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阴极电泳涂装线涂料回收效率的研究
2006年7月26日 16:38  来源:中国建材网

0  引 言

 阴极电泳涂装因其涂料利用率高、易于连续作业、自动化程度高等优点已被各行业广泛地采用。而超滤装置的运用是实现其高利用率的关键。众所周知 , 被涂物从主槽不可避免地会带出部分槽液 , 这部分涂料如果经水洗后作为废水直接排放 , 既加重了废水处理的负荷 , 亦大大降低了涂料利用率 , 相应增加了涂装成本。而利用超滤液作为水洗水 , 可实现封闭式循环清洗 , 提高涂料利用率 , 减少废水排放量 , 节约纯水用量。笔者在此就超滤水洗段数、超滤液透过量与涂料回收效率的关系进行理论上的探讨。

 1  超滤水洗工艺数学模型的建立

 本数学模型研究的是理想状态下的水洗工艺 , 其建立的前提条件是 , (1) 各段水洗槽带水量相等。 (2) 所有水洗工序清洗效率均为 100 % 。即上一水洗槽的带液量与该水洗槽的溶液完全混合均匀。 (3) 平衡状态时的溢流量与超滤液透过量相等。图 1 是三段超滤水洗工艺流程图。其中 D 为工件带液量 , P 为超滤液透过量 , X 0 、 X 1 、 X 2 、 X 3 分别为主槽和各段 UF 水洗槽的固体含量 , X 为超滤液的固体含量。那么 , 按照物质不灭定律建立三段超滤水洗工艺的物料平衡方程分别为 :

   水洗 1 : PX 1 + DX 1 = PX 2 + DX 0

 水洗 2 : PX 2 + DX 2 = PX 3 + DX 1

 水洗 3 : PX 3 + DX 3 = PX + DX 2

 

三段超滤水洗工艺流程图

 图 1  三段超滤水洗工艺流程图

 2  各段数超滤水洗工艺回收效率的理论计算

 2. 1  阴极电泳涂装线主要工艺参数的设定

 以一条连续式的汽车车身阴极电泳涂装线为例。设定车身涂装面积为 60m 2 , 生产节拍为 2min , 主槽固体含量为 20 % , 超滤液固体含量为 0. 5 % , 超滤液透过量为 1200L/ h , 车身单位面积带液量为 0. 15L/ m 2 。

 由以上数据可以计算出每小时车身带液量 D = 270L/ h 。

 另外 , 定义回收效率η = (X0 -Xn )/X0 × 100 % , 其中 n  代表超滤水洗段数。

 2. 2  三段超滤水洗工艺涂料回收效率的计算

 设定该阴极电泳涂装线工艺流程为 , 电泳后采用三段超滤水洗及一段纯水洗 , 其工艺流程图见图 1 。由 2. 1 可确定 , X 0 = 20 %, X = 0 . 5 %,D = 270L/ h , P  = 1200L/ h , 将以上数据代入前述三段超滤水洗工艺物料平衡方程 , 可计算出各段超滤水洗槽的固体含量和涂料回收效率。具体数据详见表 1 。


  2. 3  二段超滤水洗工艺涂料回收效率的计算

 二段超滤水洗工艺流程见图 2 , 依据前述的数学模型和前提条件 , 同理可建立其物料平衡方程 , 具体如下 :

 水洗 1 : PX 1 + DX 1 = PX 2 + DX 0

水洗 2 : PX 2 + DX 2 = PX + DX 1

将设定数据 P D X 0 、 X 代入以上方程 , 可计算出

 各段超滤水洗槽的固体含量和涂料回收效率。具体数据详见表 1 。

 

二段超滤水洗工艺流程图

 图 2  二段超滤水洗工艺流程图

 2. 4  一段超滤水洗工艺涂料回收效率的计算一段超滤水洗工艺流程图见图 3 , 依据前述的数

 学模型和前提条件 , 同理可建立其物料平衡方程为 : 水洗 1 : PX 1 + DX 1 = PX + DX 0 将设定数据 P D X 0 、 X 代入以上方程 , 可计算出一段超滤水洗槽的固体含量和涂料回收效率。具体数据详见表 1 。

 2. 5  各段数超滤水洗工艺的回收效率计算结果分析

 表 1  各段数超滤水洗工艺的回收效率

各段数超滤水洗工艺的回收效率

 

 

  一段超滤水洗工艺流程图

 

 图 3  一段超滤水洗工艺流程图

 由表 1 可以看出 , 随着超滤水洗段数的增加 , 涂料回收效率显著提高。从理论上说 , 超滤水洗段数越多 , 涂料回收效率就越高。但是 , 实际生产中并非超滤水洗段数越多越好。因为每增加一段超滤水洗 , 设备长度 ; 设备投资成本及运行成本均随之提高 , 而涂料回收效率的提高却是有限的 , 在设计超滤水洗段数时 , 应综合考虑几个方面的因素 , 通常选用三段超滤水洗即可达到满意的效果。

 3  不同超滤液透过量的回收效率的理论计算

 以二段超滤水洗工艺和三段超滤水洗工艺为例来计算不同超滤透过量的回收效率。设定超滤液透过量分别为 300 、 600 、 900 、 1200 、 1500 、 1800 、 2100 , 按照前述的物料平衡方程式 , 可以计算出其对应的涂料回收效率 , 结果详见表 2 及图 4 。

 

不同超滤液透过量的回收效率变化图

 图 4  不同超滤液透过量的回收效率变化图

 表 2  不同超滤液透过量的回收效率

不同超滤液透过量的回收效率

 

   从表 2 及图 4 可以看出 , 随着超滤液透过量的增加 , 涂料回收效率明显提高。但并不意味着超滤液透过量越大越好。因为超滤液透过量越大 , 相应的超滤设备投资就越高 , 且当超滤液透过量增加至一定程度时 , 回收效率的变化趋势趋于平缓。通常保持涂料回收效率达到 95 % 即可 , 而不必为片面追求极高的回收效率而增加不必要的投资。

 4  结 论

 超滤装置的采用极大地提高了涂料回收效率 , 而超滤水洗段数和超滤液的透过量与涂料回收效率紧密相关。要获得高的涂料回收效率 , 又不至于增加过多的投资 , 必须选用与之匹配的超滤水洗段数和超滤液透过量 , 以求达到最佳的投资效益。笔者认为 , 要达到 95 % 以上的回收效率 , 必须选用三段超滤水洗。另外 , 如能配套使用反渗透 (RO) 装置 , 将进一步提高涂料的回收效率。

 
 [关键词]:电泳 涂装线 涂料  发表评论    【推荐】 【打印

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