ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕМБРАННЫХ МОДУЛЕЙ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭФИРСУЛЬФОНОВОЙ МЕМБРАНЫ - Студенческий научный форум

XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕМБРАННЫХ МОДУЛЕЙ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭФИРСУЛЬФОНОВОЙ МЕМБРАНЫ

Чижова Л.А. 1, Кулькова Е.А. 1
1Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Мембранные технологии являются приоритетным направлением развития промышленности Российской Федерации. Появление мембранных модулей способствовало усовершенствованию многих процессов, связанных с фильтрацией. Основным методом на сегодняшний день можно назвать микрофильтрацию.

Микрофильтрация – баромембранный процесс (процесс, проходящий под разницей давления над и под мембраной), который широко используется в пищевой и медицинской промышленности. Процесс микрофильтрации происходит под давлениями от 0,5 до 3 МПа. Мембраны могут применяться как изотропные, так и анизотропные. Обязательное условие – большая общая пористость мембраны. Размер пор микрофильтрационных мембран 0,1-10 мкм, толщина 10-200 мкм.

Наиболее распространёнными сегодня являются мембраны из полиамида, эфиров целлюлозы, полиэфирсульфона, фторсодержащие мембраны.

Мембранные модули с такими мембранами могут использоваться для стерилизующей фильтрации буферных растворов, препаратов крови и плазмы, растворов для инъекций, апирогенной воды, осветление пива, кваса, вина, фильтрация технологического пара, пастеризации любых жидкостей перед розливом.

Основной задачей при создании конструкции картриджей является повышение качества очистки и увеличение грязеемкости. Первое обеспечивается созданием почти одинаковых пор, а второе достигается увеличением рабочей поверхности мембраны путем гофрирования, что также снижает гидродинамическое сопротивление и повышает производительность.

По мере загрязнения проницаемость мембраны понижается, а перепад давления (при обеспечении постоянного расхода) увеличивается. Достижение перепадом давления критического уровня сигнализирует о необходимости замены картриджа. Чем мельче отверстия в мембране, тем быстрее она забивается.

Требования к картриджам подразумевают, что фильтр должен не только обеспечить удаление частиц, но и исключить опасность привнесения химических загрязнений от растворения материалов, из которых он изготовлен, а так же иметь высокую химические, биологическую и механическую прочность [3].

Актуальность данной работы заключается в усовершенствовании существующих технологических процессов изготовления мембранных модулей и повышении качества выпускаемой продукции.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Описание готовой продукции.

Э лементы имеют общепринятую в мировой практике конструкцию в виде цилиндра, состоящего из фильтрующего пакета, содержащего гофрированную полиэфирсульфоновую мембрану в один или два слоя, расположенную между двумя слоями нетканого полипропиленового полотна. Фильтрующий пакет, сваренный вдоль по краям термосваркой, помещен между двумя перфорированными опорными корпусами из полисульфона и герметизирован по торцам дисками, согласно рисунку 1. При необходимости к торцам элемента привариваются монтажные детали.

Рисунок 1 – Общий вид готовой продукции

В модуле с двумя мембранами в качестве первой к фильтруемой среде может использоваться более крупнопористая мембрана, чем вторая с целью увеличения производительности и ресурса. Например, мембрана с размером пор 0,45 мкм перед мембраной 0,20 мкм или мембрана 0,60 мкм перед мембраной с размером пор 0,45 мкм.

Изготовленные по данному регламенту ЭПМ.ПС должны соответствовать требованиям ТУ 9471-016-10471723-2006 и ТУ 3697-010-10471723-2004. По ТУ 9471-016-10471723-2006 ЭПМ.ПС выпускаются следующих марок: ЭПМ.ПС-020(045, 060, 045/020, 045/045, 060/045, 060/060) -А(А1, А4, Б, В, Г, Д, Д1)-250 (500, 750, 1000) М. По ТУ 3697-010-10471723-2004 ЭПМ.ПС выпускаются следующих марок: ЭПМ.ПС-045(060, 045/045, 060/045, 060/060)-А(А1, Б, В, Г, Д, Д1)-250(500, 750, 1000) П.

Обозначение элементов патронных включает в себя:

ЭПМ – начальные буквы «Элемент патронный мембранный»;

ПС – материал мембраны (полиэфирсульфон);

020, 045, 065–максимальный размер пор мембраны соответственно 0,20; 0,45; 0,65 мкм;

А (А1, А4, Б, В, Г, Д, Д1) – тип элемента по конструкции. (Приложение А)

250 (500, 750, 1000) – условная высота элемента в мм;

М (П) – для медицинской (пищевой) промышленности.

