CN201470315U

CN201470315U - 一种可移动双向流电泳涂料闭路循环超滤装置

Info

Publication number: CN201470315U
Application number: CN2009201927739U
Authority: CN
Inventors: 胡菊祥; 陈红征; 施敏敏
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2019-08-20

Abstract

本实用新型公开了一种可移动双向流电泳涂料闭路循环超滤装置。它利用中空超滤膜高效分离特点，采用内压式、双向切换错流过滤的形式，将电泳涂料中部分水、离子和有机溶剂从电泳涂料中分离出来。分离出来的超滤液用于涂装工件的表面清洗，回收工件在电泳过程中带出的电泳涂料，实现电泳涂料、超滤液、清洗液的闭路循环。为保证超滤膜稳定的透过量，中空超滤膜组件采用内压式结构，一方面，通过变换电泳涂料在中空超滤膜中流动方向，依靠互逆的错流过程清除膜表面的沉淀物和污染物；另一方面，用超滤液对超滤膜进行反冲洗，进一步清洗超滤膜，恢复膜的透过能力。本装置结构简便、分离效率高，使用寿命长，降低成本，减少废水排放，实现清洁生产。

Description

一种可移动双向流电泳涂料闭路循环超滤装置

技术领域

本实用新型涉及中空超滤膜分离技术领域，尤其涉及一种可移动双向流电泳涂料闭路循环超滤装置。

背景技术

电泳涂料超滤是电泳涂装生产工艺中一个很重要过程。一方面，在电泳涂装工艺过程中，电泳涂料槽液的电导率会发生变化，随着溶解性的金属离子的增加，电导率不断提高，电泳工艺不能正常使用，需要利用超滤膜分离技术将高分子涂料及颜料截留，而让槽液中多余的水及其他杂质离子透过、脱除，以延长涂液寿命，提高漆膜的质量。另一方面，电泳处理后的涂件也需要进行清水冲洗，以去除表面多余的涂料。在冲洗后的清洗液中，电泳涂料的含量可达1.0％-1.5％，如果该清洗液不能循环使用，将有大量的涂料粒子进入废水之中，造成巨大的损失，另外往往这些废水带有很重的颜色和很高的CODcr，需要经过复杂的污水处理，才能达标排放，不然会严重污染环境。

本电泳涂料超滤装置是把电泳工艺这两个需要结合起来，实现电泳涂料、超滤液、清洗液闭路循环。(1)利用超滤液对涂装后的工件进行冲洗，收集清洗液，回流到电泳槽液中进行重复使用；(2)根据电导率和涂料浓度的变化，排放适当量的超滤液，补充电泳涂料和去离子水，维护电泳槽液的质量；(3)通过电泳涂料超滤循环，加快电泳槽液的搅动，保证电泳产品的质量；

目前应用的电泳超滤装置，大多采用单一的超滤过程，没有实现闭路循环，清洗工件的电泳涂料难以回收，另外对超滤装置设计也只进行简单的单向错流过程，而且采用的大多是外压式的超滤膜组件，电泳涂料在膜组件中流速较慢，膜的透过通量难以稳定，使用寿命短。本发明克服以上问题，提供了一个很好的解决办法，可以适合种类电泳超滤过程。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术在设计和应用上的不足，提供一种可移动双向流电泳涂料闭路循环超滤装置。

