کاربرد سیستم اولترافیلتراسیون (UF) در پوشش‌دهی الکتروفورتیک

پوشش الکتروفورتیک شامل غوطه ور کردن قطعه کار و الکترود مربوطه در رنگ محلول در آب و اعمال جریان الکتریکی است. از طریق عمل فیزیکوشیمیایی ایجاد شده توسط میدان الکتریکی، رزین، رنگدانه ها و پرکننده های موجود در رنگ به طور یکنواخت رسوب کرده و روی سطح قطعه کار (به عنوان یک الکترود عمل می کند) قرار می گیرند تا یک لایه نامحلول در آب تشکیل دهند. سیستم اولترافیلتراسیون (UF) و غشاهای UF نقش مهمی در این فرآیند ایفا می کنند. استفاده و ترویج مناسب فناوری ED-RO می تواند به طور قابل توجهی استفاده از رنگ الکتروفورتیک و منابع آب را افزایش داده و در عین حال تخلیه فاضلاب الکتروفورتیک را به شدت کاهش دهد. استفاده و نگهداری صحیح از تجهیزات UF، راندمان سیستم را به حداکثر می رساند. شستشوی UF پس از الکتروفورتیک، رنگ شناور چسبیده به سطح فیلم را از بین می برد، کیفیت ظاهری را بهبود می بخشد و امکان بازیابی رنگ را فراهم می کند.

1. مروری بر سیستم اولترافیلتراسیون

اولترافیلتراسیون (UF) یک فناوری جداسازی غشایی است که توسط اختلاف فشار در سراسر غشای UF هدایت می شود و بر اساس اصل غربالگری مکانیکی عمل می کند. فشار عملیاتی معمولاً از 0.1 تا 0.6 مگاپاسکال متغیر است، با اندازه منافذ 1 نانومتر تا 0.1 میکرومتر و وزن مولکولی قطع شده 500 تا 1,000,000 دالتون.

در فرآیند UF برای رنگ الکتروفورتیک، هنگامی که رنگ با غشای UF تماس می گیرد، آب و نمک های معدنی عبور می کنند، در حالی که مولکول های رزین و رنگدانه در مایع رنگ باقی می مانند و به حمام الکتروفورتیک بازگردانده می شوند.

2. کاربرد غشاهای UF در پوشش الکتروفورتیک

غشاهای UF تجهیزات کلیدی در خطوط پوشش الکتروفورتیک هستند. عملکردهای اصلی آنها عبارتند از:

• استخراج آب دیونیزه و حلال های رنگ از حمام از طریق UF برای تامین آب شستشو برای قطعات کار الکتروفورتیک.

• شستن رنگ اضافی چسبیده به سطح قطعه کار و بازگرداندن آن به حمام.

مزایا:

• بازیافت رنگ حمل شده بر روی سطوح قطعه کار، دستیابی به گردش حلقه بسته و صرفه جویی ~30٪ در هزینه های تهیه رنگ.

• تخلیه بخشی از نفوذ UF برای حذف یون های ناخالص معرفی شده در طول پوشش، حفظ هدایت حمام و pH در محدوده های مشخص شده.

• استفاده مجدد از نفوذ UF به عنوان آب شستشو به جای آب دیونیزه، تقریباً حذف تخلیه رنگ و کاهش قابل توجه بار تصفیه فاضلاب و آلودگی محیط زیست.

3. اصل عملکرد و شرایط سیستم UF

3.1 اصل UF

UF یون های ناخالص را از حمام الکتروفورتیک حذف می کند و به طور موثر آلاینده های کاتیونی و آنیونی را که در یک حلقه بسته معرفی می شوند، مدیریت می کند و از پایداری رنگ و یکپارچگی فیلم اطمینان حاصل می کند.

UF یک فناوری جداسازی نفوذ غشایی است که محلول ها را تصفیه، جدا یا تغلیظ می کند. این به عنوان یک فرآیند غربالگری بر اساس اندازه منافذ غشا عمل می کند. با هدایت فشار در سراسر غشا، فقط آب، نمک های معدنی و مولکول های کوچک عبور می کنند، در حالی که جامدات معلق، کلوئیدها، پروتئین ها و میکروارگانیسم ها باقی می مانند. UF به طور مداوم تحت فشار کم کار می کند.

تحت اختلاف فشار، مایع حمام از واحد UF عبور می کند. نفوذ به مخزن UF جریان می یابد، با ~30٪ گردش از مخزن کمکی قبل از بازگشت به حمام اصلی. حداقل تغذیه رنگ به سیستم UF باید 10 برابر نرخ نفوذ طراحی باشد، با 20 برابر بهینه.

3.2 مراحل عملکرد و راه اندازی عادی

1. تایید عدم وجود فشار در خطوط خروجی؛ بستن شیرهای تامین رنگ، ورودی/خروجی شستشو و نفوذ به ذخیره سازی.

2. باز کردن گردش رنگ، تخلیه نفوذ و تمام شیرهای ایزوله کننده فشار سنج.

3. باز کردن شیرهای ورودی/خروجی خنک کننده آب بندی شافت پمپ UF (0.2 مگاپاسکال).

4. شروع پمپ تامین رنگ.

5. کمی باز کردن ورودی رنگ برای پر کردن آهسته سیستم.

6. به تدریج شیر ورودی را باز کنید تا فشار پایه به 0.15 مگاپاسکال برسد، سپس پمپ را راه اندازی کنید.

7. شیرهای ورودی و خروجی را تنظیم کنید تا اختلاف فشار به 0.2 مگاپاسکال برسد (ورودی: 0.35 مگاپاسکال، خروجی: 0.15 مگاپاسکال).

8. نشتی غشا را بررسی کنید؛ در صورت نیاز حلقه های O یا ماژول های غشا را تعویض کنید.