Технико-эксплуатационные характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1- Технико-эксплуатационные характеристики готовой продукции

Наименование показателя

Однослойный ЭПМ.ПС с размерами пор, 10 -6 м

Двуслойный ЭПМ.ПС с размерами пор,

10 -6 м

0,20

0,45

0,60

0,45/0,20

0,45/0,45

0,60/0,45

0,60/0,60

Начальная производительность элемента по дистиллированной воде при температуре (20±2)ºС и давлении 0,01 МПа, дм3/ч по ТУ 3697-010-10471723-2004

-

000

400

-

900

1100

1300

Начальная производительность элемента по дистиллированной воде при температуре 20ºС и давлении 0,05 МПа, дм3/ч по ТУ 9471-016-10471723-2006

800

100

400

500

900

1000

1300

Масса элемента (h=250 мм), г, не менее

245

255

Максимальное давление эксплуатации, МПа

0,5

Максимальное дифференциальное давление, МПа

0,5 при 20ºС; 0,25 при 80ºС

Максимальное противодавление, МПа

0,20 при 20ºС; 0,10 при 60ºС

Максимальная температура эксплуатации, ºС

120

Рекомендуемая скорость потока фильтрации жидкостей, л/час

350

Диапазон рН

2-14

Количество циклов стерилизации при t=132ºС, Р=0,2 МПа в течение 30-45 мин, не менее

30

Обоснование выбора сырья

Основным сырьем является мембрана из полиэфирсульфона. Именно она определяет качество готовой продукции и характеристики элементов патронных мембранных. Полимер полиэфирсульфон имеет ряд преимуществ перед другими материалами, использующимися в мембранных технологиях. Полиэфирсульфоны обладают высокими растягивающими напряжениями, довольно прочны на изгиб, так же характеризуются высоким коэффициентом упругости. Эти полимеры устойчивы к высоким температурам и действию термоокислителей, хорошо выдерживают радиоактивное облучение. Полиэфирсульфоны стойки к действию минеральных кислот, щелочей, алифатических углеводородов, растворов солей, спиртов, масел, эфиров, смазок, но могут растворятся в сильно хлористых или амидных соединениях. Кетоны, сложные эфиры и ксилол вызывают растрескивание данного полимера. Температура формования выше температуры формования большинства других термопластов, поэтому изделия из полиэфирсульфона могут использоваться при высоких температурах, не деформируясь. Полиэфирсульфоны отличаются очень малой усадкой, которая равномерна при формовании. Так же хорошо стерилизуется, что нашло применение в медицине[2].

Именно эти свойства позволяют формовать мембраны, которые применяются в различных областях промышленности. Они используются для очистки и разделения смесей в химической промышленности, нефтехимии, биотехнологии, применяются в строительстве для изготовления кровель и покрытий, в медицине для создания «искусственной кожи», в фармакологии как способ обеспечения стерильности инъекционных растворов, для водоподготовки и водоотведения, получения сверхчистой воды, и в пищевой промышленности (фильтрация вин, пива, водки, осветление соков). Изготовление мембран из полиэфирсульфона является своеобразным прорывом в области мембранных технологий из-за ряда преимуществ:

высокая селективность (способность задерживать коллоидные и взвешенные частицы, бактерии, вирусы и пирогены, что является значимым в приготовлении инъекционных растворов) в связи с узким распределением пор по размерам и общей пористостью;

высокая термостойкость, что позволяет фильтровать различного рода жидкости при повышенных температурах (до 130°C);

хорошая механическая прочность, что позволяет применять различные методы обработки мембраны и увеличивает срок ее эксплуатации;

хорошая химическая стойкость в значительном диапазоне значений pH (2-14), что позволяет проводить химическую регенерацию и фильтрацию агрессивных жидкостей для различных отраслей промышленности;

устойчивость воздействию окислителей, в том числе активного хлора (в диапазоне концентраций 50-200 мг/л)[1].

