بررسی فرآیند توزیع پوشش لاک الکتروفورتیک
بررسی شرایط آب مورد نیاز
محلول پوشش الکتروفورتیک و آب شستشوی سیستم پوشش دهی الکتریکی می بایست با استفاده از آب املاح و یون تهیه شود برای انجام عملیات موفقیت آمیز پوشش دهی الکتریکی استفاده از آب مذکور ضروری است [\]
اجزای اصلی آب سخت مانند نمکهای منیزیم و مواد محلول مشابه موجود در آب چاه ها، هدایت حمام را بالا برده و سبب الکترولیز زیان آور می.شود از آنجایی که در سیستم پوشش دهی الکتریکی دو فرآیند الکتروفورز و الکترولیز در حال رقابت ،هستند فاز ،پیوسته ،آب می بایست دارای مقاومت بالایی باشد و ولتاژ بیشتری برای انجام الکترولیز نسبت به الکتروفورز لازم است.
لازمه این امر آن است که آب بکار رفته دارای درجه خلوص بالایی باشد و نسبتاً از یون های محلول عاری باشد چرا که در غیر اینصورت بعلت انجام بیش از حد الکترولیز، الکترولیز زیان بار، امکان ایجاد حباب های زیادی در پوشش فیلم و در نهایت کاهش خواص نهایی فیلم وجود دارد. همچنین وجود یونها و املاح در آب مصرفی در خلال اصلاحات بعدی میتواند باعث تاول زدن شود. در برخی مواردن ناخالصی ها و نمکهای زیر پوشش رنگ بدلیل فرایند الکترو - اسمز بر سطح پوشش ظاهر شده و باعث جذب آب میشوند. بنابراین آب مصرفی در سیستم پوشش دهی الکتریکی باید دارای کمترین محتوای نمک باشد هم زمانیکه برای آماده سازی حمام رنگ استفاده میشود هم خصوصاً برای مرحله نهایی زمانیکه برای شستشو بکار میرود. آب کاملاً بدون یون و املاح بهترین آب برای شستشوی نهایی بعد از فسفاته کردن ، شستشوی مرحله آخر برای حذف ذرات رنگ چسبیده به پوشش فیلم و برای پر کردن سل های کاتدی و شستشوی آنها است. آب بدون املاح و یون از لحاظ فنی در تجهیزات و تاسیسات تبادل یونی تولید می شود. تبادل کننده های کاتیونی، نوعی از رزینهای مصنوعی به شکل هیدروژنی هستند بطوریکه همه یونهای فلزی، شامل فلزات قلیایی خاکی و قلیایی را جذب نموده و ممکن است دوباره با اسید هیدروکلریک رقیق احیاء شوند و به شکل هیدروژنی اولیه خود برگردند در حین احیاء ،رزین نمکهای محلول به اسیدهای متناظرشان تبدیل شده و سیستم تبادلی آب را از ستون در حالت اسیدی آزاد می کنند
مبدل های آنیونی شامل رزینهای مصنوعی با گروه های هیدروکسیل قابل تعویض هستند و برای حذف آنیونها از آب نظیر کلرید سولفات، کربنات ، فسفات و غیره بکار میروند مخلوط های تبادل کننده کاتیونی و آنیونی نیز قابل استفاده هستند و بستر تبادل کننده های مخلوط نامیده میشوند [۳ و ۲] آب لازم برای تهیه و آماده کردن حمام رنگ باید دارای هدایت ۳۰ میکروزیمنس و یا کمتر باشد. برخی از سوسپانسیونهای رنگ دارای حساسیت بخصوصی هستند و آب مورد نیاز برای آماده سازی حمام آنها باید دارای هدایت کمتر از( میکروزیمنس ) باشدus ۱۵ . چنین هدایتی با محتوای نمک در حدود 10 تا20 ppm متناظر است . و میتواند براحتی از تبادل کننده های آنیونی و کاتیونی ساده بدست آید [۲]
هدایت الکتریکی اب مورد نیاز فرآیند پوشش دهی الکتریکی در برخی منابع دیگر بنحو دیگر گزارش شده است در برخی مقالات به هدایت های الکتریکی کمتر از ۵ تا ۱۲ میکروزیمنس اشاره شده است که بنظر میرسد میزان حداکثر هدایت آب مصرفی به نوع فرمولاسیون و حساسیت آنها بستگی دارد.
هنگامی که رزینهای سنتزی خاصی مورد استفاده قرار می گیرد عمل شستشوی پوشش فیلم را میتوان بجای آب کاملاً بدون املاح و یون با آب شیرین (سبک) انجام داد. آب شیرین (سبک) منظور آب بدون کربنات و سولفات کلسیم است.
