膜技術在涂裝工業中的應用
來源：安得膜(mo)分離技(ji)術工程（北京）有限公(gong)司 閱讀：4839 更新(xin)時間：2009-07-31 10:14前言
膜分(fen)(fen)離(li)技(ji)(ji)術(shu)是一門新興的高新技(ji)(ji)術(shu)，也(ye)是一門多種(zhong)學(xue)(xue)科交叉的科學(xue)(xue)技(ji)(ji)術(shu)。近30年來(lai)，膜分(fen)(fen)離(li)技(ji)(ji)術(shu)在工業領域得到廣泛的應用(yong)。隨著(zhu)電泳涂(tu)(tu)裝(zhuang)工藝(yi)在汽(qi)車(che)、家電等金屬行業的迅(xun)速發展和全球環保文化的普及(ji)，膜在電泳涂(tu)(tu)裝(zhuang)中的應用(yong)得到迅(xun)猛的發展。
1.1膜的種類及材(cai)料
1.1膜的種類
膜按其分離機理的不(bu)同可分為(wei)以下(xia)幾類：
反滲透膜(RO)
納濾膜(NF)
超濾膜(UF)
微濾膜(MF)
離子交(jiao)換膜(IonExchangeMembrane)
表1-1中列出了已發展起(qi)來的主要膜的分離(li)過程(cheng)。
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1.2膜的材料
1.2.1反滲透膜
反滲透膜(mo)主要(yao)分為兩大類(lei)(lei)：一類(lei)(lei)是(shi)醋酸纖維(wei)(wei)素(su)膜(mo)，另一類(lei)(lei)是(shi)芳(fang)香(xiang)族(zu)聚(ju)酰胺膜(mo)。醋酸纖維(wei)(wei)素(su)膜(mo)的優(you)點(dian)(dian)(dian)是(shi)制作(zuo)較容易(yi)(yi)，價廉，耐游離(li)氯，膜(mo)表面(mian)光(guang)潔，不易(yi)(yi)潔垢和(he)污染等，缺點(dian)(dian)(dian)是(shi)應用(yong)pH范圍窄，易(yi)(yi)水(shui)解，操(cao)作(zuo)壓力(li)要(yao)求偏(pian)高，性能衰減較快等。多(duo)用(yong)于(yu)地表水(shui)和(he)廢(fei)水(shui)處(chu)理方(fang)面(mian)。芳(fang)香(xiang)族(zu)聚(ju)酰胺類(lei)(lei)復(fu)合膜(mo)的優(you)點(dian)(dian)(dian)是(shi)脫鹽率高，通量大，應用(yong)pH范圍寬，耐生(sheng)物降解，操(cao)作(zuo)壓力(li)要(yao)求低等，缺點(dian)(dian)(dian)是(shi)不耐氧化，氧化后性能急劇衰減，抗結垢和(he)污染能力(li)差等。廣泛應用(yong)于(yu)純水(shui)和(he)超純水(shui)制備，工業用(yong)水(shui)處(chu)理等方(fang)面(mian)。
反(fan)滲(shen)透(tou)(tou)(tou)膜(mo)(mo)的(de)外(wai)形有膜(mo)(mo)片(pian)、管(guan)狀和(he)(he)中空(kong)纖維(wei)狀。用(yong)膜(mo)(mo)片(pian)可(ke)以制(zhi)(zhi)備(bei)(bei)(bei)板式和(he)(he)卷(juan)(juan)式反(fan)滲(shen)透(tou)(tou)(tou)器(qi)，用(yong)管(guan)狀膜(mo)(mo)制(zhi)(zhi)備(bei)(bei)(bei)管(guan)式反(fan)滲(shen)透(tou)(tou)(tou)膜(mo)(mo)器(qi)，用(yong)中空(kong)纖維(wei)膜(mo)(mo)制(zhi)(zhi)備(bei)(bei)(bei)中空(kong)纖維(wei)反(fan)滲(shen)透(tou)(tou)(tou)器(qi)。目前(qian)廣泛應用(yong)的(de)是卷(juan)(juan)式和(he)(he)中空(kong)纖維(wei)反(fan)滲(shen)透(tou)(tou)(tou)器(qi)，板式和(he)(he)管(guan)式僅用(yong)于特種濃縮處理(li)場合。在電泳涂裝(zhuang)中，反(fan)滲(shen)透(tou)(tou)(tou)器(qi)的(de)采用(yong)主要(yao)卷(juan)(juan)式反(fan)滲(shen)透(tou)(tou)(tou)器(qi)。
1.2.2納濾膜
納濾膜(mo)和組件與反(fan)滲透膜(mo)基本(ben)相同。
1.2.3超濾膜
制(zhi)備超濾膜(mo)的材(cai)料(liao)(liao)(liao)很多，但(dan)總體上(shang)可分(fen)為兩大類：一類是有機高分(fen)子材(cai)料(liao)(liao)(liao)，另一類是無機材(cai)料(liao)(liao)(liao)。
a.有機高分子類
用于制備超濾膜的有機(ji)高(gao)分(fen)子材料主要(yao)來自兩個方面：一方面，由天然(ran)高(gao)分(fen)子材料改性制得，如纖(xian)維素衍生物類、殼聚糖等；另(ling)一方面，由有機(ji)單體經過高(gao)分(fen)子聚合(he)反應(ying)而制備得合(he)成高(gao)分(fen)子材料，主要(yao)有聚砜類、乙烯類聚合(he)物、含(han)氟(fu)材料類等。
①纖維素衍生物類
主要有二(er)醋(cu)酸纖(xian)(xian)維(wei)素(su)(su)(CA)、三醋(cu)酸纖(xian)(xian)維(wei)素(su)(su)(CTA)、混合(he)纖(xian)(xian)維(wei)素(su)(su)（CA-CN）等。
該(gai)類物質的(de)超濾膜優點(dian)是(shi)(shi)親水(shui)性(xing)(xing)好，成孔性(xing)(xing)好，材料來源方(fang)便(bian)、易得，成本費低。缺點(dian)是(shi)(shi)耐堿性(xing)(xing)能(neng)(neng)差（適合pH=4～6），耐酮類、酯類和有機(ji)溶劑(ji)的(de)能(neng)(neng)力(li)差。
②聚砜類
