Application des systèmes d'ultrafiltration (UF) dans le revêtement électrophorétique industriel
Le revêtement électrophorétique est une méthode de revêtement où la pièce et l'électrode correspondante sont immergées dans un revêtement hydrosoluble, puis connectées à une source d'alimentation. La résine, les pigments et les charges contenus dans le revêtement précipitent et se déposent uniformément sur la surface de l'électrode, formant ainsi un film de revêtement insoluble dans l'eau grâce à l'action physico-chimique générée par le champ électrique. L'ultrafiltration joue un rôle essentiel dans ce procédé. Une meilleure utilisation et la promotion de la technologie ED-RO permettent d'améliorer le rendement du revêtement électrophorétique et la gestion des ressources en eau, tout en réduisant considérablement le volume des eaux usées rejetées. Un usage et un entretien corrects des équipements d'ultrafiltration optimisent le rendement du système. Le nettoyage par ultrafiltration (UF) après électrophorèse vise à éliminer les particules de peinture flottantes adhérant à la surface du revêtement, à améliorer son aspect et à le régénérer.
Brève description du système d'ultrafiltration
L'ultrafiltration (UF) est une technique de séparation membranaire. Ce procédé de séparation de solutions repose sur le principe du tamisage mécanique, mis en œuvre par la différence de pression entre les deux faces d'une membrane d'UF. La pression d'utilisation est généralement de 0,1 à 0,6 MPa, le diamètre des pores de séparation est de 1 nm à 0,1 µm et le seuil de rétention des molécules est d'environ 500 à 1 000 000 Da. Lors de l'UF de peintures électrophorétiques, lorsque la peinture entre en contact avec la membrane, la solution et les sels inorganiques la traversent, tandis que les molécules de taille similaire à celle de la résine et des pigments sont retenues dans la solution et renvoyées dans la cuve d'électrophorèse.
Application de l'ultrafiltre dans le revêtement électrophorétique L'ultrafiltre est un équipement clé de la ligne de revêtement par électrophorèse. Son rôle principal est d'obtenir de l'eau déminéralisée et du solvant de peinture provenant du bain d'électrophorèse grâce au dispositif d'ultrafiltration (UF). Ces solutions servent à rincer les pièces à traiter et à éliminer l'excédent de peinture électrophorétique adhérant à la pièce, avant de le renvoyer dans le bain. Ainsi, la peinture électrophorétique présente à la surface de la pièce est recyclée, et un circuit fermé est mis en place, permettant aux entreprises d'économiser 30 % sur l'achat de peinture. Par ailleurs, une partie du liquide d'ultrafiltration est évacuée afin d'éliminer les ions impuretés introduits dans le bain d'électrophorèse pendant le processus de revêtement. La concentration d'impuretés dans le liquide de travail est ainsi maintenue dans les plages de conductivité et de pH spécifiées. Ce liquide d'ultrafiltration peut être recyclé à la place de l'eau déminéralisée pour le rinçage des pièces après électrophorèse, et la peinture électrophorétique n'est pratiquement pas rejetée. Cela évite le traitement des eaux usées généré par le nettoyage direct à l'eau déminéralisée et réduit la pollution environnementale.
Principe de fonctionnement d'un système d'ultrafiltration L'ultrafiltration est utilisée pour éliminer les ions impurs présents dans le liquide de travail des peintures électrophorétiques et pour neutraliser efficacement la source de pollution cationique et anionique, garantissant ainsi la stabilité de la solution de peinture et l'intégrité du film de peinture. L'ultrafiltration (UF) est une technique de séparation par perméation membranaire permettant de purifier, séparer ou concentrer des solutions. Le procédé d'ultrafiltration peut être assimilé à un processus de filtration basé sur la taille des pores de la membrane. La pression exercée de part et d'autre de la membrane constitue la force motrice, et la membrane d'ultrafiltration joue le rôle de milieu filtrant. Sous une certaine pression, lorsque la solution traverse la membrane, seuls l'eau, les sels inorganiques et les petites molécules la traversent, tandis que les matières en suspension, les colloïdes, les protéines, les micro-organismes et autres macromolécules présents dans l'eau sont retenus. On obtient ainsi la purification, la séparation et la concentration de la solution. L'ultrafiltration est un procédé continu à basse pression.