پوشش رنگهای بدست آمده نمی تواند با نمک های سدیم در آب شیرین (سبک) واکنش نماید اما این قابلیت واکنش با نمکهای کلسیم و منیزیم را دارد [۴ و ۱]
تصفیه پساب و اثرات زیست محیطی
تصفیه پساب و حذف آلودگی آب های طبیعی، سیستم پوشش دهی الکتریکی را نیز شامل می شود اگرچه مشکلات سیستم های مذکور براحتی قابل حل .هستند در هر کشور در حال توسعه استانداردهایی در ارتباط با پسابها که طبیعتاً شامل پسابهای پوشش دهی الکتریکی هم می باشد، اعمال میگردد [۲].
پساب سیستم های پوشش دهی الکتریکی ممکن است شامل اجزای مضری نظیر مشتقات مواد رزین، آنتی اکسیدانت های فنلیک، یونهای کروم و غیره باشند که در محیط غیر قابل تجزیه اند. لذا وجود چنین مواد سمی در پساب و تخلیه آن در محیط زیست و یا در چاه های زیرزمینی باعث آلودگیهای زیست محیطی میشود و از
این رو عملیات تصفیه پسابهای مذکور امری ضروری بنظر میرسد. پساب تاسیسات پوشش دهی الکتریکی از آب شستشوی بخش اصلاح شیمیایی و پخش شستشوی پاششی جسم پایه پوشش داده شده بعد از خروج از حمام تشکیل شده .است مقدار پساب بخش شستشوی پاششی شامل ذرات جامد معلق نظیر رنگدانه و رزین در هر لیتر پساب خروجی است.
البته بغیر از اجزای مذکور مواد آلی و غیر آلی نیز در پساب وجود دارند جامدهای اضافی می بایست از پساب حذف شوند بنحوی که مقدار جامد در جریان خروجی فاضلاب به مقدار کمتر از ۳۰ گرم بر لیتر برسد . ته نشین سازی ساده همانند تصفیه باکتریولوژیک معمول برای تصفیه پساب خروجی تاثیر چندانی ندارد و روشهای گریز از مرکز نیز نمیتواند مورد استفاده قرار گیرند
بطور کلی سه روش برای تصفیه پساب خروجی تجهیزات پوشش دهی الکتریکی بکار میرود که عبارتند از ته نشین سازی و ته نشینی شناورسازی و اولترافیلتراسیون در فرآیند تصفیه پساب بخش اصلاح شیمیایی میتواند ابتدا بوسیله روش اول اصلاح شود و سپس با پسابهای ایستگاههای شستشوی پاششی، جریان اصلی پساب را برای اصلاحات بعدی تشکیل دهد تا از این طریق فرآیند تصفیه پساب تا اندازه ای اقتصادی تر شود . پسابها در ابتدا در مخصوصی برای اصلاح شیمیایی جمع میشود و سپس محتوای تانک بوسیله محلولهایی از فلزات چند ،ظرفیتی نظیر آهن III یا نمک های ،آلومینیوم لخته( منعقد )می گردد . یونهای فلزی چند ظرفیتی با بار مثبت بر سطح ذرات رزین جذب شده و آنها را احیاء کرده و یا بار ذرات را خنثی می نمایند برای اطمینان از انعقاد (لخته شدن ) کامل پساب باید مقدار کافی از یونهای فلزی چند ظرفیتی اضافه شود.
آنیون های نمک های فلزی شامل کلراید و یا یونهای سولفات می باشد به دنبال آن pH کنترل شده ای بوسیله افزودن هیدروکسید کلسیم در مقادیر معینی بدست می آید و بموجب آن هیدروکسیدهای فلزات سنگین به همراه مواد آلی رسوب می نماید و این امر بصورت اتوماتیک انجام می پذیرد .
|
جدول 1. مقادیر مشخص جهت تخلیه پسلب های صنعتی به داخل فاضلاب ها |
|
در سیستم فاضلاب |
در پساب خروجی |
پارامتر یا جزء آلوده کننده |
|
6/5-9 |
6/5-9 |
مقدار pH |
|
1میلی گرم به ازای هر لیتر بعد از 5/0 ساعت |
3/0 میلی گرم به ازای هر لیتر بعد از ۲ ساعت |
|
|
100 Mg/lit 20تا |
10 Mg/lit |
مواد قابل استخراج بوسیله پترولیوم اتر |
|
- |
0/5 Mg/lit |
|
|
4 Mg/lit |
2 Mg/lit |
فلزات معلق و حل شده کل کروم |
|
0/5 Mg/lit |
- |
یون کروم شش ظرفیتی |
|
3 Mg/lit |
1 Mg/lit |
مس |
|
5 Mg/lit |
3 Mg/lit |
نیکل |
|
5 Mg/lit |
3 Mg/lit |
روی |
|
- |
2 Mg/lit |
آهن |
پساب اصلاح شده بداخل تانک ته نشینی پمپ میشود و بمدت 3ساعت در آن باقی می ماند تا اجسام معلق و غیرقابل انحلال رسوب نماید. ذرات ته نشین شونده بوسیله پمپ های لجن مخصوصی تخلیه می شود و پساب تصفیه شده میتواند به داخل فاضلاب تخلیه گردد. ته نشینی با اضافه شدن یک پلی الکترولیت مصنوعی به همراه کاربرد شناورسازی (فلوتاسیون)، مطابق با فرآیند شرکت موتور فورد، تقویت می شود. یک رزین آمیدی با وزن ملکولی بالا بعنوان پلی الکترولیت در غلظت بعدانعقاد اولیه بوسیله ppm 50 سولفات آلومینیوم یا سولفات یا سولفات آمونیوم بوسیله یک پمپ اندازه گیر بطور اتوماتیک اضافه می شود . 200ppm تاسیسات لازم برای تصفیه دو جریان ،پساب هر یک شامل واحدی با ظرفیت ۴۰ بدنه خودرو در ساعت است.
