CN111056658A - 一种电泳废水的回用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电泳废水的回用方法，该方法包括以下步骤：步骤一、把电泳废水通过过滤器进行过滤；步骤二、将过滤后的电泳废水通过反渗透系统进行反渗透处理，反渗透处理后的渗透液作为回用水回用至电泳涂漆涂件的末端冲洗用水，反渗透处理后的浓缩液回用至电泳槽；步骤三、所述电泳槽内的溶液通过电泳漆精制系统进行过滤、精制和回用。本发明的一种电泳废水的回用方法可以全部回收电泳废水里的涂料，全部的废水回收后得到纯净水，可以为镀件最后一道工艺的清洗用水，没有污水排放，全部废水构成闭路循环，既节省成本，又减少环境污染。

Description

一种电泳废水的回用方法
技术领域
本发明涉及废水回用领域，尤其涉及一种电泳废水的回用方法。
背景技术
电泳是涂装金属工件最有效的方法之一。电泳涂装是将具有导电性的被涂物浸在装满水稀释的浓度比较低的电泳涂料槽中作为阳极(或阴极)，在槽中另设置与其对应的阴极(或阳极)，在两极间接通直流电一段时间后，在被涂物表面沉积出均匀细密、不被水溶解涂膜的一种特殊的涂装方法。电泳涂料及涂装法在20世纪60年代后获得工业应用，采用电泳涂料可以进行全封闭循环系统运行，涂料利用率可达95％左右。电泳涂料以水溶性或水分散性离子型聚合物为成膜物，被涂工件可以是阳极也可以作为阴极。
随着电泳漆产业的迅速发展，也给环境保护带来了难题，在电泳漆电镀部件的生产过程中，需要先用水冲洗镀件的表面，再用纯水冲洗一次，这样可以把镀件表面清洗干净，然后进行下一道电镀，这样才可以保证生产的另部件表面光滑美观。在用水和纯水冲洗镀件的时候，就产生了含有电泳涂料的废水，如果把这些废水排放在下水道，就给环境带来污染，同时也浪费了电泳涂料。因此，需要设计一种电泳废水的回用方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，本发明提供一种电泳废水的回用方法。
本发明通过下述方案实现：
一种电泳废水的回用方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、把电泳废水通过过滤器进行过滤；
步骤二、将过滤后的电泳废水通过反渗透系统进行反渗透处理，反渗透处理后的渗透液作为回用水回用至电泳涂漆涂件的末端冲洗用水，反渗透处理后的浓缩液回用至电泳槽；
步骤三、所述电泳槽内的溶液通过电泳漆精制系统进行过滤、精制和回用。
所述电泳废水中各项污染物的参数为：游离氯小于0.1mg/L、铁含量小于0.1mg/L、浊度小于1NTU、电导率小于3200μS/cm、pH值为4-11；
反渗透处理后渗透液中各项污染物的参数为：游离氯和铁不得检出、浊度小于0.001NTU、电导率小于200μS/cm、pH值为5-9。
在步骤一中，所述过滤器采用聚丙烯材质滤芯，孔径为5mm。
在步骤二中，所述反渗透系统所采用的半透膜为改性聚酰胺反渗透膜。
所述改性聚氨酯反渗透膜的制备方法为：
A、配制20mg/mL的间苯二胺溶液作为水相溶液，配制1mg/mL的均苯三甲酰氯溶液作为油相溶液；
B、在所述油相溶液中加入改性分子筛，用超声波辅助分散1小时得到改性分子筛油相溶液，所述改性分子筛油相溶液的改性分子筛浓度为1mg/mL；
