Водный эмульгирующий очиститель, оптимизированный для фильтрации, в сочетании с мембранным фильтром позволяет регенерировать чистящий раствор
Система очистки деталей действует путем переноса загрязнений в чистящий раствор. Такие растворы не вечны, и их необходимо периодически менять. Этот процесс требует затрат и остановки производственного процесса, но до настоящего момента не было надежной и экономически эффективной альтернативы регенерации чистящего раствора путем фильтрации.
Эмульгирующий очиститель, разработанный в компании Hubbard-Hall (Уотербери, штат Коннектикут, США), решает эту проблему благодаря специальному составу и запатентованной технологии мембранной фильтрации. Согласованность характеристик очистителя и конструкции фильтра позволяет сократить время простоя, повысить эффективность и снизить затраты.
ОСНОВЫ ВОДНОЙ ОЧИСТКИ
Отделочные процессы, такие как электролитическое осаждение, цинкование, окраска и нанесение покрытий, требуют чистоты поверхностей, что важно, как для клиентов, так и для конечных пользователей. Чтобы этого добиться, в производственные процессы внедряют промышленные системы очистки деталей. Эти системы рассчитаны на удаление уже имеющихся загрязнений на поступающих материалах и загрязнений, возникших на предыдущих стадиях производственного процесса.
Согласованность характеристик очистителя и конструкции фильтра позволяет регенерировать водные чистящие растворы.
Такими загрязнениями могут быть смазки, полировочные составы, машинное масло, противокоррозионные вещества и даже отпечатки пальцев.
В производстве используются два вида очистки: погружение (на подвесках или в барабанах) и распыление. Для удаления загрязнений с поверхности деталей при очистке обоих видов применяется перемешивание и, как правило, нагревание.
Механизм действия чистящего раствора включает сочетание солюбилизации, смачивания, эмульгирования и омыления. При солюбилизации чистящее вещество растворяет загрязнение. Например, кислота используется для растворения ржавчины на стали. При смачивании разница в поверхностном натяжении позволяет вытянуть загрязнения с поверхности в раствор.
Эмульгирование используется, если загрязнение не растворяется, при этом поверхностно-активные вещества или эмульгирующее средство с гидрофобными и гидрофильными элементами удаляет загрязнение с поверхности.
Поверхностно-активные вещества характеризуются гидрофильно-липофильным балансом, который определяет их относительное притяжение к маслу и воде. Высокое значение гидрофильно-липофильного баланса указывает на сильную склонность к солюбилизации, а низкое – к эмульгированию.
Омыление — это химический процесс, при котором жирные кислоты (например, лярдовое масло на штампованной стали) вступают в реакцию со щелочью с образованием мыла. Мыло растворяется в воде, поэтому загрязнение легче удалить.
Как при эмульгировании, так и при омылении загрязнения остаются в ванне. Спустя несколько дней или недель раствор насыщается ими и становится менее эффективным, что повышает риск повторного загрязнения попадающих в него деталей. Когда это происходит, единственный вариант — слить ванну.
Неэмульгирующие очистители помогают избежать этой проблемы посредством использования расщепителей жиров (коагуляторы или отделители для удаления масла). Однако такие очистители удаляют не все типы загрязнений.
Более того, некоторые загрязнения имеют склонность к эмульгированию без помощи раствора.
ФИЛЬТРАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ИЗ ЭМУЛЬГИРУЮЩИХ ОЧИСТИТЕЛЕЙ
Качественный фильтр должен выдерживать высокие температуры, pH в широком диапазоне (от сильнокислой до сильнощелочной среды) и резкие колебания температур. Он должен быть долговечным, чтобы свести к минимуму замены, и иметь размер отверстий, позволяющий удалять масло, но не поверхностно-активные вещества.
С эмульгирующими очистителями используются три типа фильтров. А именно:
- фильтры с ультрафильтрационными мембранами;
- полимерные фильтры;
- керамические фильтры.
Каждый тип обладает своими преимуществами и недостатками. Ультрафильтрация, применяемая в обратном осмосе, действует путем отделения веществ с определенной молекулярной массой. Ее недостатком является удаление поверхностно-активных веществ из очистителя, в результате чего он становится неэффективным.
При использовании Aquaease загрязнения возвращаются в технологическую ванну, а регенерированный очиститель — в промывочную ванну.
Действие полимерных фильтров ограничено определенным диапазоном pH и температуры. Они также легко повреждаются, не могут использоваться для обратной промывки и требуют частых замен. Керамические фильтры можно использовать в более широком диапазоне pH и температуры, они рассчитаны на обратную промывку, но очень хрупкие и подвержены растрескиванию под действием термический напряжений.
ИННОВАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ФИЛЬТРАЦИИ
Вклад компании Hubbard-Hall в технологию фильтрации — это фильтр из нержавеющей стали с металлоксидной мембраной. Это сочетание позволило получить фильтр с контролируемым размером пор. Он выдерживает температуру выше 200°F и pH от 0 до 14. Это долговечный фильтр с возможностью обратной промывки, который можно очищать, а не заменять.
При перекачивании очистителя через мембрану выполняются два действия. Во-первых, чистящий раствор очищается, проходя через поры, а более крупные молекулы эмульгированного масла отфильтровываются. Во-вторых, мембрана разрушает эмульсию очиститель/масло, позволяя восстановить больше очистителя.
Улучшенная фильтрация — это лишь часть решения по восстановлению ванны. Другой компонент — это очиститель, специально разработанный для работы с фильтром из нержавеющей стали с металлоксидной мембраной Разрушение эмульсии требует точного контроля за гидрофильно-липофильным балансом, температурой помутнения (растворимость ПАВ в воде при определенной температуре), электрическим зарядом и мицеллообразованием.
Aquaease-Infinity от компании Hubbard Hall обладает этими свойствами.
Aquaease обеспечивает непрерывное протекание очистителя из ванны промывки деталей в отдельную технологическую ванну без необходимости останавливать линию очистки. Затем он перекачивается в мембранный фильтр. Отфильтрованные загрязнения возвращаются в технологическую ванну, а регенерированный очиститель — в промывочную ванну.
Данная система обладает такими преимуществами, как продление срока службы чистящего раствора в три или четыре раза. Сокращается частота восстановлений ванны и соответствующие простои, расход чистящего раствора снижается в два раза, обеспечивая экономию энергии и воды. Повторные загрязнения и проблемы с последующими операциями (у клиента) устраняются, а отходов, которые требуют утилизации или обработки, становится меньше.
На стандартную крупную линию очистки может уходить очистителя на сумму в 100 тысяч долларов. Остатки раствора на деталях составляют 35% потерь. Благодаря Aquaease и фильтрации можно восстановить 95% из оставшихся 65%. Таким образом, ежегодные расходы сокращаются на 62 тысячи долларов. Снижение затрат на простои и утилизацию опасных отходов также способствует экономии.
МЕНЬШЕ ПРОСТОЕВ, БОЛЬШЕ РАБОТЫ
Эмульгирование и омыление — это важные процессы очистки во многих отраслях промышленности и бизнеса, но они требуют затрат и ими достаточно сложно управлять. Переход на водный очиститель, оптимизированный для работы с новой технологией фильтрации, увеличивает периоды между заменами очистителя. Это повышает эксплуатационную эффективность и снижает затраты.
Майк Валенти, компания Hubbard-Hall Inc.