Таблица 2 – Сравнительные характеристики полимерных микрофильтрационных мембран

Материал мембраны

Рабочий диапазон рН

Максимальная температура эксплуатации, ºС

Устойчивость к действию окислителей

Возможность стерилизации паром

Полиамид 6

2-11

120

Слабая

Есть

ПТФЭ

1-13

170

Высокая

Есть

Полиэфирсульфон

2-14

200

Высокая

Есть

Ацетат целлюлозы

4-8

55

Не устойчива

Нет

Материалом для внешних и внутренних корпусов, торцевых дисков, а так же монтажных устройств (заглушек и адаптеров) является полисульфон. Его свойства немного уступают свойствам полиэфирсульфона, но все же эти материалы довольно близки. Полисульфон так же отличается высокой прочностью как механической, так и термической. Высокая прочность материала на разрыв позволяет перерабатывать данный материал литьем под давлением и экструзией с получением деталей конструкторского назначения. При этом при правильно подобранных температурах переработки материал не вздувается и изделия из него редко имеют дефекты вроде раковин и облоя. Полисульфон выдерживает стерилизацию паром и радиацией, при повышении температуры (до 200 ºС) не выделяет вредных компонентов деструкции. Использование полисульфона и полиэфирсульфона в производстве мембранных модулей дает возможность переработать отработанный фильтр без его разборки с получением вторичных ресурсов.

Материал нетканого волокна, играющего роль дополнительного фильтрующего и защитного слоя, - полипропилен. Это довольно распространенный полимерный материал, который не выделяет в фильтрат вредных веществ. Так же он стоек к действию окислителей и щелочей, органических растворителей. Его малая плотность сочетается с хорошей механической прочностью. Термическая стойкость повышается за счет скрепления с полиэфирсульфоновой мембраной.

Характеристика выбранного сырья.

Характеристика основного сырья, материалов и инструментов приведена в таблице 3.

Таблица 3 - Характеристика основного сырья, материалов и инструментов

Наименование

сырья, материалов

Государственный или отраслевой стандарт, технические условия.

Показатели, обязательные для проверки

Регламентируемые показатели с допуском

Полотно термоскрепленное фильтровальное «ПТФ-В»

 

внешний вид ширина

толщина

в соответствии с ТУ

(56,0±2) см

0,16-0,19 мм

Полотно нетканое термоскрепленное для изделий разового употребления и медицинского назначения

ТУ 8397-006-05772227-01

внешний вид

ширина

толщина

в соответствии с ТУ

не менее 300 мм

0,22-0,26 мм

Корпус внешний

ТУ 6-55-221-1535-2000

высота

внешний вид

в соответствии с ТУ

Корпус внутренний  42 мм

ТУ 6-55-221-1535-2000

высота

внешний вид

в соответствии с ТУ

Торцевой диск

ТУ 6-55-221-1535-2000

высота

внешний вид

в соответствии с ТУ

Крышка тупиковая

ТУ 6-55-221-1535-2000

высота

внешний вид

в соответствии с ТУ

Адаптер  44,5 или 56 мм

ТУ 6-55-221-1535-2000

высота

внешний вид

в соответствии с ТУ

Кольцо уплотнительное МедСил 039-045-36; 050-056-36

ГОСТ 9833-73

в соответствии с ГОСТ

в соответствии с ГОСТ

Пленка полиэтиленовая, рукав шириной 140 и 600 мм, пищевая, сорт высший

ГОСТ 10354-82

то же

толщина 0,05-0,10 мм

Характеристики полиэфирсульфоновой мембраны с размером пор 0,20, 0,45 и 0,60 мкм приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Характеристики мембраны

Показатели

Размер пор мембраны, мкм

0,20

0,45

0,60

Толщина мембраны, мкм

140±10

140±10

140±10

Прочность на растяжение, Н ·10-2/15 мм

≥550

≥600

≥600

Относительное удлинение, %

≥15

≥20

≥20

Производительность по воде, мл/мин см2

≥45

≥75

≥160

Точка «проскока пузырька», МПа

0,48±0,05

0,345±0,035

0,225±0,035

Обоснование метода переработки.

