Application du système d'ultrafiltration (UF) dans le revêtement électrophorétique

Le revêtement électrophorétique implique l'immersion de la pièce et de l'électrode correspondante dans une peinture soluble dans l'eau et l'application d'un courant électrique. Grâce à l'action physico-chimique générée par le champ électrique, la résine, les pigments et les charges de la peinture précipitent et se déposent uniformément sur la surface de la pièce (agissant comme une électrode) pour former un film insoluble dans l'eau. Le système d'ultrafiltration (UF) et les membranes d'UF jouent un rôle essentiel dans ce processus. L'adoption et la promotion appropriées de la technologie ED-RO peuvent améliorer considérablement l'utilisation de la peinture électrophorétique et des ressources en eau, tout en réduisant considérablement le rejet des eaux usées électrophorétiques. L'utilisation et l'entretien corrects des équipements d'UF maximisent l'efficacité du système. Le rinçage UF post-électrophorétique élimine la peinture flottante adhérant à la surface du film, améliorant la qualité de l'apparence et permettant la récupération de la peinture.

1. Aperçu du système d'ultrafiltration

L'ultrafiltration (UF) est une technologie de séparation membranaire entraînée par une différence de pression à travers la membrane d'UF, fonctionnant sur le principe du tamisage mécanique. La pression de fonctionnement se situe généralement entre 0,1 et 0,6 MPa, avec des tailles de pores de 1 nm à 0,1 μm et une coupure de poids moléculaire de 500 à 1 000 000 Da.

Dans le processus d'UF pour la peinture électrophorétique, lorsque la peinture entre en contact avec la membrane d'UF, l'eau et les sels inorganiques la traversent, tandis que les molécules de résine et de pigment sont retenues dans le liquide de peinture et renvoyées au bain électrophorétique.

2. Application des membranes d'UF dans le revêtement électrophorétique

Les membranes d'UF sont des équipements clés dans les lignes de revêtement électrophorétique. Leurs fonctions principales sont les suivantes :

• Extraire l'eau désionisée et les solvants de peinture du bain via l'UF pour fournir de l'eau de rinçage pour les pièces électrophorétiques.

• Laver l'excès de peinture adhérant à la surface de la pièce et le renvoyer au bain.

Avantages :

• Recycle la peinture transportée sur les surfaces des pièces, réalisant une circulation en boucle fermée et économisant ~30 % sur les coûts d'achat de peinture.

• Rejette une partie du perméat d'UF pour éliminer les ions d'impureté introduits pendant le revêtement, maintenant la conductivité et le pH du bain dans les limites spécifiées.

• Réutilise le perméat d'UF comme eau de rinçage au lieu de l'eau désionisée, éliminant presque complètement le rejet de peinture et réduisant considérablement la charge de traitement des eaux usées et la pollution environnementale.

3. Principe de fonctionnement et conditions du système d'UF

3.1 Principe de l'UF

L'UF élimine les ions d'impureté du bain électrophorétique et gère efficacement les contaminants cationiques et anioniques introduits en boucle fermée, assurant la stabilité de la peinture et l'intégrité du film.

L'UF est une technologie de séparation par perméation membranaire qui purifie, sépare ou concentre les solutions. Elle fonctionne comme un processus de tamisage basé sur la taille des pores de la membrane. Entraînée par la pression à travers la membrane, seule l'eau, les sels inorganiques et les petites molécules la traversent, tandis que les solides en suspension, les colloïdes, les protéines et les micro-organismes sont retenus. L'UF fonctionne en continu à basse pression.

Sous différence de pression, le liquide du bain traverse l'unité d'UF. Le perméat s'écoule vers le réservoir d'UF, avec ~30 % de la circulation provenant du réservoir auxiliaire avant de retourner au bain principal. L'alimentation minimale en peinture vers le système d'UF doit être de 10 × le débit de perméat nominal, 20 × étant optimal.

3.2 Étapes normales de démarrage et de fonctionnement

1. Confirmer l'absence de pression dans les conduites de sortie ; fermer l'alimentation en peinture, l'entrée/sortie de rinçage et les vannes de stockage du perméat.

2. Ouvrir la circulation de la peinture, le rejet du perméat et toutes les vannes d'isolement du manomètre.

3. Ouvrir les vannes d'entrée/sortie du liquide de refroidissement du joint d'arbre de la pompe d'UF (0,2 MPa).

4. Démarrer la pompe d'alimentation en peinture.

5. Ouvrir légèrement l'entrée de peinture pour remplir lentement le système.

6. Ouvrir progressivement la vanne d'entrée jusqu'à ce que la pression de base atteigne 0,15 MPa, puis démarrer la pompe.