可移动双向流电泳涂料闭路循环超滤装置包括原液进口、原液循环泵、预处理过滤器、第一自动阀、第二自动阀、第三自动阀、第四自动阀，循环流量调节阀、循环回流液出口、超滤液流量调节阀、流量计、超滤液循环槽、冲洗泵、冲洗工件阀门、冲洗超滤膜阀门、工件喷淋头、电控箱、超滤膜组件、预处理过滤器压力表、超滤膜组件进口压力表、反冲洗压力表、超滤膜组件第一原液端口、超滤膜组件第二原液端口、超滤膜组件第一清液出口、超滤膜组件第二清液出口。电泳涂料由原液循环泵增压，经预处理过滤器分别与第一自动阀一端、第三自动阀一端连接，第一自动阀另一端与超滤膜组件第一原液端口、第四自动阀一端连接，第三自动阀另一端与超滤膜组件第二原液端口、第二自动阀一端连接，第二自动阀另一端与第四自动阀另一端、循环流量调节阀一端连接，超滤膜组件第一清液出口、超滤膜组件第二清液出口连接后经超滤液流量调节阀、流量计与超滤液循环槽连接，超滤液循环槽与冲洗泵连接，冲洗泵出口分别与冲洗工件阀门一端、冲洗超滤膜阀门一端连接，冲洗工件阀门另一端与工件喷淋头连接，冲洗超滤膜阀门另一端与超滤膜组件第一清液出口、超滤膜组件第二清液出口连接口连接。

所述的超滤膜组件内装有中空超滤膜，由膜壳形成封闭整体，中空超滤膜是管状结构，在超滤膜壁上密布着大小为＜0.1微米的微孔。

本实用新型一体化设计，可移动，结构紧凑、简洁可靠，自动进行双向流切换，膜通量维护时间长，分离效率高，超滤出液品质好，能耗低。适合于各类电泳涂装工艺，特别对一些小型多品种电泳涂装过程尤其适合。超滤液可以用作工件冲洗，回收电泳涂料，减少废水排放，实现闭路循环，满足企业清洁生产需要。

通过对超滤膜材料的不同选择，本实用新型可用于各种类型的电泳涂料，一次冲洗就可以在清洗液中，回收电泳涂料90％以上。

附图说明

图1是一种可移动双向流电泳涂料闭路循环超滤装置结构示意图；

图2是本实用新型的内压式超滤膜组件示意图；

图3是本实用新型的中空超滤膜丝结构示意图；

图中：原液进口1、原液循环泵2、预处理过滤器3、第一自动阀4、第二自动阀5、第三自动阀6、第四自动阀7，循环流量调节阀8、循环回流液出口9、超滤液流量调节阀10、流量计11、超滤液循环槽12、冲洗泵13、冲洗工件阀门14、冲洗超滤膜阀门15、工件喷淋头16、电控箱17、超滤膜组件18、预处理过滤器压力表19、超滤膜组件进口压力表20、反冲洗压力表21、超滤膜组件第一原液端口22、超滤膜组件第二原液端口23、超滤膜组件第一清液出口24、超滤膜组件第二清液出口25、膜壳26、中空超滤膜27、超滤膜壁28。

具体实施方式

如图1所示，可移动双向流电泳涂料闭路循环超滤装置包括原液进口1、原液循环泵2、预处理过滤器3、第一自动阀4、第二自动阀5、第三自动阀6、第四自动阀7，循环流量调节阀8、循环回流液出口9、超滤液流量调节阀10、流量计11、超滤液循环槽12、冲洗泵13、冲洗工件阀门14、冲洗超滤膜阀门15、工件喷淋头16、电控箱17、超滤膜组件18、预处理过滤器压力表19、超滤膜组件进口压力表20、反冲洗压力表21、超滤膜组件第一原液端口22、超滤膜组件第二原液端口23、超滤膜组件第一清液出口24、超滤膜组件第二清液出口25；电泳涂料由原液循环泵2增压，经预处理过滤器3分别与第一自动阀4一端、第三自动阀6一端连接，第一自动阀4另一端与超滤膜组件第一原液端口22、第四自动阀7一端连接，第三自动阀6另一端与超滤膜组件第二原液端口23、第二自动阀5一端连接，第二自动阀5另一端与第四自动阀7另一端、循环流量调节阀8一端连接，超滤膜组件第一清液出口24、超滤膜组件第二清液出口25连接后经超滤液流量调节阀10、流量计11与、超滤液循环槽12连接，超滤液循环槽12与冲洗泵13连接，冲洗泵13出口分别与冲洗工件阀门14一端、冲洗超滤膜阀门15一端连接，冲洗工件阀门14另一端与工件喷淋头16连接，冲洗超滤膜阀门15另一端与超滤膜组件第一清液出口24、超滤膜组件第二清液出口25连接口连接。