C、将聚砜底膜贴于玻璃板上，在所述水相溶液中浸泡10min，取出后除去表面多余的水相溶液，再将其浸入到改性分子筛油相溶液中，使间苯二胺和均苯三甲酰氯在聚砜底膜上进行界面聚合形成聚酰胺复合层，反应1min后取出，静置2min后再放入烘箱中，在60℃下烘烤20min，取出后即得改性聚氨酯反渗透膜。
在步骤B中，所述超声波辅助的超声波频率为20～30kHz，超声波声能密度为0.05-0.08W/cm2。
所述改性分子筛的制备方法为：以质量份计，在40份4-甲基-2-戊酮中加入3份双酚A型环氧树脂并用超声波辅助分散0.5小时，再加入1份分子筛和0.08份的二水氯化亚锡，继续用超声波辅助分散0.5小时；
在140℃下冷凝回流3h，同时不断搅拌反应物，反应结束后取出产物并离心，再用乙醇和去离子水分别清洗3次，最后在100℃下烘干，即可获得改性分子筛。
在步骤三中，所述电泳漆精制系统包括增压泵、精密过滤器和阳离子交换器，所述电泳槽内的溶液由次增压泵加压后依次通过精密过滤器和阳离子交换器进行过滤和精制，然后回流至电泳槽内。
所述阳离子交换器的树脂为大孔型阳离子交换树脂。
本发明的有益效果为：本发明的一种电泳废水的回用方法可以全部回收电泳废水里的涂料，全部的废水回收后得到纯净水，可以为镀件最后一道工艺的清洗用水，没有污水排放，全部废水构成闭路循环，既节省成本，又减少环境污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明：
一种电泳废水的回用方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、把电泳废水通过过滤器进行过滤；在步骤一中，所述过滤器采用聚丙烯材质滤芯，孔径为5mm。
步骤二、将过滤后的电泳废水通过反渗透系统进行反渗透处理，反渗透处理后的渗透液作为回用水回用至电泳涂漆涂件的末端冲洗用水，反渗透处理后的浓缩液回用至电泳槽；在步骤二中，所述反渗透系统所采用的半透膜为改性聚酰胺反渗透膜。
步骤三、所述电泳槽内的溶液通过电泳漆精制系统进行过滤、精制和回用。
所述电泳废水中各项污染物的参数为：游离氯小于0.1mg/L、铁含量小于0.1mg/L、浊度小于1NTU、电导率小于3200μS/cm、pH值为4-11；反渗透处理后渗透液中各项污染物的参数为：游离氯和铁不得检出、浊度小于0.001NTU、电导率小于200μS/cm、pH值为5-9。
本申请一种电泳废水的回用方法的工作过程简述如下：
电泳废水用增压泵取出来经过滤器过滤，除掉废水里的杂质，再通过高压泵加压后送至反渗透装置，在压力驱动下，水分子透过改性聚酰胺反渗透膜，变成了纯净水，涂料因为分子量大就被留在原液里，浓度变得更浓，被浓缩以后涂料溶液返回到电泳槽里继续使用，由于在浓缩的过程里，没有发生化学变化，因此，涂料的结构没有改变，溶液里也没有产生新的化学物质，所以，浓缩液返回电泳槽再使用，对涂件的质量没有影响。同时，反渗透处理后的渗透液(纯净水)，作为清洗槽的补充水，也可以保证了涂件的清洗质量
本实施例中，电泳废水在实际运行时有2台水泵在工作，一是增加泵，型号为CHL2-20，功率为0.37kW；二是高压泵，型号为CDL1-300，功率为1.5kW，2台泵总功率为1.87kW，1h可处理1m3水。因此，处理每吨水能耗为1.87kWh。处理1吨水可以得到0.5吨的电泳漆浓缩回收液，水利用率达到100％，回收后的电泳漆完全符合电解槽中电泳漆的纯度要求，使用电泳废水回收的涂料约占使用涂料的30％，既节省成本，又减少环境污染，没有污水排放。回收后水质完全符合清洗，冲洗水的指标要求。该装置运行费用主要由电费、设备折旧、清洗药剂三部分组成，相关费用总计约为102元/d；所节约的电泳漆及废水回用所产生的效益约为1224元/d，故该装置按300d/a工作量，其每年可节约33.7万元。