用于制備(bei)超(chao)濾膜的(de)(de)(de)聚(ju)砜(feng)(feng)類高分子聚(ju)合物主要有(you)(you)聚(ju)砜(feng)(feng)（PS）、磺化聚(ju)砜(feng)(feng)（SPS）、聚(ju)醚砜(feng)(feng)（PES）等。其所制得的(de)(de)(de)超(chao)濾膜不(bu)但具有(you)(you)優良的(de)(de)(de)電性能(neng)及(ji)良好的(de)(de)(de)耐(nai)熱(re)、耐(nai)化學性能(neng)，且具有(you)(you)較好的(de)(de)(de)機械強(qiang)度。
③聚砜酰(xian)胺類（PSA）
用聚砜(feng)酰胺制(zhi)備的超濾膜具有(you)優良的耐(nai)熱、耐(nai)酸(suan)堿和抗(kang)氧化性(xing)能(neng)。
④乙烯類聚合物
主(zhu)要(yao)有聚(ju)丙烯腈(jing)（PAN）、聚(ju)丙烯（PP）和(he)聚(ju)氯乙稀(xi)（PVC）等。
聚丙(bing)烯(xi)腈(PAN)制得的(de)超濾(lv)(lv)膜(mo)具(ju)有優良的(de)耐(nai)(nai)光和耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)，不溶于醇、醚、酯酮及油類溶劑，但(dan)耐(nai)(nai)堿性(xing)差(cha)。應用于制備(bei)超濾(lv)(lv)膜(mo)的(de)聚丙(bing)烯(xi)(PP)主(zhu)要是中(zhong)空纖維(wei)形式，它(ta)具(ju)有優良的(de)耐(nai)(nai)熱性(xing)和化學(xue)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)。而聚氯乙(yi)稀優點是耐(nai)(nai)微生(sheng)物侵(qin)蝕、耐(nai)(nai)酸(suan)堿化學(xue)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)好(hao)、電(dian)絕緣(yuan)性(xing)好(hao)及具(ju)有較高(gao)的(de)機械強度，其缺點是熱穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)差(cha)。
⑤含氟類材料
目前(qian)主要用的(de)(de)(de)是聚(ju)偏氟(fu)乙(yi)烯(xi)(PVDF)和(he)聚(ju)四氟(fu)乙(yi)烯(xi)（PTEE）。這種(zhong)材質(zhi)的(de)(de)(de)超(chao)(chao)濾膜是品質(zhi)最好的(de)(de)(de)膜。由于PTEE的(de)(de)(de)化學惰(duo)性極(ji)強，所以(yi)在超(chao)(chao)濾膜上(shang)應用的(de)(de)(de)不多。聚(ju)偏氟(fu)乙(yi)烯(xi)所制(zhi)得(de)的(de)(de)(de)超(chao)(chao)濾膜具有(you)突出的(de)(de)(de)抗紫外線和(he)耐候性，且有(you)著極(ji)優(you)良(liang)的(de)(de)(de)機械強度和(he)耐化學侵蝕性性能。使(shi)(shi)用溫度范(fan)圍-40℃～260℃，可(ke)以(yi)在強酸、強堿和(he)各種(zhong)有(you)機溶劑(ji)條件下使(shi)(shi)用。
b無機材料
無機材(cai)料(liao)為近(jin)幾年開發(fa)的(de)新型的(de)制膜材(cai)料(liao)，目前(qian)在國內(nei)還未(wei)商品化，尚處(chu)于實驗(yan)室(shi)研究階段。無機材(cai)料(liao)分(fen)為致密材(cai)料(liao)和多(duo)孔材(cai)料(liao)兩類。作(zuo)為超(chao)濾(lv)膜使用(yong)的(de)無機材(cai)料(liao)主要是微孔無機材(cai)料(liao)，主要有多(duo)孔金屬、多(duo)孔陶瓷膜及分(fen)子篩。這種材(cai)質(zhi)的(de)超(chao)濾(lv)膜最突(tu)出(chu)的(de)優點是耐高溫、耐有機溶劑性(xing)能好，不易老化，可再(zai)生性(xing)強(qiang)，適用(yong)于特(te)種分(fen)離(li)。
1.2.4微濾膜
制備微濾(lv)膜(mo)的材(cai)料很多(duo)，已作(zuo)為(wei)商品(pin)化(hua)的有機膜(mo)材(cai)料主要有以下(xia)幾種：
a纖維素酯類
纖(xian)(xian)維(wei)(wei)素(su)酯類(lei)包括二(er)醋酸(suan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)素(su)(CA)、三(san)醋酸(suan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)素(su)(CTA)、硝化纖(xian)(xian)維(wei)(wei)素(su)(CN)、混合(he)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)素(su)（CA-CN）和(he)(he)乙基纖(xian)(xian)維(wei)(wei)素(su)（EC）等。其中混合(he)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)素(su)制成(cheng)的膜(mo)(mo)是一種標(biao)準(zhun)的常用濾(lv)膜(mo)(mo)，由于(yu)成(cheng)孔性能良好，親水性好，材料易得且成(cheng)本較低，因此，該膜(mo)(mo)的孔徑規格分級最多，在0.05～8µm之間約有(you)10個孔徑型號；使用溫(wen)度范圍廣，可耐(nai)稀酸(suan)，但不適應于(yu)酮類(lei)、酯類(lei)、弱酸(suan)和(he)(he)堿類(lei)等液體的過濾(lv)。
b氯乙烯類
聚氯乙(yi)稀(xi)（PVC）是較常(chang)用(yong)的膜材料，用(yong)于膜分離時，PVC耐較強的酸性或(huo)堿性液體，但不適用(yong)于高溫（40℃）下(xia)使用(yong)，因而不便(bian)消毒。此外(wai)，它(ta)的親水性也較差。
聚酰胺類
