反渗透技术在车轮涂装线上的应用

前言
　　随着汽车工业的发展，用户对涂装质量的要求不断提高，阳极电泳漆得到广泛的应用，为了提高车轮产品的质量，加强市场竞争力，我公司决定将一条阳极电泳改造为阴极电泳，其工艺流程为脱脂——水洗——表调——磷化——自来水洗——循环纯水洗——干净纯水洗——阴极电泳——干净超滤液洗——循环超滤液洗——循环超滤液洗——干净纯水洗—烘干。从以上工艺过程可以看出，在阴极电泳前后都有干净纯水清洗，同时，在生产过程中，阳极液循环系统、后水洗系统和调漆系统，也要用大量的纯水，因此纯水设备是必不可少的。在初始进行工艺设计时纯水设备是选用离子交换设备，这套设备的主要工艺过程为；原水—---预滤——阳离子交换——阴离子交换——混合离子交换——贮水箱——用水点，这套设备虽然也能生产出阴极电泳所需质量的纯水(电导率小于10μs／cm)，但该套设备占地面积大，操作复杂，再生次数频繁(正用时1—2天就要再生一次)，再生剂(Na0H、HCL等)耗量大，工人劳动强度大，同时再生剂是种强酸强碱类化学药品，使用过程中容易引发安全事故，另一方面，再生时需要用大量的冲洗水，既浪费水资源，又造成环境污染。因此制水成本一直居高不下,后来经过仔细调研，我们获知一种新的技术出现了：用反渗透技术(R0)生产纯水具有设备结构紧凑，占地面积小，单位体积产水量高，基本无环境污染等优点。近年来杭州及沙市等一些单位正在加快开发，为了推广应用新技术，我公司决定采用此项新技术：

2反渗透技术简介
2.1反渗透技术应用现状
　　在国外，早在40年代就已经开始了反渗透技术的研究，从试验到生产，主要用于海水谈化、纯水制备等领域，到80年代随着阴极电泳技术的应用，反渗透技术在涂装领域得到广泛应用。在国内，由于起步较晚，因而使得反渗透技术在涂装生产中的应用受到限制，目前涂装生产所用的纯水绝大多数都还是离子交换法生产的。

2．2反渗透基本原理及特点
　　将淡水和盐水用一种只能透过水而不能透过溶质的半透膜隔开，淡水会自然地透过半透膜至盐水一侧(见图la)，这种现象称为渗透。当渗透进行到盐水一侧的液面达到某一高度而产生压力H，从而抑制了淡水进一步向盐水一侧渗透，渗透的自然趋势被压力H所抵消而达到平衡，这一平衡压力H称为渗透压,在这种情况下，如果在盐水一侧例加上一个大于渗透压的压力，盐水中的水份就会从盐水一侧透过半透膜至淡水一侧(盐水一侧浓度就增大，即浓缩)，这一现象称为反渗透(见图1b)。
　　
　　反渗透是用足够的压力使溶液中溶剂(一般常指水)通过反渗透膜而分离出来，它和自然渗透方向相反。根据各种物料的不同渗透压，就可使用大于渗透压的反渗透法进行分离、提纯和浓缩。
　　反渗透膜的主要分离对象是分离溶液中的离子范围。反渗透法分离过程不需加热，没有相变，具有耗能少，设备体积小，操作简单，适应性强，应用范围广等优点，已成为重要的水处理手段之一。
　　反渗透膜分离技术(简称R0技术)是一种时新又实用的水处理技术，反渗透是目前最微细的过滤系统，RO膜可阻挡所有溶质与无机分子及任何分子量大于lOO的有机物，水分子可自由通过R0膜而纯化，溶盐之脱盐率可达95％，甚至达99％。因而反渗透的应用相当广泛，海水及苦咸水谈化，家庭饮用水及工业用纯水之制造，都逐步采用了反渗透。