Технологии изготовления фильтровальных элементов практически идентичны. Они содержат стадии сборки корпусов, помещения в них фильтр-пакетов, приварку монтажных устройств и др. Различие технологических процессов состоит в использовании материалов, оборудования и некоторых тонкостей процесса, например таких, как вид изготавливаемого фильтра. Промышленные фильтры сегодня изготавливаются различными способами:

Мембрана между слоями подложки сворачивается вокруг внутреннего корпуса в один слой, получая рулонный фильтровальный элемент. Недостаток этих модулей в необходимости частой замены (мембрана слишком быстро забивается) и небольшой производительности;

Мембрана между слоями подложки наматывается вокруг внутреннего корпуса в несколько слоев, при этом площадь фильтруемой поверхности в таких случаях 300-1000 м23. Такие модули довольно распространены, но они требуют большого количества материала;

Мембрана представляет собой узкую полоску и наматывается на корпус в виде спирали. Отрицательное свойство такого картриджа заключается в отсутствии возможности регенерации (между спиралями может собраться слишком много загрязняющих веществ, которые невозможно удалить даже турбулентным потоком);

Мембрана между слоями нетканого материала подвергается гофрировке и равномерно оборачивается вокруг внутреннего корпуса. В таких случаях площадь фильтрования может составить 1 м2 в элементе, высотой 250 мм.

Так же известны другие способы изготовления фильтр – пакетов, такие как: плоская мембрана, защищенная слоем гофрированной полимерной пластины [5]; слой гофрированной мембраны, помещенный между плоской мембраной в рулонном элементе.

Так же различными могут быть и сами конструкции фильтров:

Два перфорированных корпуса, имеющих входной и выходной патрубки возле торцев, что помогает собирать пермеат и концентрат;

Внешний и внутренний корпуса имеет конструкцию усеченного конуса (расширение к низу) для увеличения потока фильтрата;

Фильтр состоит из внутреннего корпуса, около которого равномерно распределена фильтровальная штора, по концам герметизированная торцами;

Внешний и внутренние перфорированные корпуса, между которыми распределен гофропакет, по торцам герметизированы дисками, так же есть монтажные устройства в виде концевых крышек (хвостовиков) и адаптеров.

В технология изготовления мембранных модулей, состоящих из двух перфорированных корпусов, герметизированных по торцам дисками и монтажными устройствами. Такая конструкция позволяет изготовить фильтр – элемент с высокой степенью очистки жидкости, а так же подходит ко всем типам фильтрационных установок, производимых не только в России, но и за рубежом. Гофрированный фильтр- пакет позволяет увеличить селективность фильтра, а так же использовать меньше сырья, что снижает его производственную и рыночную стоимость.

Физико-химические основы технологического процесса.

Физико-химические особенности изготовления мембранных модулей заключаются в механических деформациях материала в ходе основных стадий процесса.

Стадия гофрирования представляет собой плиссировку материала гофрирующими ножами. Ножи, расположенные в одной вертикальной плоскости ударяют попеременно навстречу друг другу с силой. В момент зажима между двумя ножами и получается V – образная складка. Чтобы выдерживать механические удары ножей, необходим устойчивый на разрыв материал, в данном случае полиэфирсульфоновая мембрана, помещенная между двумя слоями нетканого полипропиленового волокна, служащего для защиты мембраны от механических повреждений и в качестве дополнительного предфильтра. После следует стадия термической обработки полученного гофрополотна при температуре 105 ºС. Данная температура является температурой размягчения полипропиленового волокна. Это необходимо для сшивки слоев полипропилена с мембраной для образования единого слоя фильтра, а также для закрепления гофр.

Сварка шва гофропенала осуществляется при помощи контактной термосварки. Сложенные вместе концы материала помещаются на нижний нож станка, в это время верхний нож нагревается до температуры размягчения полотна (180 ºС) и придавливает материал (сила прижима составляет 3-4 ) с получением плоского шва.

Герметизация торцев осуществляется путем нагрева торца до его частичного расплавления (150 ºС) и прижатия внутреннего корпуса (р= 0,3 МПа), находящегося в держателе.

Приварка адаптеров и монтажных устройств, а так же сварка свечей происходит при помощи контактной термосварки. Привариваемые элементы устанавливаются в держателях, после чего выводится нагреватель (на расстоянии 1,5-2 мм от поверхности детали) и частично оплавляет поверхность элемента. После этого нагреватель возвращается в исходное положение, а оплавленные поверхности прижимаются друг к другу пневмоцилиндрами (сила прижима 0,3 МПа).

Радиационная стерилизация проводится в камере радиационной установки посредством гамма – лучей и ускоренных электронов. Перед помещением модулей в камеру, на них наносится цветовая метка, которая станет фиолетовой в случае превышения уровня радиации (свыше 25 кГр).

Описание технологической схемы производства.