7. Régler les vannes d'entrée et de sortie jusqu'à ce que la pression différentielle atteigne 0,2 MPa (entrée : 0,35 MPa, sortie : 0,15 MPa).

8. Vérifier les fuites de la membrane ; remplacer les joints toriques ou les modules de membrane si nécessaire.

9. Le temps de rejet du perméat doit être d'au moins 10 minutes.

10. Ouvrir la vanne de stockage du perméat et fermer la vanne de rejet.

3.3 Précautions pendant le fonctionnement de l'UF

1. Manipuler les modules de membrane, les boîtiers et les accessoires avec précaution pour éviter les dommages dus aux chocs.

2. Les arrêts inattendus (panne de courant, etc.) ne doivent pas dépasser 2 heures. Nettoyer immédiatement les membranes si la durée est prolongée pour éviter la sédimentation et le colmatage de la peinture.

3. Enregistrer tous les paramètres de nettoyage et du système d'électrophorèse pour le dépannage.

4. La pression différentielle entrée-sortie doit être <0,08 MPa. Remplacer les sacs filtrants de 25 μm si dépassé.

5. Ne jamais faire fonctionner le système d'UF avec la vanne de perméat fermée.

6. Ne pas démarrer la pompe avec la vanne de refoulement ouverte pour éviter d'endommager la membrane.

7. Éviter un débit de perméat excessif ; régler les vannes dans les débits spécifiés.

8. Minimiser le report chimique du prétraitement. Le rinçage final avant l'électrophorèse doit avoir une conductivité de goutte <10 μS/cm.

Le rinçage UF post-électrophorétique élimine la peinture flottante, améliore l'apparence et récupère la peinture. L'équipement est similaire aux systèmes de rinçage à l'eau post-phosphatation. Le rinçage final à l'eau pure élimine les ions d'impureté pour éviter les défauts de contamination. Pour éviter les marques d'écoulement secondaires dans les crevasses dues à un rinçage insuffisant, un rinçage par immersion complète est requis.

Le rinçage UF utilise généralement 2 à 3 étapes pour réduire le report de peinture. Par exemple :

• Surface du véhicule : 80 à 100 m²

• Report de peinture par véhicule : 7 à 10 L (20 % de solides)

• 1er rinçage : 4 à 5 % de solides → 2e rinçage : <1 %

• Perméat UF frais : <0,5 % de solides

Avec ED-RO (UF + osmose inverse), le perméat purifié remplace l'eau désionisée pour le rinçage final, réalisant un véritable post-rinçage en boucle fermée, réduisant considérablement les eaux usées et améliorant considérablement l'utilisation de la peinture.

Le perméat d'UF contient de l'eau et des co-solvants de peinture. Utilisé pour le rinçage, ce système en boucle fermée compense la perte de peinture et abaisse la conductivité du bain.

4. Processus et étapes de nettoyage de l'équipement d'UF

Solution de nettoyage : Nettoyant concentré : eau pure = 1:99, température 38 à 43 °C, pH 2,0 à 2,2. En raison de la viscosité élevée, faire circuler de l'eau pure dans le réservoir de nettoyage à l'aide d'une pompe jusqu'à >32 °C, ajouter le nettoyant, faire circuler jusqu'à 35 °C, puis ajuster le pH à 2,0 avec HCl. Ouvrir les vannes de nettoyage pour le nettoyage du cœur de la membrane, en maintenant le pH ≥2,2.

Le respect strict du processus est essentiel. Après une utilisation prolongée, des défaillances de la membrane d'UF peuvent survenir : colmatage du sac filtrant, débit/pression différentielle insuffisants. Suivre le nettoyage selon la SOP pour identifier et résoudre les problèmes, optimisant ainsi le processus et améliorant la qualité.

4.1 Précautions

1. Nettoyer lorsque le débit de perméat tombe à 70 % de la normale ; les retards provoquent un colmatage irréversible.

2. Le préfiltre de précision (25 μm) empêche le colmatage de la membrane. Remplacer les sacs selon la SOP et nettoyer régulièrement le filtre/la tuyauterie.

3. Nettoyer immédiatement après les arrêts inattendus pour éviter le blocage de la membrane.

4. Fonctionner strictement selon la SOP ; enregistrer tous les paramètres d'UF.

4.2 Étapes de nettoyage

1. Fermer les vannes d'entrée/sortie de peinture du module d'UF cible.

2. Vidanger complètement la peinture du module.

3. Ouvrir les vannes d'entrée/sortie de la pompe de nettoyage.

4. Ouvrir les vannes d'entrée/sortie de nettoyage principales vers les tubes de la membrane.

5. Ouvrir les vannes d'entrée/sortie de nettoyage du module cible.

6. Démarrer la pompe de nettoyage.

7. Rincer à l'eau désionisée courante jusqu'à ce que l'effluent soit clair.