2．3结构
　　反渗透装置是由卷式膜组件组成的，卷式膜组件是由卷式膜元件组成的，卷式膜元件是根据反渗透法原理，将反渗透膜、导流层、隔网按一定排列粘合及卷制在有排孔的中心管上，形成元件。原水从元件一端进入隔网层，在经过隔网层时，在外界压力下，一部分水通过膜的孔，渗透到导流层内，再顺导流层水道，流到中心管的排孔，经中心管流出，剩余部分(浓水)从隔网另一端排出。而将一个或数个反渗透元件装在耐压容器中即形成组件。工作时，原水从一端流人组件，依次逐个流经各个元件。原水全部进入第一个元件，第一个元件的出水作为第二个元件的进水，第二个元件的出水作为第三个元件的进水……，直至最后浓水排出组件：将数个组件串、并联组合，配以必要的管线和仪表即形成装置。

3设备选型、安装调试及试生产
3．1设备选型
3．1．1R0系统设计思路
　　制取电泳涂装用纯水的R0系统，主要由预处理系统和R0脱盐装置两大部分组成：根据我国现有设备及质量技术水平，结合我公司实际情况，须处理部分采用国产设备，反渗透元件及高压泵、监测仪表等采用进口、国内组装，在设备上以RO单元为主，将工艺、机械、电器控制合成一体，电器仪表以手动控制为主，配有适当的自动保护装置。

3．1．2颈处理系统
　　R0膜要保持良好的工作性能和可靠长期的运行，对原水进行适当的须处理是必要的。尽管城市自来水在人们眼中似乎是干净纯洁的，但不经处理，远远达不到R0的进水指标。不论肋膜本身如何完美；如果没有预处理或预处理不合适，就会严重影响设备的运行。
　　针对我公司R0系统，沙市水处理设备制造厂选用了美国DOW化学公司Filmetec膜，型号BW30—365，其进水要求如下：
进水温度：≤45℃；PH值：2—11；游离氯：＜0．1mg/L；污染指数：SDl≤4；浊度：＜1NTV。
　　预处理的目的是将原水处理成符合RO单元进水要求的水，否则RO膜会快速衰退或损坏。
　　本套系统采用如下颈处理系统：
　　原水——机械过滤器——活性炭过滤器——保安过滤器——进入R0。 ·
　　为保障RO系统正常运行，采用过滤和吸附相结合，配以辅助加药系统及5μm保安过滤器的三级过滤系统。
　　一级过滤为机械过滤器，颈处理量为8t／h，滤速为3m/s，滤器内填有精制石英砂，过滤层为：2O-40目，支撑层分别为20-10目等，6-8目等，尽管滤器选用了比较细的滤料，但由于给水中原有的颗粒 (包括粘土、细菌、腐植酸胶残余有机物等)，粒径在4μm以下，很容易穿过滤层。为能有效地阻止它们穿过滤层，我们来用了注人特效ST絮凝剂来达此目的。通过电子计量泵注人ST后，一些小颗粒的物质就凝聚成大颗粒,进入过滤器时被掳掉，因而通机械机械过滤器的出水保证SDI值在4以下。‘
　　二级过滤为活性炭过滤器，主要起吸附余氯、色素及残余物，使进人RO的水中余氯含量和化学耗氧量(COD)达到膜的允许进水指标。
　　三级过滤器为保安过滤器，它实际上是一个5μm的微孔过滤器，是进入RO的最后一道屏障。它既是R0的保安器，也是预处理的晴雨表。至今为止，我公司的保安过滤器还未更换，压差正常说明配置的机械过滤器、活性炭过滤器作用明显，也减轻了保安过滤器的负荷。如果保安过滤器进出口压差超过O.1-0.15MPa，就要更换滤芯，如果滤芯更换频繁，就说明前端过滤效果不佳。
　　该RO装置投入运行至今，脱盐宰、回收率气一直保持在良好的状态，同时末更换滤芯，也末清洗膜，说明预处理系统是成功的、可靠的。

3．1．3ＲＯ装置的设计
　　产水水质、水量的要求取决于R0元件规格、RO组件的排列及水的利用串。水的回收率一般为60％～75％。
　　车轮阴极电泳生产线需要的纯水电导率为小于10μs／cm，这是为了保证槽液电导率在工艺范围内。根据十堰地区水质情况和产水量要求，沙市水处理设备制造厂研制并提供的设备型号为SR082—5，三套组件串联安装。要求该设备：脱盐李为95％似上回收率为75％以上。