聚(ju)酰胺俗稱尼龍(long)（nylon），該(gai)類濾膜具有親水性、耐堿、不(bu)耐酸，在(zai)酮、酚、醚及(ji)高分(fen)子(zi)量的(de)(de)醇(chun)(chun)中不(bu)易被侵蝕(shi)；孔徑型號也較多，此類材料做成的(de)(de)膜可用于酮、酯、醚及(ji)高分(fen)子(zi)醇(chun)(chun)類的(de)(de)過濾。聚(ju)酰胺材料對氯(lv)非常敏感，最高允許濃度為0.1mg/L，因此在(zai)膜的(de)(de)應用中要注意對氯(lv)的(de)(de)預處理。
d氟化合物類
氟(fu)(fu)樹脂是(shi)指含有(you)單體的(de)均聚(ju)物或(huo)共聚(ju)物，主要包括聚(ju)四(si)氟(fu)(fu)乙烯(xi)(xi)（PTFE）、聚(ju)偏(pian)氟(fu)(fu)乙烯(xi)(xi)（PVDF）、聚(ju)三(san)氟(fu)(fu)乙烯(xi)(xi)（PCTFE，F3）和(he)聚(ju)氟(fu)(fu)乙烯(xi)(xi)（PVF）、其(qi)中(zhong)較(jiao)為重要的(de)是(shi)聚(ju)四(si)氟(fu)(fu)乙烯(xi)(xi)、聚(ju)偏(pian)氟(fu)(fu)乙烯(xi)(xi)。此類微孔膜(mo)具有(you)極好(hao)的(de)化學(xue)穩(wen)定性(xing)，適合在高溫下使用(yong)，特別是(shi)PTFE膜(mo)，可在260℃高溫下長期(qi)使用(yong)，－268℃下短(duan)期(qi)使用(yong)，可耐強酸強堿及各種有(you)機(ji)溶(rong)劑；適用(yong)面廣(guang)，適用(yong)于過濾蒸(zheng)汽及各種腐蝕性(xing)液體。
e聚砜類
如聚砜(feng)（PS）和聚醚砜(feng)(PES)微孔膜。該類膜的化學穩定性(xing)和熱穩定性(xing)好，耐輻射(she)，機械強度高，應用(yong)面(mian)也較(jiao)廣。
f聚稀烴類(lei)（除聚氯(lv)乙(yi)稀）
主要(yao)(yao)包括聚(ju)乙(yi)烯、聚(ju)丙烯、聚(ju)苯乙(yi)烯和聚(ju)烴(jing)稀(xi)，其中較重要(yao)(yao)的(de)是聚(ju)乙(yi)烯和聚(ju)丙烯。該類微孔膜具(ju)有(you)良好的(de)化學穩(wen)定(ding)性，可耐酸(suan)堿和各(ge)種有(you)機溶(rong)劑(ji)。
g聚碳酸酯類
主要用(yong)(yong)于制(zhi)核(he)孔(kong)(kong)微(wei)孔(kong)(kong)膜。核(he)孔(kong)(kong)膜孔(kong)(kong)徑(jing)非常均勻，膜一(yi)般較厚，約(yue)為(wei)1～5µm，但空(kong)隙率低，一(yi)般為(wei)百分之十幾；膜的通量與其它材質膜相當，但制(zhi)作工藝(yi)復雜，價格高(gao)，應用(yong)(yong)受限制(zhi)。
f無機材料類
主要(yao)包括陶(tao)瓷(ci)微孔(kong)膜，玻璃微孔(kong)膜，各種金屬微孔(kong)膜等等。該(gai)類膜具(ju)有耐高溫耐有機溶劑(ji)、耐生(sheng)物降(jiang)解等優(you)點。在高溫氣體(ti)分離和(he)膜催化反(fan)應器及食(shi)品(pin)加工(gong)等行業中，有良好(hao)的應用(yong)前景。
1.2.5離子交換膜
離子(zi)(zi)(zi)交換膜(mo)(mo)是一種具有選擇(ze)透(tou)過性的功(gong)能高(gao)分子(zi)(zi)(zi)薄膜(mo)(mo)。由陽(yang)離子(zi)(zi)(zi)交換材料組成的膜(mo)(mo)稱為陽(yang)離子(zi)(zi)(zi)交換膜(mo)(mo)，它(ta)對陽(yang)離子(zi)(zi)(zi)具有選擇(ze)透(tou)過性，簡稱陽(yang)膜(mo)(mo)。反之稱為陰膜(mo)(mo)。
離子交換膜的(de)材(cai)料很多(duo)，已商品化的(de)主要有苯(ben)(ben)乙烯(xi)(xi)（ST）型樹脂、聚(ju)乙烯(xi)(xi)（PE）、聚(ju)丙烯(xi)(xi)（PP）、苯(ben)(ben)乙烯(xi)(xi)（ST）-二乙烯(xi)(xi)基苯(ben)(ben)（DVB）的(de)共聚(ju)物(wu)、聚(ju)氯(lv)乙稀(xi)（PVC）、聚(ju)砜(feng)（PS）、聚(ju)苯(ben)(ben)醚（PPO）、氟乙烯(xi)(xi)（PVDF）的(de)共聚(ju)物(wu)以及一些(xie)其它的(de)均(jun)質的(de)二元(yuan)交聯(lian)共聚(ju)物(wu)等高分子材(cai)料。
2常用的膜組件形(xing)式
分(fen)離膜組件(jian)目前有五種基(ji)本形式：
?平板式組件(jian)(PlateandFrameModule)
?管式組件(TubularModule)
?毛細管式(shi)組件(jian)(CapillaryModule)
?中(zhong)空纖維式(shi)組件(HollowFiberModule)
?螺旋卷式組件(SpiralWoundModule)
這(zhe)五種組件的優缺點比較見(jian)表1-2。
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一般(ban)情況下，板式(shi)和管式(shi)組件處(chu)理量(liang)較小(xiao)，尤(you)其適用(yong)于高粘(zhan)度、含大(da)量(liang)懸浮雜質的對象，處(chu)理量(liang)大(da)時，應使(shi)用(yong)中空(kong)纖維(wei)及卷(juan)式(shi)膜組。
3膜在電泳涂(tu)裝(zhuang)中的(de)應用
