Elektroforetik Kaplamada Ultrafiltrasyon (UF) Sisteminin Uygulanması

Elektroforetik kaplama, iş parçasının ve ilgili elektrotun suda çözünür bir boyaya daldırılması ve bir elektrik akımı uygulanmasını içerir. Elektrik alanının oluşturduğu fizikokimyasal etki yoluyla, boyadaki reçine, pigmentler ve dolgu maddeleri, su geçirmez bir film oluşturmak üzere iş parçası yüzeyinde (bir elektrot görevi görerek) eşit olarak çökelir ve birikir. Ultrafiltrasyon (UF) sistemi ve UF membranları bu süreçte kritik bir rol oynar. ED-RO teknolojisinin uygun şekilde benimsenmesi ve teşvik edilmesi, elektroforetik boya ve su kaynaklarının kullanımını önemli ölçüde artırırken, elektroforetik atık su deşarjını da önemli ölçüde azaltabilir. UF ekipmanının doğru kullanımı ve bakımı, sistem verimliliğini en üst düzeye çıkarır. Elektroforetik sonrası UF durulama, film yüzeyine yapışan yüzen boyayı temizleyerek görünüm kalitesini artırır ve boya geri kazanımını sağlar.

1. Ultrafiltrasyon Sistemine Genel Bakış

Ultrafiltrasyon (UF), mekanik eleme prensibine göre çalışan, UF membranı boyunca bir basınç farkı ile tahrik edilen bir membran ayırma teknolojisidir. Çalışma basıncı tipik olarak 0,1 ila 0,6 MPa arasında değişir, gözenek boyutları 1 nm ila 0,1 μm ve molekül ağırlığı kesme değeri 500 ila 1.000.000 Da'dır.

Elektroforetik boya için UF işleminde, boya UF membranı ile temas ettiğinde, su ve inorganik tuzlar geçerken, reçine ve pigment boyutundaki moleküller boya sıvısında tutulur ve elektroforetik banyoya geri döndürülür.

2. UF Membranlarının Elektroforetik Kaplamada Uygulanması

UF membranları, elektroforetik kaplama hatlarında önemli bir ekipmandır. Birincil işlevleri şunlardır:

• Elektroforetik iş parçaları için durulama suyu sağlamak üzere banyodan deiyonize su ve boya çözücülerini UF yoluyla çıkarmak.

• İş parçası yüzeyine yapışan fazla boyayı yıkamak ve banyoya geri döndürmek.

Faydaları:

• İş parçası yüzeylerinde taşınan boyayı geri dönüştürür, kapalı döngü dolaşımı sağlar ve boya tedarik maliyetlerinden ~%30 tasarruf sağlar.

• Kaplama sırasında giren safsızlık iyonlarını gidermek, banyo iletkenliğini ve pH'ını belirtilen sınırlar içinde tutmak için bir miktar UF geçirgenini boşaltır.

• UF geçirgenini deiyonize su yerine durulama suyu olarak yeniden kullanır, boya deşarjını neredeyse ortadan kaldırır ve atık su arıtma yükünü ve çevresel kirliliği önemli ölçüde azaltır.

3. UF Sisteminin Çalışma Prensibi ve Koşulları

3.1 UF Prensibi

UF, elektroforetik banyodan safsızlık iyonlarını uzaklaştırır ve kapalı bir döngüde giren katyonik ve anyonik kirleticileri etkili bir şekilde yöneterek boya stabilitesini ve film bütünlüğünü sağlar.

UF, çözeltileri saflaştıran, ayıran veya yoğunlaştıran bir membran geçirgenliği ayırma teknolojisidir. Membran gözenek boyutuna dayalı bir eleme işlemi olarak işlev görür. Membran boyunca basınçla tahrik edilen, yalnızca su, inorganik tuzlar ve küçük moleküller geçerken, askıda katı maddeler, kolloidler, proteinler ve mikroorganizmalar tutulur. UF, düşük basınç altında sürekli olarak çalışır.

Basınç farkı altında, banyo sıvısı UF ünitesinden geçer. Geçirgen, UF tankına akar, dolaşımın ~%30'u ana banyoya dönmeden önce yardımcı tanktan gelir. UF sistemine minimum boya beslemesi, 20× optimum olmak üzere, tasarım geçirgenlik oranının 10×'i olmalıdır.

3.2 Normal Başlangıç ve Çalışma Adımları

1. Çıkış hatlarında basınç olmadığını doğrulayın; boya besleme, durulama giriş/çıkış ve geçirgen-depolama vanalarını kapatın.

