電鍍生產(chǎn)中對(duì)漂洗水的監(jiān)控

蔡 榮

(大任科技有限公司中，香港九龍)

電鍍生產(chǎn)中對(duì)漂洗水的監(jiān)控

蔡 榮

(大任科技有限公司中，香港九龍)

敘述了電鍍漂洗水監(jiān)控的重要性，介紹了電導(dǎo)率監(jiān)控器的種類，總結(jié)了一般鍍液對(duì)最后一個(gè)水洗槽電導(dǎo)率的要求。給出了部分溶解物在25℃條件下的電導(dǎo)率和不同濃度的部分鍍液的電導(dǎo)率。以三個(gè)水洗槽為例，分析了各水洗槽鍍液的質(zhì)量濃度和電導(dǎo)率，計(jì)算了溶液帶出速率和清洗水流入速率對(duì)清洗效果的影響，從而得出安裝電導(dǎo)率監(jiān)控系統(tǒng)能節(jié)水70%左右。

電鍍漂洗水;電導(dǎo)率監(jiān)控器;節(jié)約用水;水洗槽

引 言

清潔生產(chǎn)運(yùn)動(dòng)在全世界已經(jīng)引起莫大回響，中國(guó)作為世界工廠近年更將清潔生產(chǎn)列入國(guó)策之一，推行工業(yè)生產(chǎn)之余更要保護(hù)環(huán)境。

金屬表面處理業(yè)，包括電鍍，電路板制造，涂料覆蓋等，均采用了大量漂洗工序，使用大量的水。在美國(guó)，由美國(guó)國(guó)家金屬表面處理資源中心(NMFRC)統(tǒng)計(jì)使用監(jiān)控用水的調(diào)查，只有約16%廠家使用電導(dǎo)儀作監(jiān)控，在中國(guó)，估計(jì)更低。究其原因，除一般用水費(fèi)用并非主要成本外，監(jiān)控系統(tǒng)質(zhì)量水平及使用的技巧均可影響監(jiān)控的效果。

采用適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)及技巧可大大節(jié)省用水，節(jié)能，減排，降耗，為清潔生產(chǎn)的忠誠(chéng)伙伴。一般監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置可節(jié)省30% ～80%用水，設(shè)備和監(jiān)控裝置費(fèi)用可在一年內(nèi)收回成本。

1 漂洗水監(jiān)控重要性

近年來自來水及廢水處理費(fèi)用不斷增加，監(jiān)控用水已經(jīng)成為必要的行為。金屬表面處理因用大量的漂洗水，監(jiān)控用水已非僅是省錢的行為，而是繼續(xù)營(yíng)業(yè)及生存的必須工作。雖然監(jiān)控漂洗用水有不同的方法，使用電導(dǎo)儀監(jiān)控溶解物的含量，是最簡(jiǎn)單及可靠性高的。據(jù)美國(guó)NMFRC統(tǒng)計(jì)只有約16%廠家使用，究其原因，為使用監(jiān)控器的維護(hù)及使用監(jiān)控器的技巧問題。

2 電導(dǎo)率監(jiān)控器的種類

電導(dǎo)率監(jiān)控感應(yīng)器主要有電極式(接觸)及磁電感應(yīng)式(非接觸)兩種。電極式(接觸)電導(dǎo)率監(jiān)控器見圖1。

圖1 電極式感應(yīng)器

電極式電導(dǎo)率監(jiān)控器是由兩個(gè)金屬電極組成。雖然效果及敏感度相對(duì)很高，但在工作車間長(zhǎng)期受溶液的侵蝕及污染，按時(shí)維護(hù)是必須的。偶一疏忽，可使漂洗水監(jiān)測(cè)失控，造成不合格品，電鍍廠家往往失去信心而停用。非接觸式的監(jiān)控系統(tǒng)使用磁電感應(yīng)器，見圖2。外露于溶液中的導(dǎo)電線圈由塑料如聚丙稀完全封閉，因此無需特別的定時(shí)維護(hù)。

圖2 磁電感應(yīng)式(非接觸)監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定，一般電鍍廠家，全依靠目測(cè)及經(jīng)驗(yàn)，調(diào)校漂洗水進(jìn)水速度。使用客觀儀器分析的十分少，沒有漂洗水的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)格。

當(dāng)然漂洗水的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)因不同工藝及鍍件需求有異，但不按標(biāo)準(zhǔn)或沒有標(biāo)準(zhǔn)往往會(huì)超出應(yīng)用水量。

一般電鍍過程中最后漂洗水電導(dǎo)率要求列于表1。

表1 一般漂洗水電導(dǎo)率限度指標(biāo)

表2給出了測(cè)量溫度為25℃時(shí)，部分溶解物的質(zhì)量濃度和電導(dǎo)率的關(guān)系。

表2 溶解物的電導(dǎo)率

稀釋率(稀釋比例)一般漂洗稀釋比按不同需要，約于1 000至20 000倍之間。舉例，以10 000倍稀釋比計(jì)，采用一個(gè)水洗槽，二個(gè)水洗槽，三個(gè)水洗槽的用水比較，有如下粗略估計(jì):只用一個(gè)水槽清洗，該水槽將原物質(zhì)的質(zhì)量濃度稀釋至1/10 000，若用2個(gè)水槽清洗，只需將原物質(zhì)的質(zhì)量濃度稀釋至1/100即可，若用3個(gè)水槽清洗，每個(gè)水洗槽只需將原物質(zhì)的質(zhì)量濃度稀釋至1/22即可。