電(dian)(dian)泳涂(tu)(tu)(tu)裝(zhuang)(zhuang)是一種特殊的(de)(de)涂(tu)(tu)(tu)膜(mo)形成方法(fa)(fa)。為了提(ti)高(gao)汽車(che)車(che)身內(nei)腔(qiang)和焊(han)縫面的(de)(de)防腐蝕(shi)性，美(mei)國(guo)福特汽車(che)公司(si)于(yu)(yu)1957年(nian)(nian)開(kai)始研究電(dian)(dian)泳涂(tu)(tu)(tu)裝(zhuang)(zhuang)法(fa)(fa)，并(bing)于(yu)(yu)1961年(nian)(nian)建成一條泳涂(tu)(tu)(tu)車(che)輪(lun)的(de)(de)試驗生產(chan)線（陽極(ji)(ji)電(dian)(dian)泳涂(tu)(tu)(tu)裝(zhuang)(zhuang)法(fa)(fa)），在1963年(nian)(nian)成功地(di)用于(yu)(yu)汽車(che)車(che)身涂(tu)(tu)(tu)裝(zhuang)(zhuang)。電(dian)(dian)泳涂(tu)(tu)(tu)裝(zhuang)(zhuang)以(yi)其高(gao)效(xiao)、優質、安全(quan)、經濟等諸多優點(dian)備受全(quan)世界涂(tu)(tu)(tu)裝(zhuang)(zhuang)界的(de)(de)重視。隨著新型涂(tu)(tu)(tu)料(liao)的(de)(de)開(kai)發和涂(tu)(tu)(tu)裝(zhuang)(zhuang)技(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)進步(bu)，尤其是1977年(nian)(nian)成功開(kai)發陰(yin)極(ji)(ji)電(dian)(dian)泳涂(tu)(tu)(tu)料(liao)和陰(yin)極(ji)(ji)電(dian)(dian)泳涂(tu)(tu)(tu)裝(zhuang)(zhuang)技(ji)術(shu)(shu)，電(dian)(dian)泳涂(tu)(tu)(tu)裝(zhuang)(zhuang)工藝在汽車(che)、家電(dian)(dian)等金屬行業得到迅速的(de)(de)發展和普及。眾所周知，汽車(che)及其零部件(jian)的(de)(de)涂(tu)(tu)(tu)裝(zhuang)(zhuang)是汽車(che)制(zhi)造(zao)過(guo)程中產(chan)生三(san)廢排放最(zui)多的(de)(de)環(huan)節之(zhi)一，隨著全(quan)球環(huan)保呼(hu)聲日益(yi)高(gao)漲世界各地(di)也制(zhi)定和出臺相(xiang)應(ying)的(de)(de)環(huan)保法(fa)(fa)制(zhi)法(fa)(fa)規，因(yin)此，減少涂(tu)(tu)(tu)裝(zhuang)(zhuang)污水排放、降(jiang)低涂(tu)(tu)(tu)裝(zhuang)(zhuang)成本、提(ti)高(gao)涂(tu)(tu)(tu)膜(mo)質量成為電(dian)(dian)泳涂(tu)(tu)(tu)裝(zhuang)(zhuang)技(ji)術(shu)(shu)研發的(de)(de)主要課題，膜(mo)在電(dian)(dian)泳涂(tu)(tu)(tu)裝(zhuang)(zhuang)中的(de)(de)應(ying)用可有效(xiao)地(di)使這一問題得到解(jie)決。其工藝流程如圖1。
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3.1超(chao)濾(lv)技術在涂裝前脫脂去油(you)中(zhong)的應用(yong)
在(zai)(zai)(zai)涂裝前處(chu)理(li)(li)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)脂(zhi)(zhi)去油(you)(you)工序中(zhong)(zhong)，鋼材表面的(de)(de)(de)防銹油(you)(you)、機油(you)(you)等(deng)，除動植物油(you)(you)被(bei)堿皂(zao)化外(wai)，大(da)多被(bei)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)脂(zhi)(zhi)液(ye)(ye)(ye)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)表面活性劑(ji)乳(ru)(ru)化于(yu)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)脂(zhi)(zhi)液(ye)(ye)(ye)中(zhong)(zhong)，當它(ta)們含量(liang)(liang)過高，就會析出，從而(er)影響以(yi)后的(de)(de)(de)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)脂(zhi)(zhi)效果(guo)。因此(ci)(ci)要(yao)(yao)求脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)脂(zhi)(zhi)液(ye)(ye)(ye)中(zhong)(zhong)含油(you)(you)量(liang)(liang)不(bu)超過4g/L。如果(guo)靠排放更新(xin)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)脂(zhi)(zhi)液(ye)(ye)(ye)，不(bu)但不(bu)經濟，還(huan)會帶來(lai)(lai)大(da)量(liang)(liang)污水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)問題(ti)。安得公(gong)司（其(qi)前身為(wei)(wei)美國(guo)(guo)AMT公(gong)司北京辦事處(chu)）在(zai)(zai)(zai)膜(mo)法(fa)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)中(zhong)(zhong)具(ju)有豐(feng)富的(de)(de)(de)經驗(yan)和成熟(shu)的(de)(de)(de)技術，它(ta)采(cai)用(yong)超濾(lv)(lv)膜(mo)法(fa)使生產線上脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)脂(zhi)(zhi)含油(you)(you)廢水(shui)(shui)分(fen)(fen)離(li)得以(yi)實(shi)現。其(qi)油(you)(you)水(shui)(shui)分(fen)(fen)離(li)工藝流程圖(tu)如圖(tu)3-1。