Le liquide contenu dans le réservoir de peinture pour électrophorèse est filtré sous l'effet de la différence de pression, à travers un filtre d'ultrafiltration et une membrane d'ultrafiltration latérale, puis acheminé vers le réservoir d'ultrafiltration. Environ 30 % du liquide d'ultrafiltration provient du réservoir auxiliaire d'électrophorèse, avant d'être renvoyé vers le réservoir d'électrophorèse. La quantité minimale de peinture introduite dans le système d'ultrafiltration est égale à 10 fois le débit d'eau nominal, et la quantité optimale est égale à 20 fois ce débit.
procédures de fonctionnement du système d'ultrafiltration
1) Vérifier l'absence de pression sur la conduite de sortie, fermer la vanne d'alimentation en peinture, la vanne d'entrée de nettoyage et la vanne de sortie de nettoyage, puis s'assurer que le liquide est bien dirigé vers le réservoir de stockage et la vanne du réservoir de nettoyage. 2) Ouvrir la vanne de circulation de peinture, puis la vanne de refoulement du liquide et toutes les vannes d'isolement des manomètres. 3) Ouvrir les vannes d'entrée et de sortie du liquide de refroidissement du joint d'arbre de la pompe d'ultrafiltration (pression : 0,2 MPa). 4) Démarrer la pompe d'alimentation en peinture. 5) Ouvrir légèrement l'orifice d'entrée de peinture pour injecter lentement la peinture dans le système d'ultrafiltration. 6) Ouvrir lentement la vanne d'entrée de peinture jusqu'à ce que la pression de base atteigne 0,15 MPa, puis démarrer la pompe. 7) Ajuster lentement les vannes d'entrée et de sortie jusqu'à ce que la différence de pression atteigne 0,2 MPa, les pressions d'entrée et de sortie étant respectivement de 0,35 MPa et 0,15 MPa. 8) Vérifier l'étanchéité de la membrane d'ultrafiltration. En cas de fuite persistante, remplacer le joint torique et la membrane. 9) Le temps d'évacuation du liquide perméable doit être d'au moins 10 minutes. 10) Ouvrir la vanne permettant l'écoulement du liquide vers le dispositif de stockage, puis fermer la vanne d'évacuation du liquide de séparation.
Précautions d'utilisation d'une installation d'ultrafiltration1) Les composants, boîtiers et accessoires d'ultrafiltration doivent être manipulés avec précaution afin d'éviter tout dommage. 2) La durée d'une coupure de courant ou d'un arrêt inattendu ne doit pas excéder 2 heures. Si l'arrêt est trop long, la membrane d'ultrafiltration doit être nettoyée immédiatement afin d'éviter le dépôt de peinture qui pourrait l'obstruer. 3) Consignez en détail les paramètres des systèmes de nettoyage et d'électrophorèse afin de prévenir et de résoudre les problèmes. 4) La différence de pression entre l'entrée et la sortie du filtre doit être inférieure à 0,08 MPa. Si elle est supérieure à 0,08 MPa, le sac filtrant doit être remplacé sans délai. La finesse de filtration doit être inférieure ou égale à 25 µm. 5) Ne pas faire fonctionner le système d'ultrafiltration lorsque la vanne de liquide est fermée. 6) Ne pas démarrer la pompe lorsque la vanne de refoulement est ouverte afin d'éviter d'endommager la membrane d'ultrafiltration par surpression. 7) Un volume important de filtrat est interdit. L'ouverture de la vanne doit être ajustée en fonction du volume de filtrat spécifié. 8) Minimiser l'introduction d'agents chimiques dans le processus de prétraitement du métal, et la conductivité de l'égouttement du dernier rinçage avant l'entrée dans le réservoir d'électrophorèse doit être inférieure à 10 µs/cm.
