电泳原理及电泳设备要求

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所属分类:蛋白质组学
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电泳原理

阳极电泳用水溶性树脂是一种高酸值的羧酸盐,在水中溶解后以分子 和离子平衡状态存在于直流电场中,通电后,由于两极的电位差,离子定向移动,阴离子沉积在阳极表面,而阳离子在阴极表面获得电子还原成胺,它是一个电化学反应,包括电泳、电解、电沉积和电渗四个同时进行的过程。

1.电泳:在直流电压作用下,分散在介质中的带电胶体粒子在电场作用下向与其所带电荷相反的电极方面移动,叫电泳。

2.电沉积:阴离子树脂放出电子沉积在阳极表面,形成不溶水的漆膜,此过程叫电沉积。

3.电渗:电泳逆过程,当阴离子树脂在阳极上,吸附在阳极上的介质在内渗力的作用下,从阳极穿过沉积的漆膜进入漆液,称电渗。

4.电解:电流通过漆液时水便发生电解阴极放出氢气,阳极放出氧气,此过程即为电解。

电泳涂料

有人说,电泳涂料可划分为三代,第一代为环氧树脂涂料,第二代为丙烯酸树脂涂料,第三代为聚氨酯涂料。由于环氧涂料主要应用于汽车底盘,第三代主要用于阴极电泳漆,涂覆于首饰表面,故目前主要介绍第二代,即丙烯酸树脂涂料。此树脂如一团乱麻,羧基藏于里,胺基接于外,其中最先的羧基有 70%被胺基取代,因其树脂中存在 -COONHR,使树脂成为水溶性。铝型材表面涂覆的丙烯酸树脂多采用胺基树脂为固化剂进行交联固化,同时,涂料分子均匀性对工艺操作有很大影响,一般说,乳化越好,分子越均匀。

涂装工艺流程

1 除油:如有酸回收装置,推荐采用碱性除油,因碱性除油后,铝型材表面比较光亮,且不会与后面的碱蚀发生副作用,如用碱性除油,其主要成份是Na 2 CO 3 和NaOH。

2 水洗:自来水洗去前道工序的酸或碱。

3 蚀:加入碱蚀剂的碱蚀工序,会降低型材表面光亮度,但效果并不十分明显主要应注意不可使槽中Al 3 含量过大,温度过高,否则易产生洗不去的花斑,涂漆烘干后呈黄色。

二道水洗:最好有喷淋或加大溢流,以保证清洗彻底。

除灰:用 HNO 3 效果较好,但要注意加强水洗(最少二道+喷淋)。

水洗:自来水用 H 2 SO 4 除灰,一道水洗即可,用HNO 3 除灰,需二道水洗。

氧化: H 2 SO 4 氧化一般为20min,使氧化膜达到9u,某些公司推销的所谓的高温氧化剂,其主要成份是一种混酸,建议不要使用,对氧化膜的色泽、硬度、可着色性均无好处。

水洗:自来水 二道 加大溢流。

着色:用单锡盐、单镍盐、锡镍复合盐均可,注意不要有色差,因为色差会在电泳涂漆后加大。

水洗:最好加喷淋,以期尽量减少对后道工序酸的带入量。

热纯水洗:要求电导率< 100us/cm,温度70-80℃,PH=4-6,尤其是银白涂漆型材或氧化中电压较大的型材应在此槽中处理较长的时间,PH值可用三乙胺进行调整。

纯水洗:要求电导率<100us/cm,室温,PH=4-6,处理2-4分钟即可。PH值可用三乙胺进行调整。

五 电泳涂装设备

电泳槽 及其辅助设备

电泳槽:槽体内一般用硬聚氯乙烯塑料或环氧玻璃钢衬里

溢流槽:其作用是控制电泳槽内漆液高度,排除漆液表面的泡沫,其容量通常取电泳槽容量的 1/5。

搅拌循环系统:其主要作用是保证漆液成份和浓度均匀。其循环泵的流量应保证能使整个电泳槽的漆液在 1小时内循环4 — 6次。在气温较高或连续生产时,因温度上升故在循环系统中应有冷却装置。在冬季,若槽液温度降到10℃以下,必须先升温在进行生产,可通过热交换器升温或直接把加热管通道溢流槽中,后一种方法必须保证加热管不会泄露。升温和冷却所用的热交换器一般用湍流促进型,形式有板框式和管式(一般不用板框式)。

电极: A极板:通常采用316不锈钢。应注意的是阳极面积无论如何不能超过阴极极板的2倍,并且为保险起见,一般取面积比为1:1,因此,生产厂家必须从设计者那里弄清阴极极板的面积。 B极罩:主要用于收集阴极上反应所生成的H 2 ,当然还有的厂家采用半透膜或1 # 工业帆布用环氧粘结剂制成袋,其作用除收集H 2 外,还可调节槽内的PH值。其使用时,在其中注满去离子水 ,电泳涂装时产生的NH 4 + 离子,在电场作用下,通过半透膜进入袋中,定期排除,以保持其PH值在一定的范围内,当然还具有一部分除杂离子的作用。