所述改性聚氨酯反渗透膜的制备方法为：
A、配制20mg/mL的间苯二胺溶液作为水相溶液，配制1mg/mL的均苯三甲酰氯溶液作为油相溶液；
B、在所述油相溶液中加入改性分子筛，用超声波辅助分散1小时得到改性分子筛油相溶液，所述改性分子筛油相溶液的改性分子筛浓度为1mg/mL；
C、将聚砜底膜贴于玻璃板上，在所述水相溶液中浸泡10min，取出后除去表面多余的水相溶液，再将其浸入到改性分子筛油相溶液中，使间苯二胺和均苯三甲酰氯在聚砜底膜上进行界面聚合形成聚酰胺复合层，反应1min后取出，静置2min后再放入烘箱中，在60℃下烘烤20min，取出后即得改性聚氨酯反渗透膜。
在步骤B中，所述超声波辅助的超声波频率为20～30kHz，超声波声能密度为0.05-0.08W/cm2。
本申请反渗透膜制备的原理和方法为：用双酚A型环氧树脂作为改性剂，以氯化亚锡作为催化剂，通过环氧基团与硅醇键的开环反应，对分子筛纳米颗粒表面进行改性，接枝有机短链，并将其添加到PA层中制备改性聚氨酯反渗透膜。
所述改性分子筛的制备方法为：以质量份计，在40份4-甲基-2-戊酮中加入3份双酚A型环氧树脂并用超声波辅助分散0.5小时，再加入1份分子筛和0.08份的二水氯化亚锡，继续用超声波辅助分散0.5小时；
在140℃下冷凝回流3h，同时不断搅拌反应物，反应结束后取出产物并离心，再用乙醇和去离子水分别清洗3次，最后在100℃下烘干，即可获得改性分子筛。
分子筛改性的基本原理为：以氯化亚锡为催化剂，双酚A型环氧树脂中的环氧基团与分子筛表面硅醇键的羟基进行亲核加成，发生开环反应，硅醇键中的H转移到环氧基团上变成—OH，环的另一端则直接与分子筛相连，从而有效地在分子筛表面接枝有机短链。
在步骤三中，所述电泳漆精制系统包括增压泵、精密过滤器和阳离子交换器，所述电泳槽内的溶液由次增压泵加压后依次通过精密过滤器和阳离子交换器进行过滤和精制，然后回流至电泳槽内。所述阳离子交换器的树脂为大孔型阳离子交换树脂。大孔型阳离子交换树脂可以耐电泳漆的污染，又可以把金属离子除掉。在处理含铝离子和铁离子时，由于三价离子难以再生，通常采用定期更换离子交换树脂的方法，来保证电泳漆的精制效果。精密过滤器的过滤效果好于过滤器。
目前，国内主要采用超滤装置来处理电泳废水，由于超滤膜的孔径不均匀，电泳漆可穿过较大的孔进入纯水一侧，从而引导起电泳漆的流失，并且使回收的纯水不够纯净，作为纯净水冲洗镀件时，引起镀件的质量不够高。本申请可以把电泳废水中的电泳漆全部回收，并且所得到的纯水纯度也高，冲洗镀件表面可以保证干净，提高镀件的质量。
本申请反渗透系统所采用的半透膜要求既可使涂料全部穿过，又能将溶液里的杂质除掉，确保反渗透系统正常稳定地运行。本实施例中选择改性聚酰胺反渗透膜，不但耐电泳漆污染，还容易清洗。分子筛表面经过接枝改性后吗，在聚酰胺基质中的分散性提高，同时由于有机短链的存在，分子筛与聚酰胺基质之间的相容性和相互作用也得到了较大改善，减少了界面的非选择性缺陷；但是改性前后分子筛的晶体结构均未发生变化，将改性后的分子筛添加到聚酰胺层中后，仍然具有分子筛的孔道筛分效应。因此本申请的改性聚酰胺反渗透膜将改性后的分子筛添加到聚酰胺层中，膜通量为38.72L/(m2·h)，约为普通聚酰胺膜的1.5倍，同时改性聚酰胺反渗透膜的截留率也有提高，膜分离性能的提高是由皮层结构的变化所引起的，即分子筛与PA相容性以及分子筛分散性的改善。