9. زمان تخلیه نفوذ باید حداقل 10 دقیقه باشد.

10. شیر نفوذ به ذخیره سازی را باز کنید و شیر تخلیه را ببندید.

3.3 اقدامات احتیاطی در طول عملکرد UF

1. با ماژول های غشا، محفظه ها و لوازم جانبی با احتیاط رفتار کنید تا از آسیب ضربه ای جلوگیری شود.

2. خاموشی های غیرمنتظره (قطع برق و غیره) نباید از 2 ساعت تجاوز کند. در صورت طولانی شدن، غشاها را بلافاصله تمیز کنید تا از رسوب رنگ و گرفتگی جلوگیری شود.

3. تمام پارامترهای سیستم تمیز کردن و الکتروفورز را برای عیب یابی ثبت کنید.

4. اختلاف فشار ورودی-خروجی باید باشد<0.08 مگاپاسکال. در صورت تجاوز، کیسه های فیلتر 25 میکرومتر را تعویض کنید.

5. هرگز سیستم UF را با شیر نفوذ بسته اجرا نکنید.

6. پمپ را با شیر تخلیه باز راه اندازی نکنید تا از آسیب غشا جلوگیری شود.

7. از جریان نفوذ بیش از حد خودداری کنید؛ شیرها را در محدوده های مشخص شده تنظیم کنید.

8. حداقل انتقال مواد شیمیایی از پیش تصفیه. شستشوی نهایی قبل از الکتروفورز باید هدایت قطره ای داشته باشد<10 میکرو زیمنس بر سانتی متر.

شستشوی UF پس از الکتروفورتیک، رنگ شناور را از بین می برد، ظاهر را بهبود می بخشد و رنگ را بازیابی می کند. تجهیزات مشابه سیستم های شستشوی آب پس از فسفاته کردن است. شستشوی نهایی با آب خالص، یون های ناخالص را از بین می برد تا از نقص آلودگی جلوگیری شود. برای جلوگیری از علائم جریان ثانویه در شکاف ها به دلیل شستشوی ناکافی، شستشوی غوطه وری کامل مورد نیاز است.

شستشوی UF معمولاً از 2 تا 3 مرحله برای کاهش حمل رنگ استفاده می کند. به عنوان مثال:

• مساحت سطح خودرو: 80 تا 100 متر مربع

• حمل رنگ در هر خودرو: 7 تا 10 لیتر (20٪ جامد)

• شستشوی اول: 4 تا 5٪ جامدات → شستشوی دوم:<1%

• نفوذ UF تازه:<0.5٪ جامدات

با ED-RO (UF + اسمز معکوس)، نفوذ تصفیه شده جایگزین آب دیونیزه برای شستشوی نهایی می شود، و به حلقه بسته واقعی پس از شستشو دست می یابد، که به شدت فاضلاب را کاهش می دهد و استفاده از رنگ را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد.

نفوذ UF حاوی آب و حلال های رنگ است. در شستشو استفاده می شود، این سیستم حلقه بسته، از دست رفتن رنگ را جبران می کند و هدایت حمام را کاهش می دهد.

4. فرآیند و مراحل تمیز کردن تجهیزات UF

محلول تمیز کننده: تمیز کننده غلیظ: آب خالص = 1:99، دمای 38 تا 43 درجه سانتیگراد، pH 2.0 تا 2.2. با توجه به ویسکوزیته بالا، آب خالص را در مخزن تمیز کننده با استفاده از پمپ به گردش درآورید تا >32 درجه سانتیگراد، تمیز کننده اضافه کنید، به 35 درجه سانتیگراد بچرخانید، سپس pH را با HCl به 2.0 تنظیم کنید. شیرهای تمیز کننده را برای تمیز کردن هسته غشا باز کنید، pH را ≥2.2 حفظ کنید.

رعایت دقیق فرآیند ضروری است. پس از استفاده طولانی مدت، ممکن است خرابی غشای UF رخ دهد: گرفتگی کیسه فیلتر، جریان/اختلاف فشار ناکافی. تمیز کردن را طبق SOP پیگیری کنید تا مشکلات را شناسایی و حل کنید، فرآیند را بهینه کنید و کیفیت را بهبود بخشید.

4.1 اقدامات احتیاطی

1. هنگامی که جریان نفوذ به 70٪ از حالت عادی کاهش یافت، تمیز کنید؛ تاخیرها باعث گرفتگی برگشت ناپذیر می شوند.

2. فیلتر پیش فیلتر دقیق (25 میکرومتر) از گرفتگی غشا جلوگیری می کند. کیسه ها را طبق SOP تعویض کنید و فیلتر/لوله کشی را به طور منظم تمیز کنید.

3. بلافاصله پس از خاموشی های غیرمنتظره تمیز کنید تا از مسدود شدن غشا جلوگیری شود.

4. کاملاً طبق SOP عمل کنید؛ تمام پارامترهای UF را ثبت کنید.

4.2 مراحل تمیز کردن

1. شیرهای ورودی/خروجی رنگ ماژول UF هدف را ببندید.

2. رنگ را به طور کامل از ماژول تخلیه کنید.

3. شیرهای ورودی/خروجی پمپ تمیز کننده را باز کنید.

4. شیرهای ورودی/خروجی تمیز کننده اصلی را به لوله های غشا باز کنید.

5. شیرهای ورودی/خروجی تمیز کننده ماژول هدف را باز کنید.

6. پمپ تمیز کننده را راه اندازی کنید.

7. PREV: تأثیر آسترهای رنگی مختلف از سیستم‌های رنگی ناهمگن بر تطابق رنگ رویه
   NEXT: عوامل کلیدی مؤثر بر قدرت پرتاب بالا در پوشش‌های الکتروفورز