如图2、3所示，超滤膜组件18内装有中空超滤膜27，由膜壳26形成封闭整体，中空超滤膜27是管状结构，在超滤膜壁28上密布着大小为＜0.1微米的微孔。

本实用新型的工作过程为：

(1)、电泳涂料超滤过程主要是：电泳涂料槽液经过循环泵增压后，先经过保安过滤器进行预处理，预处理的过滤精度是50微米左右，再进入超滤膜组件。电泳涂料从超滤膜的一侧进入，从另一侧循环回电泳槽。由于在超滤膜的内外壁存在压力差，水和离子物质可以透过超滤膜，进入膜的外侧，而高分子和颜料物质被超滤膜截留，循环回电泳槽。透过液在超滤液循环槽中收集。调节循环流量调节阀可以提升或降低超滤膜内外侧的压力差，提高压力差可以增加超滤膜的透过量。一般电泳涂料超滤的跨膜压力差是在0.15Mpa以下，电泳涂料在超滤膜孔内的流速是3-4米/秒左右。

为减缓超滤膜组件污染，维护超滤膜组件稳定的透过能力，在超滤过程中采用双向流互逆的错流过程，电泳涂料原液在超滤膜中孔内的流动方向可定时切换，增压有效冲刷，减少弱污染物的沉积，减缓膜透过能力的降低速度。双向流切换周期可以根据实际情况设定，时间设定值可在电控箱内进行调整，可设定每2-3小时切换一次。为实现双向流自动切换，通过电控箱的时间继电器或可编程序控制器，在第一个工作周期内，打开第一自动阀4、第二自动阀5，关闭第三自动阀6、第四自动阀7，电泳涂料从左向右流动；而在第二个工作周期内，打开第三自动阀6、第四自动阀7，关闭第一自动阀5、第二自动阀6，电泳涂料从右向左流动。

(2)、超滤液作为清洗液在电泳工艺中进行闭路循环。收集起来的超滤液经过冲洗泵，对工件进行喷淋清洗，清除工件表面残留的电泳涂料，清洗液流回电泳槽，重新进行电泳处理，从而实现电泳涂料、超滤液、清洗液的闭路循环。整个过程不产生废水，电泳涂料得到回收，省去了用去离子水清洗工件的消耗。

(3)、反冲泵可对超滤膜组件进行反冲洗。在超滤机停用期间或超滤膜透过能力明显降低时，通过反冲泵对超滤膜进行反冲洗，这样可以较好地清除内表面的污染物，恢复超滤膜的透过能力。在超滤膜停用期间，这种反冲洗可以清除膜内表面电泳涂料的沉积，保证超滤膜在下次使用时保持原有的透过能力。一般反冲洗的压力控制在0.20Mpa以下，反冲洗的时间可以在3-5分钟左右。

(4)、超滤液的排放。为了净化电泳槽液，需要适时排放部分有害离子和水，可以通过反冲泵外排部分超滤液形式进行，从而控制电泳涂料槽液的正常电导率在2.5-3.0ms/cm之间。

本实用新型的设计参数的确定：

(1)、原液循环泵和预处理过滤器技术指标的选择。

原液循环泵的流量应该根据超滤透过液的需要量来估算，一定按透过量的10倍来进行计算，泵的扬程一般选定为20米以下，材质要求有一定的防腐能力。

预处理过滤器可以选择袋式过滤器和不锈钢网式过滤器，过滤精度在50微米，约80-150目左右。流量同泵的流量相当，材质要求有一定的防腐能力。

(2)、超滤膜组件的选择要根据电泳涂料的性能，阳极电泳使用的阴离子电泳涂料，阴极电泳使用的是阳离子电泳涂料。如果超滤膜材质对阴阳离子电泳涂料敏感，在选择时，为保证超滤膜组件的使用寿命，阴离子电泳涂应该选用带负电荷的超滤膜材料，阳离子电泳涂料应选择带正电荷的超滤膜材料。由于电泳涂料在中孔流速较快，还有流向的切换和反冲洗，超滤膜的材质要求有一定的强度和抗污染能力。

