脫鹽裝置兩大部分組成:根據我國現有設備及質量技術水平,結合我公司實際情況,須處理部分采用國產設備,反滲透元件及高壓泵、監測儀表等采用進口、國內組裝,在設備上以RO單元為主,將工藝、機械、電器控制合成一體,電器儀表以手動控制為主,配有適當的自動保護裝置。

          3.1.2頸處理系統
            R0膜要保持良好的工作性能和可靠長期的運行,對原水進行適當的須處理是必要的。盡管城市自來水在人們眼中似乎是干凈純潔的,但不經處理,遠遠達不到R0的進水指標。不論肋膜本身如何完美;如果沒有預處理或預處理不合適,就會嚴重影響設備的運行。
            針對我公司R0系統,沙市水處理設備制造廠選用了美國DOW化學公司Filmetec膜,型號BW30—365,其進水要求如下:
          進水溫度:≤45℃;PH值:2—11;游離氯:<0.1mg/L;污染指數:SDl≤4;濁度:<1NTV。
            預處理的目的是將原水處理成符合RO單元進水要求的水,否則RO膜會快速衰退或損壞。
            本套系統采用如下頸處理系統:
            原水——機械過濾器——活性炭過濾器——保安過濾器——進入R0。 ·
            為保障RO系統正常運行,采用過濾和吸附相結合,配以輔助加藥系統及5μm保安過濾器的三級過濾系統。
            一級過濾為機械過濾器,頸處理量為8t/h,濾速為3m/s,濾器內填有精制石英砂,過濾層為: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的濾料,但由于給水中原有的顆粒 (包括粘土、細菌、腐植酸膠殘余有機物等),粒徑在4μm以下,很容易穿過濾層。為能有效地阻止它們穿過濾層,我們來用了注人特效ST絮凝劑來達此目的。通過電子計量泵注人ST后,一些小顆粒的物質就凝聚成大顆粒,進入過濾器時被擄掉,因而通機械機械過濾器的出水保證SDI值在4以下。‘
            二級過濾為活性炭過濾器,主要起吸附余氯、色素及殘余物,使進人RO的水中余氯含量和化學耗氧量(COD)達到膜的允許進水指標。
            三級過濾器為保安過濾器,它實際上是一個5μm的微孔過濾器,是進入RO的最后一道屏障。它既是R0的保安器,也是預處理的晴雨表。至今為止,我公司的保安過濾器還未更換,壓差正常說明配置的機械過濾器、活性炭過濾器作用明顯,也減輕了保安過濾器的負荷。如果保安過濾器進出口壓差超過O.1-0.15MPa,就要更換濾芯,如果濾芯更換頻繁,就說明前端過濾效果不佳。
            該RO裝置投入運行至今,脫鹽宰、回收率氣一直保持在良好的狀態,同時末更換濾芯,也末清洗膜,說明預處理系統是成功的、可靠的。

          3.1.3RO裝置的設計
            產水水質、水量的要求取決于R0元件規格、RO組件的排列及水的利用串。水的回收率一般為60%~75%。
            車輪陰極電泳生產線需要的純水電導率為小于10μs/cm,這是為了保證槽液電導率在工藝范圍內。根據十堰地區水質情況和產水量要求,沙市水處理設備制造廠研制并提供的設備型號為SR082—5,三套組件串聯安裝。要求該設備:脫鹽李為95%似上回收率為75%以上。

          3.1.4制純水工藝
            自來水—----原水泵—----輸送泵--------砂濾-------活性炭濾——---精濾(微孔過濾)——高壓泵-------反滲透裝置——---貯水罐——----轉移泵—---用水點

          3.2設備安裝、調試、生產 
            去年4月15號開始安裝設備,包括設備安裝,泵、管路、閥門安裝,電氣控制安裝,僅用了一周的時間就順利完成了設備安裝,4月22號生產出了合格純水,電導率為2.01μs/cm。 
            經過半年多的生產使用,設備運行正常,己生產合格純水3000多噸,電導率值均在6μs/cm以下,濃水流量為1.6m3/hr,純水流量為6m3/hr,測 原水電導率為200μs/cm,則: 
            脫鹽率R=(Cf-Cp)/Cfx100%=97% 
            回收率Y=Qp/(Qp十Qm)×100%=79% 
            達到設計要求,該設備元器件可靠性高。 

          3.3使用反滲透膜注意事項 
            在生產過程中,發現影響該設備反滲透性能的因素主要有以下方面。 

          3.3.1進水水質 
            進水水質的好壞直接影響反滲透性能,必須十分重稅原水的須處理。在生產中,對砂濾柱活性炭濾柱每周反清洗一次,以保證反滲透膜進行水質達標; 

          3.3.2操作壓力 
            在操作過程中,透水速度隨操作壓力的提高而增加,但壓力提高會使膜受到壓密實的影響而導致透水速變下降,因此操作壓力應在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℃時的透水量為l,但溫度加高,膜會逐漸變軟,使膜受壓密實程度增加,為兼顧二者,使膜能高效率地運行,宜把進水溫度控制在15--35℃。 

          3.3.4膜的清洗 
            由于進水中會有微量的懸浮物、膠體、某些 難溶性鹽和金屬氧化物及細茵等雜質,并由于濃差極化的影響,反滲透裝置經長期使用后,膜易一層沉淀物覆蓋而結垢,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物等污垢 以恢復膜的性能。 

          4 反滲透技術制純水與離子交換法制純; 
            a.產水水質好:反滲透技術是膜分離技術的一種,它不僅可以脫鹽,使電導率達到使用要求,而且可以除去水中的微量有機物及Si02等微粒,而離子交換法對上述微粒去除率很低,因此反滲透法出水水質優于離子交換法出水水質。
            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.操作簡便,工人勞動強度小,清洗周期長,基本無環境污染:工人每天操作反滲透純水設備很輕松,克服了離子交換法生產純水需要大量的酸、堿溶液,保護了工人的身體健康,避免了大量的環境污染。本公司該套設備已順利運行半年多的時間,情況良好,膜管一直沒有清洗。
            d.出水水質穩定:反滲透法制純水基本是物理過程,離子交換法制純水是化學過程。當離子換樹脂中的有效官能團接近枯萎時,水質迅速變差,就需要再生了。而反滲透不存在這個問題,即使運行時間很長,只是產水量下降,水質并無大的變化。當原水電導率升高內,離子交換很快就要再生,但反滲透仍可運行,水質達到標準。如表l,
          隨時間不同,純水電導宰與原水電導率的變化。

          表1

          生產天數  原水電導串(μs/cm)  純水電導率
          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結論
          反滲透技術制純水具有產水水質好,制水成本低,操作簡便,工人勞動強度小,清洗周期長,基本無環境污染和出水水質穩定的優點,該技術我公司車輪涂裝線上的成功應用,填補了東風公司涂裝行業無反滲透系統制純水的空白,該技術已經成熟,值得在涂裝行業推廣應用。

            

           

           

           

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