Le système de nettoyage par ultrafiltration (UF) utilisé après l'électrophorèse sert à éliminer les particules de peinture flottantes adhérant à la surface du revêtement électrophorétique, à améliorer son aspect et à récupérer la peinture. L'équipement utilisé est identique à celui utilisé pour le lavage à l'eau après le prétraitement de phosphatation. Le rinçage final à l'eau pure a pour but d'éliminer les ions impurs et de prévenir la formation de taches et de dépôts. Afin d'éviter les traces de coulures secondaires dues à un nettoyage insuffisant, un rinçage par immersion complète est nécessaire. Le lavage par ultrafiltration est généralement effectué en 2 à 3 étapes pour réduire la quantité de peinture extraite. Par exemple : pour une surface de carrosserie de 80 à 100 m², on extrait 7 à 10 litres d'un liquide à 20 % de matières solides. Si la teneur en matières solides du premier rinçage est de 4 à 5 %, celle du second rinçage peut être inférieure à 1 %. La teneur en matières solides du liquide d'ultrafiltration fraîchement traité est généralement inférieure à 0,5 %. Pour éliminer les ions et les particules solides impures, le liquide UE-RO remplace l'eau pure lors du lavage final. Ce procédé permet un post-nettoyage électrophorétique entièrement fermé, réduisant considérablement le volume des eaux usées et améliorant significativement le rendement du revêtement. Le circuit fermé efficace élimine les ions impurs présents dans la solution de peinture électrophorétique, ainsi que les sources de pollution cationique et anionique, garantissant la stabilité de la solution et l'intégrité du film. Dans un système de peinture électrophorétique, la solution de perméation issue de l'ultrafiltration contient de l'eau et le solubilisant de la peinture. Ce système de recirculation compense les pertes de peinture lors du lavage. La conductivité de la peinture est ainsi réduite.
Processus et étapes de nettoyage d'un équipement d'ultrafiltration électrophorétique Utiliser une solution de nettoyage concentrée diluée dans de l'eau pure dans un rapport de 1:99. Maintenir la température entre 38 et 43 °C et le pH entre 2 et 2,2. La solution de nettoyage étant visqueuse, il est nécessaire d'utiliser une pompe de nettoyage pour faire circuler l'eau pure dans la cuve de nettoyage jusqu'à une température supérieure à 32 °C, puis d'ajouter la solution de nettoyage et de la faire circuler jusqu'à 35 °C. Ajouter ensuite de l'acide chlorhydrique pour ajuster le pH à 2, puis ouvrir la vanne de nettoyage pour le nettoyage du noyau de la membrane. Maintenir le pH à au moins 2,2 pendant le nettoyage. Le système d'ultrafiltration doit être utilisé en respectant scrupuleusement les exigences du procédé. Après un certain temps, une panne peut survenir : le sac filtrant est obstrué et la différence de pression de flux à travers la membrane d'ultrafiltration ne répond plus aux exigences du procédé. Par conséquent, face à ces problèmes, l'opérateur doit surveiller attentivement le processus de nettoyage en respectant scrupuleusement les exigences d'utilisation et les paramètres du procédé afin d'en identifier et d'y remédier. L'optimisation et l'amélioration du procédé permettent d'améliorer la qualité des produits. Remarques : 1) Lorsque la perméabilité de la membrane d’ultrafiltration chute à 70 % de sa valeur normale, un nettoyage s’impose. Tout retard de nettoyage risque d’entraîner un colmatage, rendant difficile, dans les cas les plus graves, le rétablissement du débit initial. 2) Le système d’ultrafiltration est équipé d’un filtre de précision (25 µm) afin de prévenir le colmatage des éléments membranaires. Le sac filtrant doit être remplacé conformément aux exigences du procédé, et le filtre ainsi que la tuyauterie doivent être nettoyés régulièrement. 3) En cas d’arrêt inattendu dû à une panne, un nettoyage doit être effectué sans délai, conformément à la réglementation, afin d’éviter le colmatage des membranes. 4) Respectez scrupuleusement les consignes d’utilisation et consignez en détail les paramètres de fonctionnement du système d’ultrafiltration (UF) pour référence ultérieure.