Процесс изготовления мембранного модуля заключается в изготовлении гофрированного пакета из полимерных материалов, содержащего одну или две микрофильтрационные мембраны расположенные между двумя слоями нетканого термоскрепленного материала. Фильтрующий пакет из этих материалов с заваренным продольным швом помещают между двумя перфорированными опорными корпусами из полипропилена. Собранная заготовка по торцам герметизируется при помощи торцевых дисков.

Технологический процесс производства модуля осуществляется в соответствии с технологической схемой и состоит из следующих стадий:

Входной контроль исходных материалов;

Подготовка комплектующих изделий;

Резка и перемотка материалов;

Гофрирование материалов;

Термическая сварка шва и сборка заготовок;

Подготовка торцев к герметизации;

Герметизация торцев элементов;

Отмывка;

Контроль качества элементов;

Сушка;

Маркирование;

Приварка к торцам элементов монтажных устройств и сварка свечей;

Стерилизация элементов;

Упаковывание элементов;

Разборка элементов;

Транспортировка и хранение готовой продукции.

Входной контроль исходных материалов.

Входному контролю подвергаются:

комплектующие изделия (корпуса внешние, корпуса внутренние, крышки тупиковые, адаптеры, диски торцевые);

кольца уплотнительные (039-045-36 или 050-056-36);

Входной контроль комплектующих изделий включает в себя 100% внешний осмотр и выборочную проверку размеров на соответствие ТУ 6-55-221-1535-2000. Комплектующие изделия по внешнему виду должны быть гладкими, без включений, недоливов, вмятин, вздутий, раковин, расслоений, трещин и соответствовать контрольным образцам-эталонам. При обнаружении облоя, остатков литников их удаляют при помощи специальных инструментов и приспособлений.

Размеры, подлежащие контролю, обозначены на чертежах в действующих технических условиях на комплектующие изделия для элементов патронных.

Проверке подвергаются 5% комплектующих изделий от каждой партии.

Входной контроль колец уплотнительных включает 100 % внешний осмотр и выборочную проверку размеров на соответствие ГОСТ 9833-73.

Нетканое полипропиленовое полотно подвергают контролю на соответствие техническим условиям, в том числе по толщине (поз.СПК).

Входной контроль мембраны заключается в ее проверке по точке «проскока пузырька» воздуха, производительность и толщине (поз. СКМ).

Подготовка комплектующих изделий.

Подготовка заключается в отмывке и сушке комплектующих изделий.

Отмывка комплектующих деталей осуществляется в автоматической стиральной машине (поз. СМ). В камеру машины укладывают по 26 шт. внутренних и внешних корпусов, добавляют 5 мл жидкого моющего средства и 2 мл пеногасителя. Камеру герметично закрывают. С помощью переключателя режимов устанавливают режим отмывки при температуре 60оС с полосканием и отжимом. Далее включают машину и проводят отмывку корпусов до автоматического выключения. Чистые корпуса укладывают на подносы и отправляют в сушильную камеру (поз.С1) на 1-2 часа.

Аналогично отмывают крышки тупиковые, предварительно поместив их в специально сшитый мешок. Масса крышек тупиковых для одной загрузки в стиральную машину 3-4 кг (440-600 шт.).

Для подготовки воды для стиральной машины используются элементы: ЭПВ.П-500-А-250, ЭПВ.СЦ-300/100-А-250, ЭПМ.К-045/045(045/020, 020/020) - А-250.

Адаптеры, торцевые диски, уплотнительные кольца замачивают в моющем растворе при температуре 70ºС на 30 мин, затем прополаскивают в очищенной водопроводной воде 3 – 4 раза, укладывают на подносы и отправляют в сушильную камеру (поз. С1) на один час.

После сушки адаптеры, крышки тупиковые, уплотнительные кольца расфасовывают в полиэтиленовые пакеты и подают к станку приварки монтажных устройств (поз. СПА).

Резка и перемотка материалов.

Резку полотен нетканого материала осуществляют на станке резки рулонов (поз.СПК) следующим способом: рулон материала (шириной не более 700 мм) закрепляют на разматывающем валке, пропускают через систему выравнивающих валков и закрепляют конец полотна на бобине, установленной на сматывающем валке станка. Вставляют лезвие в держателе таким образом, чтобы острая кромка лезвия прорезала полотно нетканого материала. Затем включают станок и производят резку полотна, изменяя скорость резки полотна при помощи регулятора скорости вращения сматывающего валка, одновременно с резкой осуществляется визуальный осмотр полотна (так же осматривают и мембрану). Затем рулон упаковывается в полиэтиленовый мешок и направляется к гофрировальному станку (поз. Г). Ширина обрезанного рулона составляет (300±10) мм.