超濾(lv)(lv)法(fa)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)脂(zhi)(zhi)法(fa)主要(yao)(yao)是利(li)用(yong)超濾(lv)(lv)原理(li)(li)對(dui)乳(ru)(ru)化液(ye)(ye)(ye)進行(xing)破乳(ru)(ru)，利(li)用(yong)超濾(lv)(lv)膜(mo)對(dui)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)脂(zhi)(zhi)液(ye)(ye)(ye)進行(xing)含油(you)(you)部(bu)分(fen)(fen)的(de)(de)(de)濃縮，使油(you)(you)在(zai)(zai)(zai)特定(ding)的(de)(de)(de)容(rong)器中(zhong)(zhong)不(bu)斷富集，而(er)經過處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)脂(zhi)(zhi)液(ye)(ye)(ye)中(zhong)(zhong)已不(bu)含有油(you)(you)的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)成份，直接返回脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)脂(zhi)(zhi)槽，從而(er)降低(di)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)脂(zhi)(zhi)槽中(zhong)(zhong)油(you)(you)的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)。隨(sui)著(zhu)科學(xue)(xue)技術的(de)(de)(de)發展，超濾(lv)(lv)膜(mo)分(fen)(fen)離(li)法(fa)在(zai)(zai)(zai)乳(ru)(ru)化液(ye)(ye)(ye)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)“破乳(ru)(ru)”作用(yong)的(de)(de)(de)優(you)點越來(lai)(lai)越被(bei)人們接受。由于(yu)超濾(lv)(lv)膜(mo)得透過液(ye)(ye)(ye)中(zhong)(zhong)油(you)(you)的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)可由原液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)100~1000ppm下(xia)降為(wei)(wei)10ppm，由此(ci)(ci)可看到(dao)(dao)超濾(lv)(lv)技術所(suo)起到(dao)(dao)的(de)(de)(de)作用(yong)，同時由于(yu)超濾(lv)(lv)裝置在(zai)(zai)(zai)清洗時不(bu)需要(yao)(yao)大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)化學(xue)(xue)藥(yao)劑(ji)，因此(ci)(ci)在(zai)(zai)(zai)國(guo)(guo)外(wai)已大(da)量(liang)(liang)用(yong)于(yu)污水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)工藝中(zhong)(zhong).
圖(tu)3-1脫脂中(zhong)油水分離工(gong)藝流程
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3.2陽極（陰(yin)極）膜在電(dian)泳涂(tu)裝中的應用(yong)
3.2.1陽極原理
電(dian)(dian)泳(yong)(yong)涂(tu)裝過程伴(ban)隨著電(dian)(dian)解、電(dian)(dian)泳(yong)(yong)、電(dian)(dian)沉積(ji)(ji)和電(dian)(dian)滲等四(si)種(zhong)電(dian)(dian)化學物料現象。陰(yin)極(ji)電(dian)(dian)泳(yong)(yong)和陽(yang)極(ji)電(dian)(dian)泳(yong)(yong)涂(tu)裝沉積(ji)(ji)反應如表3-2。
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在(zai)(zai)陰(yin)極(ji)電泳(yong)涂裝中在(zai)(zai)陽(yang)極(ji)區(qu)不斷產生有機(ji)酸（見下式），如不及時除去，會(hui)進(jin)入槽(cao)液，使pH值(zhi)下降，影(ying)響工藝(yi)pH值(zhi)的穩定，影(ying)響泳(yong)透力及涂膜性能。
H﹢＋CH3COO﹣或(huo)HCOO﹣CH3COOH或(huo)HCOOH
在電(dian)泳(yong)中(zhong)(zhong)采用(yong)(yong)陽極系(xi)(xi)統，它通過使用(yong)(yong)選(xuan)擇型的(de)、單(dan)向的(de)半透膜(mo)來有效地除去(qu)電(dian)泳(yong)涂裝過程中(zhong)(zhong)產生的(de)有機酸，維(wei)持系(xi)(xi)統的(de)化學平衡(heng)。陽極系(xi)(xi)統是由(you)數(shu)個電(dian)極、離子選(xuan)擇膜(mo)、極液槽、極液循環管路、泵、電(dian)導控制系(xi)(xi)統、去(qu)離子水系(xi)(xi)統等組成，其工藝流程如圖3-3。
