Ultrafiltracijos sistemos (UF) taikymas pramoninėje elektroforezinėje dangoje
Elektroforezinė dengimas – tai dengimo būdas, kai ruošinys ir atitinkamas elektrodas įdedami į vandenyje tirpią dangą, prijungiami prie maitinimo šaltinio, o dangoje esantys derva, pigmentas ir užpildas, veikiant elektriniam laukui, tolygiai nusodinami ant dangos paviršiaus ir sudaro vandenyje netirpią dangos plėvelę, sudarydami vandenyje netirpią dangos plėvelę. Ultrafiltracija ir ultrafiltras atlieka svarbų vaidmenį elektroforezinės dengimo procese. Geresnis ED-RO technologijos naudojimas ir propagavimas gali dar labiau pagerinti elektroforezinės dangos ir vandens išteklių panaudojimo rodiklį bei gerokai sumažinti elektroforezinių nuotekų išleidimą. Teisingas ir efektyvus ultrafiltracijos įrangos naudojimas ir priežiūra pagerina ultrafiltracijos sistemos panaudojimo rodiklį. Ultrafiltracijos valymo (UF) po elektroforezės tikslas – pašalinti prie elektroforezinės dangos paviršiaus prilipusius plūduriuojančius dažus, pagerinti dangos išvaizdą ir atgauti elektroforezinę dangą.
Trumpas ultrafiltracijos sistemos aprašymas
Ultrafiltracija (UF) yra membraninio atskyrimo technologija. Tai tirpalų atskyrimo procesas, pagrįstas mechaninio sijojimo principu, kurį lemia slėgio skirtumas tarp dviejų UF membranos pusių. Naudojimo slėgis paprastai yra (0,1–0,6) MPa, atskyrimo porų skersmuo yra 1 nm–0,1 μm, o sulaikymo molekulinė masė yra apie 500–1 000 000. Elektroforezinio dažymo UF procese, kai elektroforeziniai dažai liečiasi su UF membrana, tirpalas ir neorganinės druskos gali prasiskverbti pro UF membraną, o dervos ir pigmento dydžio molekulės negali prasiskverbti pro UF membraną ir lieka dažų tirpale bei transportuojamos atgal į elektroforezės baką.
Ultrafiltro panaudojimas elektroforezinėje dangoje Ultrafiltras yra pagrindinė elektroforezės dengimo linijos įranga. Pagrindinė ultrafiltro paskirtis – per UF įrenginį iš elektroforezės bako gauti dejonizuotą vandenį ir dažų tirpiklį, tiekti elektroforezės dalims plovimo vandenį ir išvalyti nuo elektroforezės ruošinio prilipusių elektroforezės dažų perteklių bei grąžinti juos į elektroforezės baką. Tokiu būdu elektroforezės dažus nuo ruošinio paviršiaus galima perdirbti ir užtikrinti uždaros grandinės cirkuliaciją, taip sutaupant 30 % įmonių elektroforezės dažų įsigijimo išlaidų. Antra, dalis UF skysčio gali būti išleidžiama, kad būtų pašalinti dažymo proceso metu į elektroforezės baką patekę priemaišų jonai, taip užtikrinant, kad elektroforezės bako darbinio skysčio priemaišų kiekis išliktų procese nurodyto laidumo ir pH vertės diapazone, o UF skystis galėtų būti perdirbamas vietoj dejonizuoto vandens kaip ruošinio plovimo vanduo po elektroforezės, o elektroforezės dažai iš esmės nebūtų išleidžiami. Taip išvengiama nuotekų valymo apkrovos, susidarančios tiesiogiai valant dejonizuotu vandeniu, ir sumažinama aplinkos tarša.
Ultrafiltracijos sistemos veikimo principas Ultrafiltracija naudojama elektroforezinio dažų skysčio priemaišų jonams pašalinti ir efektyviai uždaryti katijonų bei anijonų taršos šaltinį, siekiant užtikrinti dažų tirpalo stabilumą ir dažų plėvelės vientisumą. Ultrafiltracija (UF) yra membraninio prasiskverbimo atskyrimo technologija, kuri gali išvalyti, atskirti arba koncentruoti tirpalus. Ultrafiltracijos procesą galima suprasti kaip atrankos procesą, susijusį su membranos porų dydžiu. Slėgiui abiejose membranos pusėse esant varomajai jėgai, o ultrafiltracijos membranai – filtro terpei, esant tam tikram slėgiui, tirpalui tekant per membranos paviršių, pro membraną praeina tik vanduo, neorganinės druskos ir mažos molekulės, o suspenduotos kietosios medžiagos, koloidai, baltymai, mikroorganizmai ir kitos audinių vandenyje esančios makromolekulės praeina, kad būtų pasiektas tirpalo valymo, atskyrimo ir koncentravimo tikslas. Ultrafiltracija yra nuolatinė, žemo slėgio operacija.