Гофрирование материалов.

Гофрирование материалов производится на гофрировальном станке ножевого типа. Рулоны гофрируемых материалов располагаются в следующем порядке: на нижнем бобинодержателе – нетканый материал (внешний слой); выше – мембрана с более крупными порами (предфильтр); затем мембрана с более мелкими порами (основной фильтрующий слой); на верхнем бобинодержателе – нетканый материал (внутренний слой).

Закрепленные в бобинодержателях рулоны гофрируемых материалов проходят через систему валков, где выравниваются по ширине и прижимаются друг к другу, образуя фильтровальный пакет. Далее фильтровальный пакет пропускается между двух прижимных валков, служащих для подачи гофрируемых материалов в узел гофрирования ножевого типа. Скорость перемещения пластин (ножей) узла гофрирования постоянная, обеспечивающая производительность 40 гофр в минуту. Гофрированный материал движется между двух плит узла термофиксации. Температура плит поддерживается достаточной для фиксации гофр (105±5) ºС. Нагрев верхней и нижней плит зависит от свойств материала и устанавливается таким образом, чтобы обеспечить достаточную фиксацию гофрированного материала.

Затем гофрированное полотно поступает в гофроприемник, где на внутренней стороне пакета наносится цветовая метка, которая служит для идентификации партии элементов и отмечает расположение края мембраны в фильтрующем пакете, вручную производят набор гофр в кассету (пенал) и его обрезку с помощью ножниц. Собранное в пенал гофрированное полотно фиксируется крышкой и двумя скобами.

Термическая сварка шва и сборка заготовок.

Сварка продольного шва заготовки элемента осуществляется на станке ножевого типа (поз. СШ). Процедуру сварки осуществляют следующим образом: аккуратно складывают концы свариваемых материалов и с помощью специального приспособления закрепляют их вместе. Скрепленный материал помещают на нижний нож станка и включают станок. Верхний нож приходит в соприкосновение с верхней поверхностью материала, включается обогрев. Нагреватели, расположенные на торцевой поверхности ножей разогревают материал, а так как верхний нож прижимает материал заготовки к нижнему ножу давлением 0,3-0,4 МПа (3-4 кгс/ см2), происходит сварка материала между собой. Режим сварки шва заготовки поддерживается автоматически: температура 180оС, напряжение на нагревателях 23V. Сваренный шов подрезают ножницами. Внутрь заготовки элемента вставляют внутренний корпус и, сжимая руками гофропакет вокруг него, образуют цилиндр с равномерно расположенными гофрами. Далее гофропакет вставляют в наружный корпус. Внешний корпус обвязывают лентой шириной 8-10 мм, где отмечают шариковой ручкой марку элемента и номер партии.

Подготовка торцое к герметизации.

Подготовка торцев заготовок элементов к герметизации заключается в чистовой подрезке торцев раскаленной нихромовой проволокой.

Данную операцию проводят на приспособлении подрезки торцев (поз. СПТ). Края заготовки подрезают таким образом, чтобы они совпадали с краями внешнего корпуса, и одновременно, чтобы край мембраны с цветовой меткой был срезан. Затем заготовки поступают на стадию герметизации торцев.

Герметизация торцев элементов.

Герметизацию торцев элементов осуществляют торцевыми дисками на станке заливки торцев «Карусель-2» (поз. СГ).

Торцевой диск устанавливают в чашку в зоне предварительного нагрева (температура (150±10) ºС, напряжение на основном нагревателе 123-125 V). Включают вращение чашки торцевого диска в зоне основного нагрева (скорость вращения 20-30 об/мин). При перемещении чашки с диском в зону основного нагрева устанавливают заготовку фильтрующего элемента в захват над основным нагревателем. По истечении времени плавления заготовка элемента и чашка с торцевым диском автоматически синхронно смещаются на следующую позицию.

Пневмоцилиндр опускает заготовку в чашку с оплавленным торцевым диском. Давление прижима выставляется регулятором давления по показаниям стрелочного манометра в диапазоне (0,3±0,05) МПа. Далее поворотное устройство перемещает заготовку элемента в зону охлаждения.