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極(ji)(ji)(ji)液(ye)(ye)(ye)槽(cao)中(zhong)的(de)(de)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)通(tong)過(guo)進(jin)(jin)液(ye)(ye)(ye)泵(beng)抽(chou)出，流經電(dian)導儀(yi)(yi)探頭(tou)時(shi)(shi)，電(dian)導儀(yi)(yi)探頭(tou)會向控制器(qi)發送信號，如(ru)果(guo)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)正在(zai)檢查(cha)中(zhong)，則去(qu)離子水系統中(zhong)的(de)(de)電(dian)磁閥將(jiang)暫時(shi)(shi)關閉；如(ru)果(guo)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)呈(cheng)酸性，電(dian)磁閥將(jiang)自(zi)動打開(kai)，去(qu)離子水將(jiang)填充進(jin)(jin)極(ji)(ji)(ji)液(ye)(ye)(ye)槽(cao)中(zhong)，稀(xi)釋溶(rong)液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)酸性。陽極(ji)(ji)(ji)液(ye)(ye)(ye)一旦通(tong)過(guo)電(dian)導率儀(yi)(yi)探頭(tou)，極(ji)(ji)(ji)液(ye)(ye)(ye)便在(zai)壓力的(de)(de)作用下(xia)通(tong)過(guo)單向閥開(kai)始(shi)流動，進(jin)(jin)入(ru)供液(ye)(ye)(ye)管，并由各個的(de)(de)流量計控制供給(gei)各個陽極(ji)(ji)(ji)管。
溶液(ye)進入(ru)陽極(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)后，溶液(ye)因自重而(er)流(liu)到陽極(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)底端(duan)(duan)(duan)。當(dang)陽極(ji)(ji)系統處(chu)于運行狀(zhuang)態時，電(dian)泳漆液(ye)中的(de)(de)酸(suan)或(huo)增溶劑(ji)被(bei)陽極(ji)(ji)吸引發生遷(qian)移(yi)并通(tong)過(guo)選(xuan)擇透過(guo)性(xing)的(de)(de)離子交換(huan)膜(mo)而(er)進入(ru)陽極(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)電(dian)解質(zhi)溶液(ye)中，且隨著陽極(ji)(ji)液(ye)的(de)(de)漩(xuan)流(liu)發生遷(qian)移(yi)，到達陽極(ji)(ji)管(guan)(guan)(guan)頂(ding)端(duan)(duan)(duan)，從頂(ding)端(duan)(duan)(duan)進入(ru)回液(ye)管(guan)(guan)(guan)返(fan)回極(ji)(ji)液(ye)槽(cao)中，以此反復。
3.2.2陽極類型
用于電泳槽的陽極(ji)(ji)(ji)有(you)三(san)種基(ji)本(ben)類型：板(ban)式(shi)(shi)、管式(shi)(shi)和弧形陽極(ji)(ji)(ji)。管式(shi)(shi)和弧形陽極(ji)(ji)(ji)比板(ban)式(shi)(shi)陽極(ji)(ji)(ji)的效益明顯高(gao)出(chu)很多，主要表(biao)現為(wei)以(yi)下幾方面：一是(shi)它們比較容易安(an)裝(zhuang)；二是(shi)提供的電效率大(da)大(da)高(gao)于板(ban)式(shi)(shi)；三(san)是(shi)陽極(ji)(ji)(ji)的工作面可全部的使用上。Ande公司設計的陽極(ji)(ji)(ji)液射流系統，改善了(le)(le)陽極(ji)(ji)(ji)液在(zai)陽極(ji)(ji)(ji)管內的流動狀態(tai)，降(jiang)低了(le)(le)陽極(ji)(ji)(ji)的損失(shi)，提高(gao)了(le)(le)溶解(jie)氧的去除(chu)(chu)，從而減小了(le)(le)陽極(ji)(ji)(ji)腐蝕.其(qi)污染物和溶解(jie)氧的去除(chu)(chu)率比一般傳(chuan)統設計提高(gao)了(le)(le)三(san)倍。其(qi)結構(gou)如圖3-4。
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3.2.3陰極電泳(yong)涂(tu)裝中陽極的配置
在陰(yin)極(ji)電泳涂裝場合，陰(yin)極(ji)和陽極(ji)的(de)面積比為4：1。以汽車車身(shen)涂裝為例(li)，陽極(ji)面積的(de)計(ji)算公式如下：
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3.3超(chao)濾膜(mo)在電泳后清
洗中的應用
3.3.1.超濾(lv)原(yuan)理和作用
超(chao)濾(lv)（UF）是一種能夠將溶液(ye)(ye)進行凈化(hua)(hua)、分離或者濃(nong)縮(suo)的(de)(de)膜(mo)透過分離技術，超(chao)濾(lv)過程可理(li)解成(cheng)與(yu)膜(mo)孔徑大小相關的(de)(de)篩分過程。以膜(mo)兩側的(de)(de)壓力差(cha)為(wei)驅動力，以超(chao)濾(lv)膜(mo)為(wei)過濾(lv)介質(zhi)，在(zai)一定(ding)的(de)(de)壓力下，當溶液(ye)(ye)流(liu)過膜(mo)表面時，只(zhi)允許水、無機鹽及(ji)小分子(zi)物質(zhi)透過膜(mo)，而阻止水中(zhong)的(de)(de)懸浮物、膠體、蛋白(bai)質(zhi)和微生物等大分子(zi)通(tong)過，以達到溶液(ye)(ye)的(de)(de)凈化(hua)(hua)、分離與(yu)濃(nong)縮(suo)的(de)(de)目的(de)(de)。其示意圖如3-5。
圖3-5超濾(lv)過程(cheng)示意圖
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在超濾中(zhong)，大分(fen)子溶(rong)質等之所(suo)以不能象(xiang)溶(rong)劑那樣容易通(tong)過膜，主要因(yin)為下(xia)面幾種(zhong)原因(yin)：
①被(bei)吸附在過濾膜的表面上和(he)孔中（基本吸附）；
②被(bei)保留在孔內(nei)或(huo)從孔內(nei)被(bei)排出（堵塞(sai)）；
③機(ji)械(xie)地被截(jie)留(liu)在過濾(lv)膜表面上（篩分）。
