超滤膜的过滤特点及影响因素

超滤膜的过滤特点及影响因素

电泳涂装技术以其独有的高生产效率，优质耐蚀的涂层，安全经济等优点，受到涂装界的重视。随着新型电泳涂料的开发和涂装技术的进步，成其是阳离子型电泳涂料的阴极电泳技术的开发，现今有用电泳涂装法涂底漆的车身达90%以上，车箱、车架、车轮等已基本使用电涂涂装涂底漆或一次成漆。

超滤设备的设计，有三个基本要求：一是确保有足够的流量通过膜表面，同时尽可能紧密，在既定的体积内可容纳最大的膜面积。还要拆卸更换膜方便，易清洗等等。常见的超滤膜有管式(又分内丈夫，外压两种)，板式，中空纤维式(也分内外压两种)，卷式四种。从实际应用效果来看，卷式和中空对预处理、漆的管理要求严格，自动化水平要求高，而板式装卸、密封、维护较困难。下表展示了不同类型超滤器及组件在电泳涂装上应用的优缺点。

电泳漆用超滤膜及其组件。

超滤膜的性能是超滤系统的核心。超滤设备是否充分有效的发挥效应，关键在于超滤膜的性能好坏，即超滤膜的透过速度，截留率，寿命及耐化学药品性能等是否达到设计指标。

1、阳极电泳(阴离子型)用超滤膜。

阳极电泳漆用超滤膜的透水速度，截留率，使用寿命，对阳极漆种的适应性等指标国产超滤膜均与国外同类产品水平相当，而今阳极电泳线上配套的超滤器国内基本上不进口，多采用国产超滤膜。

2、阴极漆(阳离子型)用超滤膜。

随着当今阴极电泳漆的迅速发展，与之相适应的超滤膜一直是膜工程人员研究重点。由于阴极电泳漆固含量高，主要成份为水溶

性高分子涂糕点和极细的颜料，吸附性较大，污染力较强，造成超滤膜极易堵塞、衰减。为此国外一般选用具有与阴极漆基相同电荷的荷正电超滤膜来超滤阴极漆。在超滤过程中，借助杜南效应，静电排斥，减轻漆对膜面的污染，增加透过速度，延长膜的使用寿命。

超滤设备在电泳漆超滤中的几个影响因素。

1、漆液流速。

超滤过速度是由膜面溶质逆向扩散速度所控制的，漆液在膜管流动时产生浓差级化是影响透过速度的主要因素，浓差极化强度取决于膜面漆液的流速，只有当膜面流速致使漆液从层流转入紊流状态时，才能冲破轴向流动边界层厚度，极化程度得以改善，管过速度得以提高。漆液的流动状态是雷诺准数(Re=duρ/μ d指膜管直径, μ、ρ分别代表漆液粘度、密度，u指漆液流速来决定，当Re>3000时流动脱离层流进入紊流状态，理论上u越大，浓差极化会越小，但u过大，动力消耗会增加，通过计算适宜膜的流速u在3-5m/s。超滤循环泵的流量选型依据便是根据此膜面流速来定的。

2、压力。

压力不是透过速度的决定因素，但试验表明透过速度在一定范围内与压力成一定的正比关系。在NG超滤器中，要保持正常的流动状态，必须使每排管路压力降ΔP到2.5-3kg/cm2左右。进口压力在3.5-4.0kg/cm2为宜，不能小于3kg/cm2。这也是超滤循环泵压头的确定依据。

3、温度。

温度升高，漆液粘度降低，其扩散系数增大，透过速度会增加。但温度过高，会使涂料丧失稳定性，建议保证漆液稳定的情况下，在温度上限运行，会增加透过量。

4、漆液浓度。

实践表明漆液浓度对透过速度影响是很大的，当漆液浓度高时，胶层的浓度差很小，扩散速度慢，透过量就小。在工艺许可条件下，降低漆液浓度得一较好漆膜时，就尽可能用浓度低的漆液进行电泳，这时获得较多的超滤液是有利生产的。

五、超滤膜的污染及预防。

任何超滤膜均是有一定使用时限，膜的自然衰减和污染是不可避免的，膜的使用寿命主要由运行中膜污染的周期及程度而定。

膜污染分轻度污染和深度污染。膜自身构造没有变化，但因堵塞或形成附着层，使膜通量降低导致的污染称轻度污染。如果膜本身由于化学作有、物理作用、生物作用使膜的构造超了变化，从而造成功能下降称深度污染，如膜长时间放置干涸收缩，未防腐使细菌繁殖，或运行中严重浓差极化不及时处理而严重粘附堵塞等，一般污染通过清洗可恢复，深度污染难以复原。

在电泳漆超滤过程中及漆液管理方面有以下因素导致膜污染。

1、漆液低流速运行。

前节已说明膜面流速是透过速度的决定因素。当超滤膜面流速下降时，胶层厚度会增加，长时间低流量流速运行透过量会逐步降至零点。运行中过滤袋堵塞，管道阀门阻塞，循环泵流量不够等均可能引起。

2、超滤器高浓度高温度运行。

这种情况最易在补给式的超滤系统中出现，在这种循环方式中若补给量供给不足，循环系统的漆液就会浓缩、温度要上升，其结果导致通量急剧降低，严重时不能恢复。

3、超滤器停机时置换不完全。

通常超滤器在运行中，遇停水、停电、放假，倒槽等特殊因素停机时，要用超滤液(或配液溶剂水)挤出膜管内的漆液。若漆液直接存入管内或未彻底置换，电泳漆便会沉淀下来，粘附在膜面上，再运行时透过量会显著降低。

4、电泳漆管理。

若电漆成份处于正常的PH值、温度、固体份，电导率等管理值以个，或机关报加漆未熟化好等，漆液分散会不稳定，极易在膜上凝结成块导致阻塞。

5、前处理带来的影响。

从前处理工程带来的一些物质，也会发生失去漆液稳妥定性的影响，特别是带进完整价，三价离子如PO43-等对漆液影响很大，超滤膜会被子那些凝聚物如Pb3(PO4)2等污染。

6、碳酸铅的析出。

一般电泳漆中均会有铅，Pb2+和空气中的碳酸起反应生成碳酸铅，有时会在膜央上析出。若电泳漆中的铅管理不好，达不到衡导PbCO3析出于膜面会使超滤膜劣化。而难以恢复。为减轻膜污染，不造成深度污染，采取以下预防措施是必要的。

A、建立超滤器运行档案，每天对超滤器进出口压力，透过速度，截留率作记载，有异常及时处理;同时也应做好漆液的管理档案、漆温、浓度、PH值杂离子数等，便于超滤器异常时分析查找原因，对症下药。

B、超滤器前配备精密过滤系统，经常性清理过滤袋网。保证管道及超滤器流道通畅，避免机械或其他杂物损伤、污染膜面或堵塞膜管。