反滲透技術在車輪塗裝線上的應用

前言
　　随著汽車工業的發展，用戶對塗裝質量的要求不斷提高，陽極電泳漆得到廣泛的應用，爲瞭提高車輪産品的質量，加強市場競争力，我公司決定将一條陽極電泳改造爲陰極電泳，其工藝流程爲脫脂——水洗——表調——磷化——自來水洗——循環純水洗——幹淨純水洗——陰極電泳——幹淨超濾液洗——循環超濾液洗——循環超濾液洗——幹淨純水洗—烘幹。從以上工藝過程可以看出，在陰極電泳前後都有幹淨純水清洗，同時，在生産過程中，陽極液循環系統、後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爲；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産出陰極電泳所需質量的純水(電導率小於10μs／cm)，但該套設備占地面積大，操作複雜，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,後來經過仔細調研，我們獲知一種新的技術出現瞭：用反滲透技術(R0)生産純水具有設備結構緊湊，占地面積小，單位體積産水量高，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，爲瞭推廣應用新技術，我公司決定採用此項新技術：

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年代就已經開始瞭反滲透技術的研究，從試驗到生産，主要用於海水談化、純水制備等領域，到80年代随著陰極電泳技術的應用，反滲透技術在塗裝領域得到廣泛應用。在國内，由於起步較晚，因而使得反滲透技術在塗裝生産中的應用受到限制
，目前塗裝生産所用的純水絕大多數都還是離子交換法生産的。

2．2反滲透基本原理及特點
　　将淡水和鹽水用一種隻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)，這種現象稱爲滲透。當滲透進行到鹽水一側的液面達到某一高度而産生壓力H，從而抑制瞭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稱爲滲透壓,在這種情況下，如果在鹽水一側例加上一個大於滲透壓的壓力，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)，這一現象稱爲反滲透(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，就可使用大於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範圍。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，适應性強，應用範圍廣等優點，已成爲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於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，海水及苦鹹水談化，家庭飲用水及工業用純水之制造，都逐步採用瞭反滲透。

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，将反滲透膜、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，滲透到導流層内，再順導流層水道，流到中心管的排孔，經中心管流出，剩餘部分(濃水)從隔網另一端排出。而将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爲第二個元件的進水，第二個元件的出水作爲第三個元件的進水……，直至最後濃水排出組件：将數個組件串、並聯組合，配以必要的管線和儀表即形成裝置。

3設備選型、安裝調試及試生産
3．1設備選型
3．1．1R0系統設計思路
　　制取電泳塗裝用純水的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，須處理部分採用國産設備，反滲透元件及高壓泵、監測儀表等採用進口、國内組裝，在設備上以RO單元爲主，将工藝、機械、電器控制合成一體，電器儀表以手動控制爲主，配有适當的自動保護裝置。

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，對原水進行适當的須處理是必要的。盡管城市自來水在人們眼中似乎是幹淨純潔的，但不經處理，遠遠達不到R0的進水指标。不論肋膜本身如何完美；如果沒有預處理或預處理不合适，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瞭美國DOW化學公司Filmetec膜，型号BW30—365，其進水要求如下：
進水溫度：≤45℃；PH值：2—11；遊離氯：＜0．1mg/L；污染指數：SDl≤4；濁度：＜1NTV。
　　預處理的目的是将原水處理成符合RO單元進水要求的水，否則RO膜會快速衰退或損壞。
　　本套系統採用如下頸處理系統：
　　原水——機械過濾器——活性炭過濾器——保安過濾器——進入R0。 ·
　　爲保障RO系統正常運行，採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。
　　一級過濾爲機械過濾器，頸處理量爲8t／h，濾速爲3m/s，濾器内填有精制石英砂，過濾層爲：2O-40目，支撐層分别爲20-10目等
，6-8目等，盡管濾器選用瞭比較細的濾料，但由於給水中原有的顆粒 (包括粘土、細菌、腐植酸膠殘餘有機物等)，粒徑在4μm以下，很容易穿過濾層。爲能有效地阻止它們穿過濾層，我們來用瞭注人特效ST絮凝劑來達此目的。通過電子計量泵注人ST後，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。‘
　　二級過濾爲活性炭過濾器，主要起吸附餘氯、色素及殘餘物，使進人RO的水中餘氯含量和化學耗氧量(COD)達到膜的允許進水指标。
　　三級過濾器爲保安過濾器，它實際上是一個5μm的微孔過濾器，是進入RO的最後一道屏障。它既是R0的保安器，也是預處理的晴雨表。至今爲止，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，也減輕瞭保安過濾器的負荷。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态，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
　　産水水質、水量的要求取決於R0元件規格、RO組件的排列及水的利用串。水的回收率一般爲60％～75％。
　　車輪陰極電泳生産線需要的純水電導率爲小於10μs／cm，這是爲瞭保證槽液電導率在工藝範圍内。根據十堰地區水質情況和産水量要求，沙市水處理設備制造廠研制並提供的設備型号爲SR082—5，三套組件串聯安裝。要求該設備：脫鹽李爲95％似上回收率爲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、生産 
　　去年4月15号開始安裝設備，包括設備安裝,泵、管路、閥門安裝，電氣控制安裝，僅用瞭一周的時間就順利完成瞭設備安裝，4月22号生産出瞭合格純水，電導率爲2．01μs／cm。 
　　經過半年多的生産使用，設備運行正常，己生産合格純水3000多噸，電導率值均在6μs／cm以下
，濃水流量爲1．6m³／hr，純水流量爲6m³／hr，測 原水電導率爲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 
　　在生産過程中，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
。在生産中，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标； 

3．3．2操作壓力 
　　在操作過程中，透水速度随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緻透水速變下降，因此操作壓力應在0．8-1.5MPa爲最佳。
3．3．3溫度膜的透水速度随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℃時的透水量爲l，但溫度加高，膜會逐漸變軟，使膜受壓密實程度增加，爲兼顧二者，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 
　　由於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，並由於濃差極化的影響，反滲透裝置經長期使用後，膜易一層沉澱物覆蓋而結垢，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 以恢複膜的性能。 

4　反滲透技術制純水與離子交換法制純； 
　　a．産水水質好：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於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爲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，克服瞭離子交換法生産純水需要大量的酸、堿溶液，保護瞭工人的身體健康，避免瞭大量的環境污染。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，就需要再生瞭。而反滲透不存在這個問題，即使運行時間很長，隻是産水量下降，水質並無大的變化。當原水電導率升高内，離子交換很快就要再生，但反滲透仍可運行，水質達到标準。如表l，
随時間不同，純水電導宰與原水電導率的變化。

表1

5結論
反滲透技術制純水具有産水水質好，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，該技術我公司車輪塗裝線上的成功應用，填補瞭東風公司塗裝行業無反滲透系統制純水的空白，該技術已經成熟，值得在塗裝行業推廣應用。