电源:目前国内所做的电泳涂漆电源与国际上先进的电源(如 ELCA、日本三色等)几乎无差距。一般来讲,其纹波因素<6%,当然如客户需要还可作成<3%和<1%,但无太大意义。其使用中的控制方法一般有两种,即定电压和定电流两种。

定电压:这是目前国内生产中最常用的一种方式。电压设定值的大小主要决定于阳极工件面积,槽液温度和涂料分子量的大小。

定电流:一般定在 10A/m 2 ,可以电压缓慢升高,升高到设定值时,或到设定时间时(一般是2 — 3min)断电。

去离子水生产装置;一般要求水的纯度达到 1M&Omega;以上,具体应用何种设备应视当地水质报告和水的需求量而定。目前国内各厂家选用最多的配置是电渗析加离子交换,当然,国外也有使用RO的,但无论使用何种设备都必须严格控制SO 4 2- 和Cl - 的含量。

漆料精制设备:有阳离子交换树脂塔和阴离子交换树脂塔,其树脂容量一般为阳树脂:阴树脂 =1:3.阳树脂为大孔若酸性树脂,阴树脂为强碱性树脂或大孔弱碱性树脂,其操作过程如下:

精制:

阴离子交换树脂塔:排出塔内的水,使其高度大约比树脂高出约 50 — 200mm,然后电泳涂料从塔的顶部进给。

阳离子交换树脂塔:排出塔内的水,使其高度大约比树脂高出约 50 — 200mm,然后电泳涂料从塔的顶部进给。

双塔联动:按上述步骤双塔联动操作。

再生:

阴离子交换树脂塔:用压缩空气排出部分涂料,使其液面高出树脂约 50 — 200mm,用去离子水排出涂料至溢流槽,然后去离子水从塔底进入,冲洗浮动树脂床,然后从塔顶排出,随后停止一会,使因逆流进给而浮动的树脂床靠重力沉降下来,此后进给25%的NaOH溶液,由塔的中部进入,从塔底排出,持续30min。为了充分有效地利用塔中剩余的NaOH溶液以再生树脂,从塔顶缓慢地进入去离子水,从塔底排出,亦持续30min,最后,用大流量的去离子水由塔顶进入,从塔底排出,直至出口的PH<8,持续时间大约50 min。

阳离子交换树脂塔:因此塔再生较繁索,故分步列出。

从塔顶进压缩空气,把涂料由塔底排出至液面高出树脂 50 — 200mm的高度。由塔顶进入去离子水把电泳涂料排出至溢流槽。由塔底进入去离子水,冲洗浮动树脂床,然后由塔顶排出,持续 30min。从塔顶进入压缩空气,把塔内的水排至高出树脂 50mm。用去离子水通过氨水喷嘴吸入 25%的氨水,并因此稀释智5%,然后由塔底输入稀释的氨水,使液面高出树脂100--200 mm。空气由塔底进入,搅拌树脂和氨水,持续 5min。从塔顶进入压缩空气,由塔底把氨水溶液全部排出至废水。由塔底进入去离子水,流经浮动树脂床,彻底冲洗塔内剩余的氨水,然后由塔顶排出,持续 30min。静止 5min,使逆流冲洗漂浮起来的树脂依靠重力沉下来。用去离子水吸入 35%的盐酸,以便把其浓度冲淡到大约3%,然后由塔的中间输入,流经树脂床,由塔底排出,持续30min。用去离子水由塔中缓慢流入,塔底排出,以便充分利用剩余的盐酸再生树脂,持续 30min。从塔顶进入压缩空气,把塔内的水排至高出树脂 50--100mm的高度。从塔底进入压缩空气,塔顶排出,进行树脂搅拌,持续 5min。 去离子水由塔顶进入,洗涤树脂,然后由塔底排出,持续 50min。

漆料回收设备: 电泳涂料的回收一般采用超滤或反渗透,但是其工作原理是根本不同的,使用工艺一般也有两种,现分别介绍如下:

机理:

超滤 UF:高分子与电解质的分离,也可以说是漆水分离,工作压力1Kg左右,约等于3倍的渗透压,膜孔较大。

反渗透 RO:将溶液净化或浓缩,即实现有机物与无机物的分离,工作压力25Kg左右,约等于50倍的渗透压,膜孔较小。

操作工艺: 此种工艺流程之特点是必须随生产而运转,否则无意义 。 此种工艺流程之特点是见效快,尤其用 RO时,可将水排掉一部分以减轻ED槽精制设备的负担。

烘炉:主要有三种加热方式,即对流加热、红外线加热、远红外线辐射加热。其中使用最广泛的就是对流加热,在烘炉中各点的温差应该在上下5℃范围以内,温度恢复的速度有快。

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