前言
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，用戶對涂裝質量的要求不斷提高，陽極電泳漆得到廣泛的應用，為了提高車輪產品的質量，加強市場競爭力，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——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，在生產過程中，陽極液循環(huán)系統(tǒng)、后水洗系統(tǒng)和調漆系統(tǒng)，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為；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產出陰極電泳所需質量的純水(電導率小于10μs／cm)，但該套設備占地面積大，操作復雜，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(fā)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(huán)境污染。因此制水成本一直居高不下,后來經過仔細調研，我們獲知一種新的技術出現了：用反滲透技術(R0)生產純水具有設備結構緊湊，占地面積小，單位體積產水量高，基本無環(huán)境污染等優(yōu)點。近年來杭州及沙市等一些單位正在加快開發(fā)，為了推廣應用新技術，我公司決定采用此項新技術：
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年代就已經開始了反滲透技術的研究，從試驗到生產，主要用于海水談化、純水制備等領域，到80年代隨著陰極電泳技術的應用，反滲透技術在涂裝領域得到廣泛應用。在國內，由于起步較晚，因而使得反滲透技術在涂裝生產中的應用受到限制，目前涂裝生產所用的純水絕大多數都還是離子交換法生產的。
2．2反滲透基本原理及特點
將淡水和鹽水用一種只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)，這種現象稱為滲透。當滲透進行到鹽水一側的液面達到某一高度而產生壓力H，從而抑制了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稱為滲透壓,在這種情況下，如果在鹽水一側例加上一個大于滲透壓的壓力，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范圍。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，適應性強，應用范圍廣等優(yōu)點，已成為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(tǒng)，RO膜可阻擋所有溶質與無機分子及任何分子量大于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，將反滲透膜、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，滲透到導流層內，再順導流層水道，流到中心管的排孔，經中心管流出，剩余部分(濃水)從隔網另一端排出。而將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為第二個元件的進水，第二個元件的出水作為第三個元件的進水……，直至最后濃水排出組件：將數個組件串、并聯組合，配以必要的管線和儀表即形成裝置。
3設備選型、安裝調試及試生產
3．1設備選型
3．1．1R0系統(tǒng)設計思路
制取電泳涂裝用純水的R0系統(tǒng)，主要由預處理系統(tǒng)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，須處理部分采用國產設備，反滲透元件及高壓泵、監(jiān)測儀表等采用進口、國內組裝，在設備上以RO單元為主，將工藝、機械、電器控制合成一體，電器儀表以手動控制為主，配有適當的自動保護裝置。
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行，對原水進行適當的須處理是必要的。盡管城市自來水在人們眼中似乎是干凈純潔的，但不經處理，遠遠達不到R0的進水指標。不論肋膜本身如何完美；如果沒有預處理或預處理不合適，就會嚴重影響設備的運行。
針對我公司R0系統(tǒng)，沙市水處理設備制造廠選用了美國DOW化學公司Filmetec膜，型號BW30—365，其進水要求如下：
進水溫度：≤45℃；PH值：2—11；游離氯：＜0．1mg/L；污染指數：SDl≤4；濁度：＜1NTV。
預處理的目的是將原水處理成符合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(tǒng)采用如下頸處理系統(tǒng)：
原水——機械過濾器——活性炭過濾器——保安過濾器——進入R0。 ·
為保障RO系統(tǒng)正常運行，采用過濾和吸附相結合，配以輔助加藥系統(tǒng)及5μm保安過濾器的三級過濾系統(tǒng)。
一級過濾為機械過濾器，頸處理量為8t／h，濾速為3m/s，濾器內填有精制石英砂，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的濾料，但由于給水中原有的顆粒 (包括粘土、細菌、腐植酸膠殘余有機物等)，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絮凝劑來達此目的。通過電子計量泵注人ST后，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。‘
二級過濾為活性炭過濾器，主要起吸附余氯、色素及殘余物，使進人RO的水中余氯含量和化學耗氧量(COD)達到膜的允許進水指標。
三級過濾器為保安過濾器，它實際上是一個5μm的微孔過濾器，是進入RO的最后一道屏障。它既是R0的保安器，也是預處理的晴雨表。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態(tài)，同時末更換濾芯，也末清洗膜，說明預處理系統(tǒng)是成功的、可靠的。
3．1．3ＲＯ裝置的設計
產水水質、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％。
車輪陰極電泳生產線需要的純水電導率為小于10μs／cm，這是為了保證槽液電導率在工藝范圍內。根據十堰地區(qū)水質情況和產水量要求，沙市水處理設備制造廠研制并提供的設備型號為SR082—5，三套組件串聯安裝。要求該設備：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——----轉移泵—---用水點
3.2設備安裝、調試、生產
去年4月15號開始安裝設備，包括設備安裝,泵、管路、閥門安裝，電氣控制安裝，僅用了一周的時間就順利完成了設備安裝，4月22號生產出了合格純水，電導率為2．01μs／cm。
經過半年多的生產使用，設備運行正常，己生產合格純水3000多噸，電導率值均在6μs／cm以下，濃水流量為1．6m3／hr，純水流量為6m3／hr，測 原水電導率為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
在生產過程中，發(fā)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。在生產中，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標；
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，但壓力提高會使膜受到壓密實的影響而導致透水速變下降，因此操作壓力應在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℃時的透水量為l，但溫度加高，膜會逐漸變軟，使膜受壓密實程度增加，為兼顧二者，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
由于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，并由于濃差極化的影響，反滲透裝置經長期使用后，膜易一層沉淀物覆蓋而結垢，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 以恢復膜的性能。
4 反滲透技術制純水與離子交換法制純；
a．產水水質好：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(yōu)于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，工人勞動強度小，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備很輕松，克服了離子交換法生產純水需要大量的酸、堿溶液，保護了工人的身體健康，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(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，就需要再生了。而反滲透不存在這個問題，即使運行時間很長，只是產水量下降，水質并無大的變化。當原水電導率升高內，離子交換很快就要再生，但反滲透仍可運行，水質達到標準。如表l，
隨時間不同，純水電導宰與原水電導率的變化。
表1
| 生產天數 | 原水電導串(μs/cm) | 純水電導率 |
| 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結論
反滲透技術制純水具有產水水質好，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(huán)境污染和出水水質穩(wěn)定的優(yōu)點，該技術我公司車輪涂裝線上的成功應用，填補了東風公司涂裝行業(yè)無反滲透系統(tǒng)制純水的空白，該技術已經成熟，值得在涂裝行業(yè)推廣應用。