Elektroforezės dažų bako skystis filtruojamas per ultrafiltracijos filtrą ir šoninę ultrafiltracijos membraną esant slėgio skirtumui ir teka per skystį į ultrafiltracijos baką. Apie 30 % ultrafiltracijos skysčio cirkuliacijos yra iš elektroforezės pagalbinio bako, o po to grįžta į elektroforezės baką. Minimalus dažų kiekis, patenkantis į ultrafiltracijos sistemą, yra 10 kartų didesnis už projektinį vandens išeigą, o optimalus dažų kiekis yra 20 kartų didesnis už projektinį vandens išeigą.
Ultrafiltracijos sistemos veikimo procedūros
1) Įsitikinkite, kad išleidimo vamzdyne nėra slėgio, uždarykite dažų tiekimo vožtuvą, valymo įleidimo vožtuvą, valymo išleidimo vožtuvą, skysčio tiekimą į rezervuarą ir valymo bako vožtuvą; 2) Atidarykite dažų cirkuliacijos vožtuvą, per skysčio išleidimo vožtuvą, visus slėgio matuoklio izoliacinius vožtuvus; 3) Atidarykite ultrafiltracijos siurblio veleno sandariklio aušinimo skysčio įleidimo ir išleidimo vožtuvus (slėgis yra 0,2 MPa); 4) Paleiskite dažų tiekimo siurblį; 5) Šiek tiek atidarykite dažų įleidimo angą, kad lėtai įpuršktumėte dažus į ultrafiltracijos sistemą; 6) Lėtai atidarykite dažų įleidimo vožtuvą, kol slėgis ties bazine linija pasieks 0,15 MPa, tada atidarykite siurblį. 7) Lėtai reguliuokite įleidimo ir išleidimo vožtuvus, kol slėgio skirtumas pasieks 0,2 MPa, o įleidimo ir išleidimo slėgiai bus atitinkamai 0,35 MPa ir 0,15 MPa. 8) Patikrinkite, ar ultrafiltracijos membrana nepraleidžia skysčio. Jei pratekėjimas vis dar yra, sandarinimo žiedą ir membranos grupę reikia laiku pakeisti. 9) Pralaidžio skysčio išleidimo laikas turi būti bent 10 min. 10) Atidarykite vožtuvą per skystį į saugojimo įrenginį, tada uždarykite atskyrimo skysčio išleidimo vožtuvą.
Atsargumo priemonės naudojant ultrafiltracijos įrenginį1) Su ultrafiltracijos komponentais, korpusais ir priedais reikia elgtis atsargiai, kad jie nebūtų pažeisti; 2) Staigaus elektros energijos tiekimo nutraukimo ar kito netikėto išjungimo laikas neturi viršyti 2 valandų; Jei išjungimo laikas yra per ilgas, ultrafiltracijos membranos elementą reikia nedelsiant išvalyti, kad dažai neužkemštų ultrafiltracijos membranos elemento; 3) Išsamiai užregistruokite valymo sistemos ir elektroforezės sistemos parametrus, kad išvengtumėte problemų ir jas išspręstumėte; 4) Slėgio skirtumas tarp filtro įleidimo ir išleidimo angos turėtų būti 0,08 MPa, ultrafiltracijos filtro maišelį reikia laiku pakeisti, o filtravimo tikslumas turi būti mažesnis arba lygus 25 μm; 5) Nenaudokite ultrafiltracijos sistemos, kai skysčio vožtuvas uždarytas; 6) Neįjunkite siurblio, kai išleidimo vožtuvas atidarytas, kad išvengtumėte slėgio pažeidimų ultrafiltracijos membranai; 7) Draudžiama naudoti didelį filtrato kiekį, o atidarymo vožtuvą reikia sureguliuoti pagal nurodytą filtrato kiekį. 8) Metalo išankstinio apdorojimo procese sumažinkite cheminių medžiagų naudojimą, o paskutinio skalavimo skysčio lašėjimo laidumas prieš patenkant į elektroforezės baką turėtų būti mažesnis nei 10 μs/cm.