3．1．4制纯水工艺
　　自来水—----原水泵—----输送泵--------砂滤-------活性炭滤——---精滤(微孔过滤)——高压泵-------反渗透装置——---贮水罐——----转移泵—---用水点

3.2设备安装、调试、生产 
　　去年4月15号开始安装设备，包括设备安装,泵、管路、阀门安装，电气控制安装，仅用了一周的时间就顺利完成了设备安装，4月22号生产出了合格纯水，电导率为2．01μs／cm。 
　　经过半年多的生产使用，设备运行正常，己生产合格纯水3000多吨，电导率值均在6μs／cm以下，浓水流量为1．6m³／hr，纯水流量为6m³／hr，测 原水电导率为200μs／cm，则： 
　　脱盐率R=(Cf-Cp)／Ｃfx100％＝97％ 
　　回收率Y=Qp／(Qp十Qm)×100％=79％ 
　　达到设计要求，该设备元器件可靠性高。 

3.３使用反渗透膜注意事项 
　　在生产过程中，发现影响该设备反渗透性能的因素主要有以下方面。 

3．3．1进水水质 
　　进水水质的好坏直接影响反渗透性能，必须十分重税原水的须处理。在生产中，对砂滤柱活性炭滤柱每周反清洗一次，以保证反渗透膜进行水质达标； 

3．3．2操作压力 
　　在操作过程中，透水速度随操作压力的提高而增加，但压力提高会使膜受到压密实的影响而导致透水速变下降，因此操作压力应在0．8-1.5MPa为最佳。
3．3．3温度膜的透水速度随原水温度的提高而增加一般℃温度每提高l℃，透水量约增加2．5％--3．0%, 假定25℃时的透水量为l，但温度加高，膜会逐渐变软，使膜受压密实程度增加，为兼顾二者，使膜能高效率地运行，宜把进水温度控制在15--35℃。 

3.3．4膜的清洗 
　　由于进水中会有微量的悬浮物、胶体、某些 难溶性盐和金属氧化物及细茵等杂质，并由于浓差极化的影响，反渗透装置经长期使用后，膜易一层沉淀物覆盖而结垢，因此必须清洗膜面，除去积蓄在膜面上的金属氧化物和有机物等污垢 以恢复膜的性能。 

4　反渗透技术制纯水与离子交换法制纯； 
　　a．产水水质好：反渗透技术是膜分离技术的一种，它不仅可以脱盐，使电导率达到使用要求，而且可以除去水中的微量有机物及Si02等微粒，而离子交换法对上述微粒去除率很低，因此反渗透法出水水质优于离子交换法出水水质。
　　b．制水成本低：反渗透法制纯水成本约为离子交换法制纯水成本的三分之二。
　　c．操作简便，工人劳动强度小，清洗周期长，基本无环境污染：工人每天操作反渗透纯水设备很轻松，克服了离子交换法生产纯水需要大量的酸、碱溶液，保护了工人的身体健康，避免了大量的环境污染。本公司该套设备已顺利运行半年多的时间，情况良好，膜管一直没有清洗。
　　d．出水水质稳定：反渗透法制纯水基本是物理过程，离子交换法制纯水是化学过程。当离子换树脂中的有效官能团接近枯萎时，水质迅速变差，就需要再生了。而反渗透不存在这个问题，即使运行时间很长，只是产水量下降，水质并无大的变化。当原水电导率升高内，离子交换很快就要再生，但反渗透仍可运行，水质达到标准。如表l，
随时间不同，纯水电导宰与原水电导率的变化。

表1

5结论
反渗透技术制纯水具有产水水质好，制水成本低，操作简便，工人劳动强度小，清洗周期长，基本无环境污染和出水水质稳定的优点，该技术我公司车轮涂装线上的成功应用，填补了东风公司涂装行业无反渗透系统制纯水的空白，该技术已经成熟，值得在涂装行业推广应用。