2. Boya sirkülasyonunu, geçirgen deşarjını ve tüm basınç göstergesi izolasyon vanalarını açın.

3. UF pompa mil contası soğutucu giriş/çıkış vanalarını açın (0,2 MPa).

4. Boya besleme pompasını çalıştırın.

5. Sistemi yavaşça doldurmak için boya girişini hafifçe açın.

6. Temel basınç 0,15 MPa'ya ulaşana kadar giriş vanasını kademeli olarak açın, ardından pompayı çalıştırın.

7. Diferansiyel basınç 0,2 MPa'ya ulaşana kadar giriş ve çıkış vanalarını ayarlayın (giriş: 0,35 MPa, çıkış: 0,15 MPa).

8. Membran sızıntılarını kontrol edin; gerekirse O-ringleri veya membran modüllerini değiştirin.

9. Geçirgen deşarj süresi en az 10 dakika olmalıdır.

10. Geçirgen-depolama vanasını açın ve deşarj vanasını kapatın.

3.3 UF İşlemi Sırasında Önlemler

1. Membran modüllerini, muhafazalarını ve aksesuarlarını dikkatli kullanın, darbe hasarından kaçının.

2. Beklenmedik kapanmalar (elektrik kesintisi vb.) 2 saati geçmemelidir. Boya çökelmesini ve tıkanmayı önlemek için uzun süre devam ederse membranları derhal temizleyin.

3. Sorun giderme için tüm temizleme ve elektroforez sistemi parametrelerini kaydedin.

4. Giriş-çıkış basınç farkı <0,08 MPa olmalıdır. Aşılırsa 25 μm filtre torbalarını değiştirin.

5. Geçirgen vanası kapalıyken asla UF sistemini çalıştırmayın.

6. Membran hasarını önlemek için deşarj vanası açıkken pompayı çalıştırmayın.

7. Aşırı geçirgen akıştan kaçının; vanaları belirtilen oranlar içinde ayarlayın.

8. Ön işlemden kimyasal taşınımını en aza indirin. Elektroforezden önceki son durulama damlama iletkenliğine sahip olmalıdır <10 μS/cm.

Elektroforetik sonrası UF durulama, yüzen boyayı temizler, görünümü iyileştirir ve boyayı geri kazanır. Ekipman, fosfatlama sonrası su durulama sistemlerine benzer. Son saf su durulama, kontaminasyon kusurlarını önlemek için safsızlık iyonlarını giderir. Yetersiz durulamadan kaynaklanan oyuklardaki ikincil akış izlerini önlemek için, tam daldırma durulama gereklidir.

UF durulama, boya taşınımını azaltmak için tipik olarak 2–3 aşama kullanır. Örneğin:

• Araç yüzey alanı: 80–100 m²

• Araç başına boya taşınımı: 7–10 L (%20 katı madde)

• 1. durulama: %4–5 katı madde → 2. durulama: <%1

• Taze UF geçirgeni: <%0,5 katı madde

ED-RO (UF + ters ozmoz) ile, arıtılmış geçirgen, son durulama için deiyonize suyun yerini alır, gerçek kapalı döngü sonrası durulama sağlar, atık suyu önemli ölçüde azaltır ve boya kullanımını önemli ölçüde iyileştirir.

UF geçirgeni su ve boya yardımcı çözücüleri içerir. Durulamada kullanıldığında, bu kapalı döngü sistemi boya kaybını telafi eder ve banyo iletkenliğini düşürür.

4. UF Ekipman Temizleme İşlemi ve Adımları

Temizleme solüsyonu: Konsantre temizleyici : saf su = 1:99, sıcaklık 38–43°C, pH 2,0–2,2. Yüksek viskozite nedeniyle, temizleme tankında bir pompa kullanarak saf suyu >32°C'ye kadar sirküle edin, temizleyici ekleyin, 35°C'ye kadar sirküle edin, ardından pH'ı HCl ile 2,0'ye ayarlayın. Membran çekirdeği temizliği için temizleme vanalarını açın, pH'ı ≥2,2'de tutun.

İşleme sıkı sıkıya bağlı kalmak esastır. Uzun süreli kullanımdan sonra, UF membran arızaları meydana gelebilir: filtre torbası tıkanması, yetersiz akış/basınç farkı. İşlemi optimize etmek ve kaliteyi iyileştirmek için sorunları belirlemek ve çözmek için SOP başına temizlemeyi izleyin.

4.1 Önlemler

1. Geçirgen akışı normale göre %70'e düştüğünde temizleyin; gecikmeler geri dönüşü olmayan tıkanmaya neden olur.

2. Hassas ön filtre (25 μm) membran tıkanmasını önler. SOP başına torbaları değiştirin ve filtreyi/boruları düzenli olarak temizleyin.

3. Membran tıkanmasını önlemek için beklenmedik kapanmalardan hemen sonra temizleyin.

4. SOP'ye sıkı sıkıya bağlı olarak çalıştırın; tüm UF parametrelerini kaydedin.

4.2 Temizleme Adımları

1. Hedef UF modülünün boya giriş/çıkış vanalarını kapatın.

2. Modülden boyayı tamamen boşaltın.

3. Temizleme pompası giriş/çıkış vanalarını açın.

4. Membran tüplerine ana temizleme giriş/çıkış vanalarını açın.

5. Hedef modül temizleme giriş/çıkış vanalarını açın.

6. Temizleme pompasını çalıştırın.

7. Çıktı berraklaşana kadar akan deiyonize su ile yıkayın.