Ultrafiltracijos valymo sistema (UF), naudojama po elektroforezės, skirta pašalinti prie elektroforezinės dangos paviršiaus prilipusius plūduriuojančius dažus, pagerinti dangos išvaizdą ir atgauti elektroforezinius dažus. Naudojama įranga yra tokia pati kaip ir vandens plovimo įranga po išankstinio fosfatavimo. Galutinio plovimo grynu vandeniu tikslas – pašalinti priemaišų jonus ir užkirsti kelią taršos dėmių bei plėvelės susidarymui. Siekiant išvengti antrinio srauto žymių tarpelyje po nepakankamo valymo, būtina atlikti pilną panardinimo plovimo procesą. Ultrafiltracijos plovimas paprastai atliekamas 2–3 kartus, siekiant sumažinti pašalinamų dažų kiekį, pavyzdžiui: automobilio kėbulo plotas yra 80–100 kvadratinių metrų, o kiekvienas automobilio kėbulas pašalina 7–10 l 20 % kietojo skysčio. Kai pirmojo vandens plovimo kietojo kiekio yra 4–5 %, antrojo vandens plovimo metu kietojo kiekio gali būti mažiau nei 1 %. Šviežio ultrafiltracijos skysčio kietojo kiekio paprastai yra mažiau nei 0,5 %. Šalinant priemaišų jonus ir kietąsias medžiagas, galutiniam plovimui grynu vandeniu vietoj gryno vandens naudojamas UE-RO skystis, kad būtų pasiektas tikras, visiškai uždaras elektroforezės povalymas, kuris gali gerokai sumažinti elektroforezės nuotekų išleidimą ir žymiai pagerinti elektroforezės dangos panaudojimo rodiklį. Efektyviai uždara grandinė pašalina priemaišų jonus iš elektroforezinio dažų tirpalo ir katijonų bei anijonų taršos šaltinį, kad būtų užtikrintas dažų tirpalo stabilumas ir dažų plėvelės vientisumas. Elektroforezinėje dažų sistemoje ultrafiltracijos būdu gautame prasiskverbimo tirpale yra vandens ir dažus tirpinančios medžiagos. Ši kilpinė cirkuliacijos sistema gali kompensuoti dažų nuostolius, kai skystis naudojamas dažų plovimo procese. Per skystį gali sumažėti dažų laidumas.
Elektroforezinės ultrafiltracijos įrangos valymo procesas ir etapai Koncentruoto valymo tirpalo ir gryno vandens santykis 1:99, temperatūros reguliavimas nuo 38 iki 43 ℃, pH = 2–2,2, nes valymo tirpalas yra lipnus, todėl valymo bake naudokite valymo siurblį, kad grynas vanduo cirkuliuotų iki aukštesnės nei 32 ℃ temperatūros, tada įpilkite valymo tirpalo, kad cirkuliuotų iki 35 ℃, įpilkite druskos rūgšties, kad pH vertė būtų sureguliuota iki 2,0, ir tada atidarykite valymo vožtuvą membranos šerdies valymui. Valymo metu pH palaikykite bent 2,2. Ultrafiltracijos sistema turi būti eksploatuojama griežtai laikantis proceso reikalavimų. Pakeitus ultrafiltracijos sistemos ultrafiltracijos membraną tam tikrą laiką, atsiranda gedimas: filtro maišelis užsikemša, o ultrafiltracijos membranos srauto slėgio skirtumas negali atitikti proceso reikalavimų. Todėl, atsižvelgiant į minėtas problemas, operatorius turėtų būti stebimas valymo proceso metu, griežtai laikantis eksploatavimo reikalavimų ir proceso parametrų, kad būtų galima rasti gedimo priežastį ir jį pašalinti. Siekiant optimizuoti procesą, jį tobulinti ir pagerinti produktų kokybę. Pastabos: 1) Kai ultrafiltracijos membranos komponento pralaidumas sumažėja iki 70 % normaliosios vertės, jį reikia išvalyti. Jei valymas bus atidėtas, tai gali užsikimšti ir sunkiais atvejais bus sunku atkurti pradinį srautą; 2) Ultrafiltracijos sistema aprūpinta tiksliu filtru, kuris apsaugo nuo membranos elementų užsikimšimo, kurio tikslumas yra 25 μm. Filtro maišas turi būti keičiamas griežtai laikantis proceso reikalavimų, o filtras ir vamzdynas turi būti reguliariai valomi; 3) Netikėto išsijungimo dėl gedimo atveju valymas turi būti atliekamas laiku, laikantis taisyklių, kad būtų išvengta membranos dalių užsikimšimo; 4) Griežtai laikykitės eksploatavimo taisyklių ir išsamiai užrašykite UF ultrafiltracijos sistemos veikimo parametrus.