این مجموعه دارای ۳ تانک تصفیه از جنس فولاد نرم جوشکاری است که تنها دو تای آنها مورد استفاده اند و سومی ذخیره میباشد . اولین و دومین افزودنی شیمیایی توضیح داده شده عامل منعقد کننده پلی الکترولیت بمنظور ته نشین ساختن ذرات جامد در خلال ورود پساب اضافه می شوند .
جداسازی بوسیه تزریق مخلوطی از آب و هوا تقویت میشود و در نتیجه آن شناورسازی (فلوتاسیون) بطور همزمان با چسبیدن حبابهای چسبیده به ذرات ته نشین شونده بدست می آید مخلوط آب هوا به پایین تانک اول مجاور ورودی پساب و مواد شیمیایی رسوب دهنده تزریق می شود.
ته نشین شده (لای ) به تانک دوم انتقال داده شده و از آنجا با لبریز شدن از یک سرریز وارد یک قیف شده و یا کف گیری میشود پساب تصفیه شده بداخل فاضلاب جریان می یابد. ته نشین شده از قیف بوسیله پمپ های خلاء به پرس آبگیری منتقل میشود و از آنجا فیلتر شده بداخل فاضلاب تخلیه گشته و کیک فیلتر دور ریخته می شود.
کل فرآیند تصفیه پساب در حدود ۳ ساعت طول می کشد. مزیت فرآیند شناورسازی ته نشین سازی از آنجا ناشی میشود که تشکیل یک فاز مجزا از ذرات رزین و رنگدانه و حباب های هوا بطور همزمان در خلال چند ثانیه روی می دهد و نیاز به تانکهای ته نشینی وجود ندارد جداسازی ته نشین بوسیله شناورسازی بمراتب از ته نشینی بوسیله وزن ذرات سریعتر است. تاسیسات تصفیه پساب میتواند کوچک باشد و در نزدیکی ایستگاههای شستشو نصب گردند و در این صورت آنها نیازی به لوله های تخلیه بلند که باعث تجمع لای می باشد ندارند [۲] منبع دیگر ،آلودگی آلوده کننده های هوا می باشد آلودگی هوا ممکن است از دو طریق صورت گیرد
لف) تبخیر حلال از حمام
ب )خروج حلالها از کوره در خلال پخت پوشش فیلم
از آنجاییکه فرآیند پوشش دهی در دمای معمول، ۲۵ تا ۲۸ درجه سانتیگراد انجام می پذیرد و بعلت اینکه میزان حلال نیز در کل محتوای حمام مقدار ناچیزی است تبخیر حلال از حمام قابل اغماض می باشد. همچنین در فرمولاسیون رنگهای الکتروفورتیک خلاف رنگهای روشهای دیگر حلالها قابلیت اشتعال و تبخیر کمتری دارند و این خود میتواند عاملی برای کاهش میزان تبخیر آن از حمام باشد( ترکیبات آلی فرار ) ترکیبب پوشش های الکتریکی بسیار کم تر از محتوا voc همانطوریکه اشاره شد محتوای voc موجود در روش های غوطه و پاششی معمول می باشد و در نتیجه جوابگوی بهتری برای نیاز های زیست محیطی و ایمنی .محیط های کاری است به عنوان مثال میزان ترکیبات آلی فرار در نوعی از پوشش های اکریلیکی 2/12 Lb/gal می باشد و این مقدار 50تا57 درصد کمتر از محتوای voc می باشد بنابر این اثرات زیان بار محیطی روش پوشش دهی الکتریکی بمراتب کمتر از روش های پوشش دهی معمول می باشد و در نتیجه میزان مواد آلوده کننده کمتری را در محیط منتشر می نماید از آنجاییکه روش پوشش دهی الکتریکی تنها مقادیر کمی از مواد خطرناک را شامل می شود و باعث انتشار کمتری از انها در هوا می باشد می توان از تصفیه گاز مرطوب ، یا از ترکیب شوینده ها با جذب کننده های کربن فعال و احتمالا از فیلتر های بیولوژیکی برای تصفیه و حذف آلودگی گاز های خروجی از خشک کن ها و یا کوره ها استفاده کرد.