Продолжительность цикла герметизации 57 с. На торце ЭПМ.ПС выжигательным приспособлением наносят номер партии элемента, производится контроль внешнего вида и габаритных размеров элемента (замеряется высота элемента штангенциркулем по ГОСТ 166-80).

Отмывка.

Отмывка ЭПМ.ПС осуществляется на стенде отмывки фильтрующих элементов с импульсом и циркуляцией (поз. СО).

Элементы, подготовленные для отмывки, в количестве 8 шт. устанавливают в посадочные гнезда фильтродержателя, устанавливают и герметично закрывают колпак фильтродержателя.

Устанавливают режим отмывки:

Таблица 5 – Режимы отмывки модулей

Режим отмывки

Объем воды, л

Производительность, л/час

Слив

80

3000-3500

Циркуляция

2240

17000-21200

Доотмывка

80

3500-4000

Для запуска цикла отмывки нажимают кнопку «Пуск», приводят кран, расположенный на колпаке в положение «закрыто».

По окончании отмывки автоматически начинается вытеснение воды воздухом. По окончании вытеснения воды приводят кран, расположенный на колпаке в положение «открыто». Открывают и снимают колпак фильтродержателя, извлекают отмытые фильтрующие элементы.

При необходимости остановить процесс отмывки – нажимают кнопку «Стоп».

Контроль качества элементов.

Сразу после отмывки фильтры направляют на контроль по «точке проскока пузырька» воздуха (поз.К1). Контроль на «точку проскока пузырька» воздуха осуществляют согласно методике № 1-97 на приборе «Sartochek-1000».

Определение целостности на приборе «Microcheck-2».

На ленту, находящуюся на внешнем корпусе элементов, наносят шариковой ручкой результаты проведенных измерений и номер элемента.

ЭПМ.ПС, не удовлетворяющие требованиям технических условий, отбраковываются и отправляются на разборку (поз. СПТ).

Проверку наличия восстанавливающих веществ в фильтрате очищенной воды проводят по ФС42-2620-89.

Проверку максимально допустимого значения сдвига рН при фильтрации очищенной воды определяют на рН-метре со стеклянными электродами по ГОСТ 2874.

Сушка.

После отмывки и контроля по «точке проскока пузырька» воздуха элементы, упакованные в специальные мешочки из нетканого материала и с заглушками с обоих торцев элементов, подвергают сушке путем подачи очищенного воздуха в сушильных камерах.

Сушильные камеры располагаются в сушилке, представляющей собой «чистую» локальную зону размером 6000×6000×3200 мм с подачей воздуха из помещения цеха через фильтр тонкой очистки так, чтобы в сушилке обеспечить избыточное давление.

В сушильной камере поддерживается температура (35±3) ºС, в зависимости от условий сушки и количества слоев материала в элементе продолжительность данной стадии составляет от 18 до 24 часов.

Примерно в середине цикла сушки необходимо стряхнуть капли воды (конденсата) с внутреннего корпуса элемента и развернуть элементы на 180°.

На стадии «досыхания» необходимо проводить регулярный осмотр элементов (каждые 1-1,5 часа) с целью выявления высохших элементов.

В начальный период сушки (первые два часа) допускается увеличение температуры сушки до 40°С; в заключительный период сушки (последние два часа) допускается снижение температуры до 28-30°С.

Продолжительность процесса сушки элементов высотой 100 мм на 40-60% меньше продолжительности сушки элементов высотой 250 мм.

Окончание процесса сушки определяется по отсутствию влаги на внутреннем корпусе элемента и/или взвешиванием элемента, если известна масса элемента до отмывки, а также, если масса высушиваемого элемента уменьшается не более чем на 1 г/час[1].

Маркирование.

После сушки элементы передают на маркирование и вакуумирование.

Маркировка наносится специальным приспособлением и должна содержать следующие данные:

номер элемента;

материал мембраны;

размер пор финишного слоя мембраны;

область применения элемента.

Вакуумирование (поз.В1) осуществляют на специальном приспособлении с двух сторон по 1 минуте. Затем элементы помещают в полиэтиленовые пакеты и по 25 шт. укладывают в ящики из картона, которые отправляются на склад временного хранения. На ящике из картона должна находиться этикетка со следующими данными:

Наименование и товарный знак предприятия-изготовителя;

Наименование, марка и тип элемента патронного;

Порядковый номер партии по системе нумерации предприятия-изготовителя;

Количество элементов (шт.);

Дата изготовления (месяц, год);

Гарантийный срок хранения.