業(yè)界對(duì)稀釋比例認(rèn)識(shí)很久，但監(jiān)控方面較為缺乏。一般由技師以個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)用手調(diào)校水閥，對(duì)各漂洗水含稀釋物多少，沒有監(jiān)控。結(jié)果通常水流量因安全起見，使用水量比真正需要的多得多。

舉例，一般硫酸鎳鍍液含溶解物，包括硫酸鎳、氯化鎳和硼酸等約300 g/L。一萬倍的稀釋便是30 mg/L。如果采用3個(gè)漂洗，每個(gè)稀釋至原來質(zhì)量濃度的1/22，即第一個(gè)水洗槽 ρ(溶解物)為13.64 g/L，第二個(gè)水洗槽 ρ(溶解物)為0.620 g/L，第三個(gè)水洗槽 ρ(溶解物)為0.028 g/L。

對(duì)這三個(gè)漂洗水中的溶解物，一般電鍍廠沒有監(jiān)控。假如以上硫酸鎳的電導(dǎo)率與溶解物為正線性關(guān)系，那么以上的漂洗電導(dǎo)率應(yīng)為:

σ(第一個(gè)水洗槽)為1 360 mS/m，σ(第二個(gè)水洗槽)為 62 mS/m，σ(第三個(gè)水洗槽)為2.8 mS/m。

如果自來水的電導(dǎo)率為10 mS/m，那么漂洗水的電導(dǎo)率約為:

σ(第一個(gè)水洗槽)為 1 434.8 mS/m;σ(第二個(gè)水洗槽)為74.8 mS/m;σ(第三個(gè)水洗槽)為 12.8 mS/m。除此粗略計(jì)算，也可用鍍液稀釋至1/22，1/484，1/10 648，用電導(dǎo)儀測(cè)量作為標(biāo)準(zhǔn)。

如果現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與標(biāo)準(zhǔn)不符，正代表稀釋工序不完善，例如，漂洗時(shí)間不足，攪拌不足等等。

表3給出了部分鍍液質(zhì)量濃度(mg/L)與電導(dǎo)率(mS/m)的關(guān)系，測(cè)量θ為25℃。

表3 鍍液的電導(dǎo)率與質(zhì)量濃度的關(guān)系

3 安裝監(jiān)控系統(tǒng)的技巧

使用監(jiān)控系統(tǒng)，例如使用3個(gè)溢流漂洗水槽系統(tǒng)，一般安裝感應(yīng)器于最后水洗槽。雖然非接觸式的感應(yīng)器改進(jìn)已可達(dá)到電極式感應(yīng)器的精確度，但以最后水洗槽作監(jiān)控點(diǎn)有著漂洗水質(zhì)素差異的問題。換句話說，最后漂洗水槽的質(zhì)素的少許差異，足可成為第一漂洗水槽或第二漂洗水槽的很大偏離。因此使用最后水洗槽前的水洗槽作監(jiān)控點(diǎn)較為適合。

按生產(chǎn)數(shù)量的差別，來水有別，用水也需相應(yīng)調(diào)整，以免浪費(fèi)。如用自來水，在不同的季節(jié)更有不同的質(zhì)素。

表4給出了當(dāng)處理槽溶解物質(zhì)量濃度和帶出溶液量一定時(shí)，自來水流速對(duì)三級(jí)漂洗水質(zhì)的影響。

計(jì)算最后漂洗水的比較有如下的推算:(假設(shè)質(zhì)量濃度為1 mg/L的溶液與電導(dǎo)率為0.1 mS/m相一致)。

表4 漂洗水槽中溶解物的變化

自來水進(jìn)水流速為12.6 L/min，只是40～50 L/min進(jìn)水量的25% ～31%，節(jié)省用水69% ～75%。換句話說，如果水質(zhì)電導(dǎo)率為20 mS/m時(shí)，生產(chǎn)的產(chǎn)品是合格的，那么電導(dǎo)率為5.3 mS/m時(shí)如無相應(yīng)的調(diào)教，用水量已有60% ～70%之差。

實(shí)地經(jīng)驗(yàn)，某一電路板廠于2010年9月份自來水電導(dǎo)率為14 mS/m，但在2010年11月份自來水的導(dǎo)電率為5.4 mS/m。

如以電導(dǎo)率為0.1 mS/m的溶液對(duì)應(yīng)于質(zhì)量濃度為1 mg/L計(jì)算，按兩個(gè)漂洗水槽計(jì)，如沒有安裝監(jiān)控設(shè)備，粗略估計(jì)用于漂洗水量超出41%。

4 總結(jié)

在電鍍工藝過程中，監(jiān)控漂洗用水，可節(jié)水、降耗、減廢和增效，是清潔生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。不需定時(shí)維護(hù)，非接觸式的監(jiān)控系統(tǒng)，配合適當(dāng)?shù)谋O(jiān)控取樣點(diǎn)，可大大節(jié)省用水，為表面處理廠家的優(yōu)良伙伴。設(shè)備的成本可于短時(shí)間內(nèi)收回。

Monitoring of Rinse Water in Electroplating Production

CAI Rong

X703

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