在实际应用中，还需要对反渗透膜进行反冲洗，本实施例中采用碱性药剂，由水泵加压后进行循环清洗的时间约2～4h。为防止电泳漆清洗时损失，清洗前须用纯化水将反渗透回收装置内的电泳漆冲洗回流到电泳槽中。
尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种电泳废水的回用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、把电泳废水通过过滤器进行过滤；
步骤二、将过滤后的电泳废水通过反渗透系统进行反渗透处理，反渗透处理后的渗透液作为回用水回用至电泳涂漆涂件的末端冲洗用水，反渗透处理后的浓缩液回用至电泳槽；
步骤三、所述电泳槽内的溶液通过电泳漆精制系统进行过滤、精制和回用。
2.根据权利要求1所述的一种电泳废水的回用方法，其特征在于，所述电泳废水中各项污染物的参数为：游离氯小于0.1mg/L、铁含量小于0.1mg/L、浊度小于1NTU、电导率小于3200μS/cm、pH值为4-11；
反渗透处理后渗透液中各项污染物的参数为：游离氯和铁不得检出、浊度小于0.001NTU、电导率小于200μS/cm、pH值为5-9。
3.根据权利要求1所述的一种电泳废水的回用方法，其特征在于：在步骤一中，所述过滤器采用聚丙烯材质滤芯，孔径为5mm。
4.根据权利要求1所述的一种电泳废水的回用方法，其特征在于：在步骤二中，所述反渗透系统所采用的半透膜为改性聚酰胺反渗透膜。
5.根据权利要求4所述的一种电泳废水的回用方法，其特征在于，所述改性聚氨酯反渗透膜的制备方法为：
A、配制20mg/mL的间苯二胺溶液作为水相溶液，配制1mg/mL的均苯三甲酰氯溶液作为油相溶液；
B、在所述油相溶液中加入改性分子筛，用超声波辅助分散1小时得到改性分子筛油相溶液，所述改性分子筛油相溶液的改性分子筛浓度为1mg/mL；
C、将聚砜底膜贴于玻璃板上，在所述水相溶液中浸泡10min，取出后除去表面多余的水相溶液，再将其浸入到改性分子筛油相溶液中，使间苯二胺和均苯三甲酰氯在聚砜底膜上进行界面聚合形成聚酰胺复合层，反应1min后取出，静置2min后再放入烘箱中，在60℃下烘烤20min，取出后即得改性聚氨酯反渗透膜。
6.根据权利要求5所述的一种电泳废水的回用方法，其特征在于：在步骤B中，所述超声波辅助的超声波频率为20～30kHz，超声波声能密度为0.05-0.08W/cm2。
7.根据权利要求5所述的一种电泳废水的回用方法，其特征在于，所述改性分子筛的制备方法为：以质量份计，在40份4-甲基-2-戊酮中加入3份双酚A型环氧树脂并用超声波辅助分散0.5小时，再加入1份分子筛和0.08份的二水氯化亚锡，继续用超声波辅助分散0.5小时；
在140℃下冷凝回流3h，同时不断搅拌反应物，反应结束后取出产物并离心，再用乙醇和去离子水分别清洗3次，最后在100℃下烘干，即可获得改性分子筛。
8.根据权利要求1所述的一种电泳废水的回用方法，其特征在于：在步骤三中，所述电泳漆精制系统包括增压泵、精密过滤器和阳离子交换器，所述电泳槽内的溶液由次增压泵加压后依次通过精密过滤器和阳离子交换器进行过滤和精制，然后回流至电泳槽内。
9.根据权利要求8所述的一种电泳废水的回用方法，其特征在于：所述阳离子交换器的树脂为大孔型阳离子交换树脂。
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