应用超滤技术实现电泳生产废水零排放

李　莹,　仉新功,　白晓刚,　李伟鹏

(天津三环乐喜新材料有限公司,天津　300457)



应用超滤技术实现电泳生产废水零排放

李莹,仉新功,白晓刚,李伟鹏

(天津三环乐喜新材料有限公司,天津300457)

摘要：阴极电泳涂层具有优异的防腐性能，在稀土永磁材料表面防腐上有广泛的应用，电泳生产线不论大小均存在着电泳漆和清洗水的回收和排放问题，为了实现电泳漆和电泳漆清洗水的在线回收利用，采用电泳漆超滤清洗、回收以及电泳后喷淋水超滤循环利用,达到电泳漆的100%回收，实现了电泳生产废水零排放。

关键词:稀土永磁材料；电泳漆；超滤机；环境污染；清洗水零排放

Zero Discharge of Electrophoresis Production Line

by Ultrafiltration Technology

LI Ying,ZHANG Xingong,BAI Xiaogang,LI Weipeng

(Tianjin san huan luky new materials inc.,Tianjin 300457,China)

Abstract:Cathodic electrophoretic coating has been widely used in anti-corrosion of rare earth permanent magnetic material surface since its excellent anti-corrosion performance. But all the electrophoresis production lines have to face with the recycling and emissions problems of electrophoretic paint and cleaning water，no matter the lines are big or small.In order to solve this problem, ultrafiltration technology was used to clean and recycle the electrophoresis paint and rinsing water. The recycle rate of the electrophoresis paint could acheive 100% and the zero discharge of waste water could be realized.

Keyword: rare earth permanent magnetic material;Electrophoresis paint;Ultrafiltration machine;environmental pollution;clean water zero discharge

引言

稀土永磁材料作为一种粉末冶金工艺制备而成的多孔材料，其中的富稀土相、主相及边界相很容易形成晶间腐蚀，同时，稀土永磁合金中的稀土元素性质活泼，使整个稀土永磁合金的耐蚀性能变差，在湿热的环境中极易生锈腐蚀造成磁性能的下降甚至报废，严重影响了稀土永磁体的使用寿命，降低了产品的稳定性和可靠性。稀土永磁材料的磁性能与其组织结构有很大的关系，其中，稀土永磁合金的主相是磁体磁性能的主要来源，而富稀土相对矫顽力的贡献最大。当稀土永磁材料发生腐蚀以后，材料的磁性能将极大地被削弱。因此，钕铁硼永磁材料的防腐问题十分重要。

电泳是稀土永磁材料防腐的一种有效方法，目前被广泛采用，但是稀土永磁材料电泳生产线一般都比较小，无法直接使用电泳槽中的超滤液(UF液)进行清洗，而是用水清洗产品，电泳漆的清洗水直接排放或经过沉淀后再进行排放，其排放的清洗水无法达到国家环保要求，对环境造成污染。

本研究采用一套超滤液储存罐、超滤机、三级超滤液清洗槽、回流管、喷淋泵及收集器等，经泵将收集器中的清洗超滤液打入电泳槽中，同时对最后一级的去离子水喷淋槽中的清洗水进行超滤处理，实现了电泳漆的100%回收和电泳废水的零排放，完全达到了环保要求。

1实验

1.1电泳漆生产线

稀土永磁材料零件表面处理采用电泳工艺，在电泳生产线上进行。将超滤技术应用在电泳生产线上实现清洗水中的电泳漆回收，水回用，无废水排放，生产过程如图1所示。

图1　电泳生产线清洗水流向示意图

1.2电泳生产工艺流程

电泳生产线工艺流程为：

1.3电泳工艺流程说明

产品零件上挂具，经去离子水喷淋洗槽(10)和二级去离子水清洗槽(11、12)的清洗，产品进入电泳槽(13)内进行电泳，电泳槽内电泳漆通过超滤机(1)连续超滤，并将超滤液输入到超滤液储存罐(2)内储存，产品进入超滤液喷淋槽(15)内进行喷淋清洗，喷淋用的超滤液是通过喷淋泵(7)将超滤液储存罐(2)内的超滤液打入到超滤液喷淋槽(15)内的，产品表面粘附的电泳漆经超滤液喷淋后大部分被冲洗掉并被收集到收集器(4)中，当收集器液位达到高位时，泵(8)启动计时工作，将收集器(4)中的电泳漆打回到电泳槽的溢流槽(14)内，实现电泳漆的第一步回收。超滤液喷淋清洗后的产品，需经三级超滤液清洗槽清洗(16、17、18)，使附着在产品表面的电泳漆再次被清洗，三级超滤液清洗槽(16、17、18)中的超滤液是事先按比例配制的，由于超滤机(1)连续超滤，超滤液连续输入到超滤液储存罐(2)内，当超滤液储存罐中的超滤液液面高度达到一定值时，超滤液经超滤液储存罐(2)上部的溢流口利用液位差自动流到三级超滤液清洗槽(18)中，而三级超滤液清洗槽是逆流连通的，流入到超滤液清洗槽(18)中的超滤液经超滤液清洗槽(17)最后逆流流回到超滤液清洗槽(16)槽中，并经回流管(21)流回到电泳槽的溢流槽(14)中，实现超滤液的闭路循环，同时实现电泳磁件带出的电泳漆的第二次回收。经三级超滤液清洗槽清洗后的磁件再经喷淋槽(19)的去离子水喷淋清洗，产品表面洁净度符合工艺要求。为了确保电泳漆的100%回收，对喷淋槽(19)喷洗后的去离子水收集到清洗去离子水收集槽(3)右侧收集槽中，并定期对其使用超滤机(5)进行超滤处理，浓缩液回到电泳槽中，达到了电泳漆废水的零排放，经预烘干箱(20)的预烘干，将挂具取下，装烘箱固化。