被超(chao)(chao)濾膜(mo)(mo)分(fen)離的(de)組(zu)分(fen)的(de)直徑(jing)大約為10-2～10-1µm，膜(mo)(mo)的(de)孔徑(jing)為10-3～10-1µm，膜(mo)(mo)表面有效截留層厚度較小（0.1～10µm），操作(zuo)壓力一(yi)般為0.2～0.4Mpa，膜(mo)(mo)的(de)透過速率為0.5～5m3/（㎡.d)。在電(dian)泳涂裝(zhuang)工(gong)藝中，超(chao)(chao)濾系(xi)統是主(zhu)要設備之一(yi)，其性(xing)能的(de)好壞(huai)直接影響到涂膜(mo)(mo)質量及(ji)生產成本，其主(zhu)要作(zuo)用(yong)是：
①滿(man)足閉(bi)路循環淋洗回收(shou)電(dian)(dian)泳(yong)漆的需要。使用超濾(lv)透過液清洗粘附在被涂(tu)物(wu)上的電(dian)(dian)泳(yong)漆，其電(dian)(dian)泳(yong)漆回收(shou)率可達98%以上，節約電(dian)(dian)泳(yong)漆，減少污水處理量及費用，如不使用超濾(lv)系統(tong)，回收(shou)率只有70%-80%。
②滿足電泳槽中控制電導率平衡(heng)的需要。除去雜離子，凈化槽液，提(ti)高涂膜質量。
③沖洗浮(fu)著在工件表(biao)面的電泳液。
3.3.2超濾(lv)膜及膜組件的選擇：
1.超濾膜的選擇：
①水(shui)及小分(fen)子物(wu)質透過(guo)速度快；
②膜(mo)的(de)機械強度好，經久(jiu)耐用；
③膜的截留性能(neng)敏(min)銳度(du)高；
④抗溶(rong)劑溶(rong)解及抗浸蝕能(neng)力強；對(dui)被截留溶(rong)質的吸(xi)附(fu)性(xing)極小。
2.膜組件(jian)（器件(jian)）的選(xuan)擇：
目前(qian)常用的超(chao)濾(lv)器件主要有三種形式(shi)：板(ban)(ban)式(shi)、管(guan)(guan)式(shi)中(zhong)空(kong)纖維和卷式(shi)超(chao)濾(lv)器。板(ban)(ban)式(shi)超(chao)濾(lv)器用的超(chao)濾(lv)膜適合(he)用于溶(rong)(rong)液(ye)的初(chu)級濃(nong)(nong)(nong)縮，管(guan)(guan)式(shi)超(chao)濾(lv)器用于較(jiao)高濃(nong)(nong)(nong)度的溶(rong)(rong)液(ye)的濃(nong)(nong)(nong)縮分離(li)及廢水(shui)處理，中(zhong)空(kong)纖維和卷式(shi)超(chao)濾(lv)器多用于水(shui)質(zhi)凈化工程及溶(rong)(rong)液(ye)的濃(nong)(nong)(nong)縮分離(li)。
超濾器的(de)(de)透過量主要取決(jue)于有效膜面積(ji)的(de)(de)大小(xiao)，在電泳涂裝工(gong)藝(yi)中，卷(juan)式(shi)(shi)(shi)超濾器以其(qi)最大的(de)(de)膜面積(ji)，最小(xiao)的(de)(de)組件體積(ji)以及最小(xiao)的(de)(de)系統投(tou)資而被廣泛應(ying)用，而法蘭(lan)式(shi)(shi)(shi)卷(juan)式(shi)(shi)(shi)超濾器的(de)(de)應(ying)用使(shi)這一(yi)應(ying)用更(geng)為(wei)普(pu)及。法蘭(lan)式(shi)(shi)(shi)超濾器與的(de)(de)鹽水(shui)密封式(shi)(shi)(shi)卷(juan)式(shi)(shi)(shi)超濾器結(jie)構圖如圖3-6，表3-3為(wei)其(qi)優缺點(dian)的(de)(de)比較。
圖3-6法蘭式超濾結構與(yu)鹽水(shui)密(mi)封超濾結構圖
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3.3.3超(chao)濾組件(jian)數量及排列設計
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一套超濾(lv)系統(tong)所(suo)用(yong)(yong)組(zu)件(jian)的(de)數量依賴(lai)于設計中(zhong)所(suo)要(yao)求的(de)透過液(ye)量，同(tong)時還必須考(kao)慮到(dao)溫度、壓力、料液(ye)濃(nong)度的(de)影響(xiang)。由多個組(zu)件(jian)構成的(de)超濾(lv)系統(tong)中(zhong)，組(zu)件(jian)的(de)排列有以下(xia)(xia)幾種方式(shi)：并聯連(lian)接(jie)(jie)(jie)、串(chuan)(chuan)連(lian)連(lian)接(jie)(jie)(jie)和串(chuan)(chuan)－并聯連(lian)接(jie)(jie)(jie)。目前國內(nei)采用(yong)(yong)最多的(de)是并聯連(lian)接(jie)(jie)(jie)。在電(dian)泳(yong)涂裝中(zhong)，在漆(qi)液(ye)循環(huan)泵的(de)作用(yong)(yong)下(xia)(xia)，漆(qi)通過超濾(lv)單元進行循環(huan)，系統(tong)中(zhong)的(de)每只膜組(zu)件(jian)采用(yong)(yong)并聯連(lian)接(jie)(jie)(jie)起來，通過超濾(lv)膜的(de)透過液(ye)直接(jie)(jie)(jie)進入透過液(ye)收集管中(zhong)，被直接(jie)(jie)(jie)用(yong)(yong)于淋洗、儲存或排放，而濃(nong)縮液(ye)則返回電(dian)泳(yong)槽。