膜组件过滤精度和规格型号的选择。超滤膜的工作形成是内压式，过滤精度在0.1微米以下。电泳涂料透过量设计一般选择为纯水透过量的10％。例如，一支UF4040的超滤膜，在0.1Mpa压力下，25℃时纯水的透过量是1000L/小时，设计电泳涂料超滤透过量约为100L/H。膜组件型号大小和膜组件支数，根据透过液的需要量进行计算。

一般超滤膜，过滤精度在0.1微米以下，都可以截留涂料高分子和颜料，超滤液中固体含量小于0.3％可以满足工件冲洗的要求。如果涂料是低分子树脂，如三聚氰酰胺树脂，则膜组件需要选用纳滤或反透过膜。

(3)、几个计算冲洗工件需求超滤液量的经验数据。

电泳涂料固体含量C_B为：10-18％；

超滤液固体含量C_P为：0.3％

冲洗后的超滤液固体含量C_R为：1.0-1.5％；

冲洗工作电泳涂料带出量P(mL/dm²)根据实际情况判定，垂直悬挂工件和水平工件数量变化很大，可查一些资料得出或者实验求证。

冲洗工件超滤液用液量D(mL/min)

比值D/P(P为单位时间内工件表面带出电泳涂料量)可以决定电泳涂料理论回收率η/％。一般情况D/P比值在5倍左右，电泳涂料回收率可在80％以上，D/P比在10倍左右，电泳涂料回收率可在90％以上。

Claims

1.一种可移动双向流电泳涂料闭路循环超滤装置，其特征在于包括原液进口(1)、原液循环泵(2)、预处理过滤器(3)、第一自动阀(4)、第二自动阀(5)、第三自动阀(6)、第四自动阀(7)，循环流量调节阀(8)、循环回流液出口(9)、超滤液流量调节阀(10)、流量计(11)、超滤液循环槽(12)、冲洗泵(13)、冲洗工件阀门(14)、冲洗超滤膜阀门(15)、工件喷淋头(16)、电控箱(17)、超滤膜组件(18)、预处理过滤器压力表(19)、超滤膜组件进口压力表(20)、反冲洗压力表(21)、超滤膜组件第一原液端口(22)、超滤膜组件第二原液端口(23)、超滤膜组件第一清液出口(24)、超滤膜组件第二清液出口(25)；原液循环泵(2)经预处理过滤器(3)分别与第一自动阀(4)一端、第三自动阀(6)一端连接，第一自动阀(4)另一端与超滤膜组件第一原液端口(22)、第四自动阀(7)一端连接，第三自动阀(6)另一端与超滤膜组件第二原液端口(23)、第二自动阀(5)一端连接，第二自动阀(5)另一端与第四自动阀(7)另一端、循环流量调节阀(8)一端连接，超滤膜组件第一清液出口(24)、超滤膜组件第二清液出口(25)连接后经超滤液流量调节阀(10)、流量计(11)与超滤液循环槽(12)连接，超滤液循环槽(12)与冲洗泵(13)连接，冲洗泵(13)出口分别与冲洗工件阀门(14)一端、冲洗超滤膜阀门(15)一端连接，冲洗工件阀门(14)另一端与工件喷淋头(16)连接，冲洗超滤膜阀门(15)另一端与超滤膜组件第一清液出口(24)、超滤膜组件第二清液出口(25)连接口连接。

2.根据权利要求1所述的一种可移动双向流电泳涂料闭路循环超滤装置，其特征在于所述的超滤膜组件(18)内装有中空超滤膜(27)，由膜壳(26)形成封闭整体，中空超滤膜(27)是管状结构，在超滤膜壁(28)上密布着大小为＜0.1微米的微孔。