为了达到去离子水的循环利用，将收集槽(3)内部隔成左右两个收集槽，去离子水喷淋洗槽(10)和二级去离子水清洗槽(11、12)的清洗水经过滤器(9)过滤后被收集到清洗去离子水收集槽(3)中左面收集槽中，已备电泳后去离子水喷淋槽(19)清洗使用，喷淋槽(19)喷洗后的去离子水收集到清洗去离子水收集槽(3)右侧收集槽中，并定期对其使用超滤机(5)进行超滤处理，浓缩液回到电泳槽中，通过上述流程中的各步骤可以看出，本电泳生产线可以实现电泳漆废水零排放。

2电泳涂层测试

2.1电泳涂层耐蚀性

采用RK-120A盐雾箱(上海荣珂检测仪器有限公司)，对产品电泳涂层进行盐雾试验。试验条件：θ为(35±2)℃，腐蚀溶液为(50±5)g/L NaCl，喷雾量为1~2mL/(80cm2h)。结果见表1。

表1盐雾试验对比

t/h安装超滤装置未安装超滤装置60无锈蚀,无起泡无锈蚀,无起泡120无锈蚀,无起泡无锈蚀,无起泡180无锈蚀,无起泡无锈蚀,无起泡240无锈蚀,无起泡无锈蚀,无起泡300无锈蚀,无起泡无锈蚀,无起泡360无锈蚀,无起泡无锈蚀,无起泡420无锈蚀,无起泡无锈蚀,无起泡480无锈蚀,无起泡有锈蚀,起泡540无锈蚀,无起泡严重锈蚀,爆皮600有锈蚀,起泡基体部分粉化,环氧漆掉皮

电泳漆涂层经540h盐雾试验后表面状态如图1所示。

图2　盐雾试验后试样表面状态

2.2涂层结合力测试

采用WDW-200A电子万能实验机(济南鑫光试验机制造有限公司)，拉力测试棒尺寸为d8×45，材质为45#钢，涂层结合力试验结果见表2。

表2涂层结合力试验对比

拉力/N安装超滤装置未安装超滤装置300涂层没拉开涂层没拉开400涂层没拉开涂层没拉开500涂层没拉开涂层没拉开600涂层没拉开涂层没拉开700涂层没拉开涂层没拉开800涂层没拉开涂层没拉开900涂层没拉开涂层没拉开1000涂层没拉开涂层拉开1100涂层没拉开涂层拉开1200涂层拉开涂层拉开

电泳漆图层经拉力试验后的表面状态如图3和图4所示。

从表2和图3、图4可以看出，安装超滤装置的电泳涂层拉力达到1200N时才被拉开，而未安装超滤装置的电泳涂层在1000N时即被拉开。

图3　未安装超滤装置涂层在1000N拉力下涂层拉开图

图4　安装超滤装置涂层在1200N拉力下涂层拉开图

2.3清洗水检测

采用PHS-3C-02型PH计(上海三信仪表厂)测定pH。用化学分析方法测定回用水中的化学需氧量(COD)和铅含量。结果见表3。清洗水对比见图5。

表3清洗水测试报告

项目国家标准安装超滤装置未安装超滤装置pH6~96.7~7.46.1~6.8总铅0.2mg/L未检出未检出COD80mg/L24mg/L420.8mg/L

图5　安装超滤装置前后清洗液对比

3结论

稀土永磁材料电泳生产线合理使用超滤机是可以实现电泳漆的100%回收。

能有效降低去离子清洗水的使用量，从而降低生产成本和能源消耗。实现生产线废水零排放。

使用超滤清洗回收装置后，产品质量稳定。电泳涂层的耐蚀性和结合力良好。

设备改造费用低，一年基本可以收回投资成本。

参考文献

[1]王俊生.超滤装置在阴极电泳线的应用[J].涂料工业，2000,(3):28-30.

[2]王浩.陆守国.超滤系统在电泳线中的应用[J].上海涂料，2004,(04)：27-30.

[3]吴水福、刘荣徳、李军.超滤系统在电泳线中的应用[J].涂料工业，2014,(10)：64-68.

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收稿日期：2015-07-29修回日期：2015-08-24

中图分类号：TQ639

文献标识码：A

doi：10.3969/j.issn.1001-3849.2016.01.009