目前，市場上膜(mo)的(de)(de)(de)生產(chan)廠家很多，基(ji)本(ben)為濕式(shi)(shi)膜(mo)，而美(mei)國(guo)AMFOR公(gong)(gong)司(北京安(an)得公(gong)(gong)司的(de)(de)(de)美(mei)國(guo)母公(gong)(gong)司)采用先進的(de)(de)(de)干式(shi)(shi)膜(mo)工藝生產(chan)的(de)(de)(de)干式(shi)(shi)卷式(shi)(shi)超(chao)濾(lv)膜(mo)和電泳涂(tu)(tu)裝反(fan)滲透(tou)膜(mo)，是專為陽極和陰極電泳漆的(de)(de)(de)用途而設計的(de)(de)(de)。它(ta)具有(you)重量(liang)輕、流(liu)量(liang)高和儲存期長等特點。北京安(an)得公(gong)(gong)司也正在做干式(shi)(shi)膜(mo)的(de)(de)(de)開發與(yu)研究試驗，其卷式(shi)(shi)膜(mo)產(chan)品的(de)(de)(de)直(zhi)徑從(cong)4寸到(dao)12寸規(gui)格(ge)不等，它(ta)能滿足各種(zhong)工業和汽車涂(tu)(tu)裝業系統的(de)(de)(de)需要。
表(biao)3-4為各種規(gui)格的Ande超濾膜。
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在實(shi)際(ji)應用中，可依據(ju)各個系(xi)統所(suo)要求的(de)總(zong)透過液量(liang)，來選擇(ze)膜組(zu)件的(de)型號(hao)及數量(liang)，進行系(xi)統設計。
3.3.4超濾系統的清洗
運行中的超(chao)濾(lv)裝置，最常見的問(wen)題是由于膜被污(wu)染或堵塞(sai)而(er)使透過(guo)液量下降的問(wen)題。在(zai)開車后經過(guo)一段時間，超(chao)濾(lv)系(xi)統的超(chao)濾(lv)液產量將穩(wen)定在(zai)一個流量值上(shang)，這個穩(wen)定值便是此系(xi)統的正常值，這個值必須(xu)在(zai)開車時流量的80%左右(you)范圍內。
當系統的超濾液流量下降至正常值的70%時，該系統就必須進行清洗。如果延誤清洗，則會導至阻塞，使流量不可能恢復。清洗的方法可分為兩大類：物理方法和化學方法。清洗方法的選擇則根據膜組件的構型、膜材質、污染物的類型等程序而定，一般采用化學清洗法。同樣，清洗站的設計也應依據不同的膜規格型號和系統的運行模式不同而不同。最近幾
年，單(dan)只在線清洗逐漸取(qu)代了以前的停機清洗，避(bi)免了停機清洗給企業(ye)帶來的經(jing)濟損(sun)失。
3.4反(fan)滲透技(ji)術(shu)(shu)和超濾技(ji)術(shu)(shu)在電泳(yong)后清洗中的配合應用
反滲透技術是以(yi)膜(mo)兩側(ce)(ce)的(de)(de)(de)靜(jing)壓(ya)差為推動力，即在濃溶(rong)(rong)液(ye)側(ce)(ce)加壓(ya)使膜(mo)兩側(ce)(ce)的(de)(de)(de)靜(jing)壓(ya)差大(da)于(yu)溶(rong)(rong)液(ye)間的(de)(de)(de)滲透壓(ya)差，此時溶(rong)(rong)劑將從濃溶(rong)(rong)液(ye)側(ce)(ce)透過稀溶(rong)(rong)液(ye)側(ce)(ce)，實現(xian)(xian)液(ye)體混合物的(de)(de)(de)膜(mo)分離(li)過程(cheng)電(dian)泳涂裝工藝中，反滲透技術（EDRO）和超濾技術（UF）的(de)(de)(de)配合使用，實現(xian)(xian)了真正意義(yi)上的(de)(de)(de)電(dian)泳漆閉路循環。其(qi)工藝流(liu)程(cheng)如圖3-7。
圖(tu)3-7超濾和反滲透技術在電泳后(hou)沖洗中的工藝流程
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從流(liu)程圖上可看到，在電(dian)泳(yong)涂(tu)裝工藝中(zhong)(zhong)，反(fan)(fan)(fan)滲透(tou)技術主要用于電(dian)泳(yong)超(chao)濾(lv)透(tou)過(guo)(guo)液的(de)純化。為(wei)了避免(mian)膜(mo)污(wu)染，電(dian)泳(yong)涂(tu)裝中(zhong)(zhong)反(fan)(fan)(fan)滲透(tou)膜(mo)的(de)選擇應根據所(suo)使用的(de)電(dian)泳(yong)漆(qi)的(de)特性來進行(xing)選擇。在陰(yin)極(ji)電(dian)泳(yong)涂(tu)裝中(zhong)(zhong)，超(chao)濾(lv)透(tou)過(guo)(guo)液帶有正(zheng)(zheng)電(dian)荷，反(fan)(fan)(fan)滲透(tou)膜(mo)若采(cai)用陰(yin)性膜(mo)，透(tou)過(guo)(guo)液中(zhong)(zhong)的(de)正(zheng)(zheng)電(dian)荷則容易(yi)吸附在陰(yin)性膜(mo)上，造成膜(mo)污(wu)染，因此，在陰(yin)極(ji)電(dian)泳(yong)中(zhong)(zhong)，反(fan)(fan)(fan)滲透(tou)膜(mo)應選擇帶正(zheng)(zheng)電(dian)或(huo)中(zhong)(zhong)性的(de)抗污(wu)染膜(mo)。反(fan)(fan)(fan)之，在陽極(ji)電(dian)泳(yong)中(zhong)(zhong)，反(fan)(fan)(fan)滲透(tou)膜(mo)應選擇帶負電(dian)或(huo)中(zhong)(zhong)性的(de)抗污(wu)染膜(mo)。
超濾技(ji)術和反(fan)滲透技(ji)術在(zai)電(dian)(dian)泳涂裝工藝(yi)中的成功應用(yong)，實現了(le)閉合(he)回路淋洗，使電(dian)(dian)泳漆(qi)的利用(yong)率超過99%，大大降低了(le)生(sheng)產成本，減輕了(le)廢水(shui)處理負擔，這不僅給電(dian)(dian)泳涂裝界，也給人類的環(huan)保事業做出巨大的貢獻。
結束語
隨著(zhu)新型膜(mo)材料的開(kai)發(fa)和膜(mo)分離技術(shu)的進步，將(jiang)有越來越多的膜(mo)應用(yong)于電泳(yong)(yong)涂(tu)裝(zhuang)工藝(yi)中(zhong)，而膜(mo)在電泳(yong)(yong)中(zhong)的應用(yong)，也進一步促進了電泳(yong)(yong)涂(tu)裝(zhuang)技術(shu)的快(kuai)速發(fa)展和普及。