Étapes du nettoyage1) Fermer les vannes d'entrée et de sortie de peinture de l'ensemble de membrane d'ultrafiltration à nettoyer ; 2) Vider complètement la peinture de l'ensemble de membrane d'ultrafiltration à nettoyer ; 3) Ouvrir les vannes d'entrée et de sortie de la pompe de nettoyage ; 4) Ouvrir les vannes d'entrée et de sortie du tuyau de nettoyage relié au tuyau de membrane ; 5) Ouvrir les vannes d'entrée et de sortie de nettoyage de l'ensemble de membrane d'ultrafiltration requis ; 6) Mettre en marche la pompe de nettoyage ; 7) Nettoyer la peinture de la membrane d'ultrafiltration avec de l'eau déminéralisée courante (l'eau doit être claire, comme indiqué visuellement) ; 8) Préparer la solution de nettoyage selon la formule indiquée (pH ajusté entre 2 et 3, vérifié avec du papier test), effectuer un cycle de 2 à 3 heures, nettoyer jusqu'à ce que le débit atteigne 600 L/h, puis vidanger la solution de nettoyage ; 9) La température du liquide pendant le nettoyage ne doit pas dépasser 45 °C. Si la température est trop élevée, arrêter la machine pour la laisser refroidir, puis reprendre le nettoyage et vidanger le liquide de nettoyage. 10) Nettoyer à l'eau déminéralisée courante pendant 30 minutes afin d'éliminer le liquide de nettoyage. En cas d'obstruction importante, prolonger la durée du nettoyage. 11) Sceller la membrane avec de l'eau déminéralisée ou une solution d'ultrafiltration avant utilisation. Le système d'ultrafiltration contrôle la concentration des ions d'impuretés introduits dans la pièce afin de garantir la qualité du revêtement. Lors du fonctionnement de ce système, il est impératif d'assurer un fonctionnement continu une fois mis en marche ; tout fonctionnement intermittent est strictement interdit afin d'éviter le dessèchement de la membrane d'ultrafiltration. La résine et les pigments séchés adhèrent à la membrane et ne peuvent être éliminés complètement, ce qui affecte considérablement sa perméabilité à l'eau et sa durée de vie. Le débit d'eau de la membrane d'ultrafiltration diminue avec le temps de fonctionnement ; il est donc recommandé de la nettoyer tous les 30 à 40 jours consécutifs afin de garantir la quantité d'eau d'ultrafiltration nécessaire au lessivage et au lavage.
En conclusion, le revêtement électrophorétique est une méthode de formation de revêtement particulière, qui représente la technologie de mise en œuvre la plus pratique pour les revêtements à base d'eau. Ce procédé, soluble dans l'eau, non toxique et facile à automatiser, nécessite le recyclage de la peinture électrophorétique afin de réduire les déchets. La récupération du revêtement électrophorétique s'effectue généralement par ultrafiltration ou osmose inverse, mais leur principe de fonctionnement est fondamentalement différent. On distingue généralement deux types de procédés : l'ultrafiltration (UF), qui permet la séparation des polymères et des électrolytes, également appelée séparation de l'eau et de la peinture. La pression de service est d'environ 1 kg, soit environ trois fois la pression osmotique, et la membrane possède de larges pores. L'osmose inverse (OI), quant à elle, purifie ou concentre la solution, c'est-à-dire qu'elle permet la séparation des matières organiques et inorganiques. La pression de service est d'environ 25 kg, soit environ 50 fois la pression osmotique, et la membrane possède de petits pores.