Valymo žingsniai1) Uždarykite valomo ultrafiltracijos membranos mazgo dažų įleidimo ir išleidimo vožtuvus; 2) Kruopščiai išleiskite dažus iš valomo ultrafiltracijos membranos mazgo; 3) Atidarykite valymo siurblio įleidimo ir išleidimo vožtuvus; 4) Atidarykite valymo vamzdžio valymo įleidimo ir išleidimo vožtuvus į membranos vamzdį; 5) Atidarykite reikiamo ultrafiltracijos membranos mazgo valymo įleidimo ir išleidimo vožtuvus; 6) Paleiskite valymo siurblį; 7) Nuvalykite dažus ultrafiltracijos membranoje tekančiu dejonizuotu vandeniu (vizualinė apžiūra – vanduo skaidrus); 8) Paruoškite valymo tirpalą pagal valymo formulę (pH vertė sureguliuota iki 2–3, bandymo popierius), cikluokite 2–3 valandas, valykite, kol prasiskverbimo greitis pasieks 600 l/val., ir išleiskite valymo tirpalą; 9) Valymo metu skysčio temperatūra neturi viršyti 45 ℃. Jei temperatūra per aukšta, sustabdykite įrenginį, kad jis atvėstų, ir tęskite valymą, o valymo skystį išleiskite. 10) 30 min. valykite tekančiu dejonizuotu vandeniu, kad nutekėtų valymo skystis. Jei užsikimšimas yra rimtas, valymo laiką galima pailginti. 11) Prieš naudojimą membraną užsandarinkite dejonizuotu vandeniu arba UF tirpalu. Ultrafiltracijos sistema kontroliuoja į ruošinį patenkančių priemaišų jonų koncentraciją, kad būtų užtikrinta dangos kokybė. Naudojant šią sistemą, reikia atkreipti dėmesį į nepertraukiamą sistemos veikimą, kai ji veikia, o pertraukiamas veikimas yra griežtai draudžiamas, kad ultrafiltracijos membrana neišdžiūtų. Išdžiūvusi derva ir pigmentas prilimpa prie ultrafiltracijos membranos ir jų negalima kruopščiai išvalyti, o tai labai paveiks vandens pralaidumą ir ultrafiltracijos membranos tarnavimo laiką. Ultrafiltracijos membranos vandens išeigos greitis mažėja kartu su veikimo laiku, todėl ją reikia valyti vieną kartą 30–40 dienų iš eilės, kad būtų užtikrintas ultrafiltracijos vandens išplovimui ir plovimui reikalingas ultrafiltracijos vanduo.
Baigiamosios pastabos Elektroforezinė danga yra specialus dangų formavimo būdas, kuris yra praktiškiausia vandens pagrindu pagamintų dangų gamybos technologija. Ji pasižymi vandenyje tirpumu, netoksiškumu ir lengvu automatiniu valdymu, todėl būtina perdirbti elektroforezinius dažus ir sumažinti atliekas. Elektroforezinė dangų regeneracija paprastai atliekama ultrafiltracijos arba atvirkštinio osmoso būdu, tačiau jos veikimo principas iš esmės skiriasi, procesas paprastai būna dviejų rūšių: ultrafiltracijos UF: polimerų ir elektrolitų atskyrimas, dar vadinamas dažų vandens atskyrimu, darbinis slėgis yra apie 1 kg, maždaug 3 kartus didesnis už osmosinį slėgį, membranos poros yra didelės. Atvirkštinio osmoso RO: tirpalo valymas arba koncentravimas, t. y. organinių ir neorganinių medžiagų atskyrimas. Darbinis slėgis yra apie 25 kg, tai yra maždaug 50 kartų didesnis už osmosinį slėgį, o membranos skylė yra maža.
