前言
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，用戶對(duì)涂裝質(zhì)量的要求不斷提高，陽極電泳漆得到廣泛的應(yīng)用，為了提高車輪產(chǎn)品的質(zhì)量，加強(qiáng)市場(chǎng)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(diào)——磷化——自來水洗——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)過程中，陽極液循環(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)備的主要工藝過程為；原水—---預(yù)濾——陽離子交換——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)堿類化學(xué)藥品，使用過程中容易引發(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,后來經(jīng)過仔細(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，基本無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。近年來杭州及沙市等一些單位正在加快開發(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)簡介
2.1反滲透技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
在國外，早在40年代就已經(jīng)開始了反滲透技術(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水而不能透過溶質(zhì)的半透膜隔開，淡水會(huì)自然地透過半透膜至鹽水一側(cè)(見圖la)，這種現(xiàn)象稱為滲透。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(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。反滲透法分離過程不需加熱，沒有相變，具有耗能少，設(shè)備體積小，操作簡單，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)(簡稱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)的過濾系統(tǒng)，RO膜可阻擋所有溶質(zhì)與無機(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)過隔網(wǎng)層時(shí)，在外界壓力下，一部分水通過膜的孔，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期的運(yùn)行，對(duì)原水進(jìn)行適當(dāng)?shù)捻毺幚硎潜匾摹１M管城市自來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)械過濾器——活性炭過濾器——保安過濾器——進(jìn)入R0。 ·
為保障RO系統(tǒng)正常運(yùn)行，采用過濾和吸附相結(jié)合，配以輔助加藥系統(tǒng)及5μm保安過濾器的三級(jí)過濾系統(tǒng)。
一級(jí)過濾為機(jī)械過濾器，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(dá)此目的。通過電子計(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)入過濾器時(shí)被擄掉，因而通機(jī)械機(jī)械過濾器的出水保證SDI值在4以下。‘
二級(jí)過濾為活性炭過濾器，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)過濾器為保安過濾器，它實(shí)際上是一個(gè)5μm的微孔過濾器，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，我公司的保安過濾器還未更換，壓差正常說明配置的機(jī)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(fù)荷。如果保安過濾器進(jìn)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(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(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)開始安裝設(shè)備，包括設(shè)備安裝,泵、管路、閥門安裝，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．操作簡便，工人勞動(dòng)強(qiáng)度小，清洗周期長，基本無環(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程，離子交換法制純水是化學(xué)過程。當(dāng)離子換樹脂中的有效官能團(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)問題，即使運(yùn)行時(shí)間很長，只是產(chǎn)水量下降，水質(zhì)并無大的變化。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，操作簡便，工人勞動(dòng)強(qiáng)度小，清洗周期長，基本無環(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。