Продукция несоответствующая техническим условиям откладывается в отдельный полиэтиленовый мешок, а затем упаковывается в картонные ящики.

На картонные ящики с несоответствующей продукцией маркером наносится надпись «НЕСООТВЕТСТВУЮЩАЯ ПРОДУКЦИЯ» и они хранятся в специально отведенном месте.

Приварка к торцам элементов монтажных устройств и сварка свечей.

Приварку к торцам модулей крышек тупиковых и адаптеров производят на станке приварки монтажных устройств (поз. СПА).

В правый зажим станка закрепляют модуль элемента, а в левый зажим устанавливают крышку тупиковую или адаптер.

При нажатии кнопки «пуск» в просвет автоматически вводится нагреватель и при вращении элемента и адаптера (крышки тупиковой) обеспечивается нагрев поверхностей до температуры 170-180оС в течение 50-60 с. Расстояние между нагревателем и нагреваемыми поверхностями 1,5–2,0 мм. После разогрева торцев нагреватель автоматически возвращается в исходное положение, а разогретые торцы с помощью пневмоцилиндров прижимаются друг к другу под давлением 0,2-0,3 МПа (2,0-3,0 кгс/см2) и в течение 3-5 секунд происходит приварка адаптера или крышки тупиковой к торцу элемента. Затем элемент освобождают из зажимов и процедуру повторяют.

По окончании сварки ЭПМ.ПС повторно вакуумируют (поз.В2) и передают на стерилизацию[20].

Стерилизация элементов.

Стерилизацию ЭПМ.ПС проводят в радиационной камере, которая находится в специальной зоне (36 м2 ). Предварительно на элементы наносится цветовая метка, которая служит показателем радиационной нормы элемента после стерилизации. В камеру радиационной стерилизующей установки укладываются мембранные модули в количестве 10-15 штук и стерилизуются в течение 5 минут. Специальная установка позволяет стерилизовать элементы гамма – лучами и ускоренными электронами сразу с двух сторон. Стерильные элементы поступают на упаковку (поз. РС).

Упаковывание элементов.

Упаковывание ЭПМ.ПС осуществляют в два этапа: первый (предварительная упаковка) осуществляется в чистой локальной зоне на столе (поз. СУ).

На ЭПМ.ПС с адаптером надевают уплотнительные кольца и помещают его в полиэтиленовый пакет с этикеткой, (этикетка выполнена типографским способом и наклеивается на пакет), содержащей следующие данные:

Таблица 6 – Необходимые данные для упаковывания и хранения ЭПМ.ПС

Данные для ЭПМ.ПС по ТУ 9471-016-10471723-2006

Данные для ЭПМ.ПС по ТУ 3697-010-10471723-2004

Наименование страны-изготовителя

Наименование предприятия-изготовителя и его юридический адрес

Наименование предприятия-изготовителя и его юридический адрес

Наименование, марки и типа элемента патронного

Наименование типа и марки элемента

Дата выпуска (месяц, год)

Номер партии

Гарантийный срок хранения

Дата изготовления

Обозначение технических условий

«Годен до ………» (месяц и год)

 

Обозначение технических условий

 

Пакет с элементом и этикеткой герметично заваривают, и передают на второй этап упаковки, осуществляемый вне чистой зоны.

Герметично заваренный пакет с элементом и этикеткой помещают в индивидуальную коробку, на которую наклеивают аналогичную этикетку. На коробке должна присутствовать надпись «система менеджмента качества сертифицирована ГОСТ Р ИСО 9001-2001», а для элементов медицинского назначения – дополнительный знак с надписью по контуру «добровольная сертификация».

Без индивидуальных коробок могут упаковываться и отгружаться потребителю только следующие виды фильтрующих элементов:

свечи условной высотой 1000 мм;

фильтрующие элементы пищевого назначения условной высотой 250 мм;

фильтрующие элементы условной высотой менее 250 мм;

фильтрующие элементы капсульного типа

а также фильтрующие элементы медицинского назначения по требованию заказчика.

Затем в вертикальном положении элементы в индивидуальных коробках (или без них) аккуратно размещают в ящике из гофрированного картона туда же вкладывают паспорт и закрывают верхнюю крышку.

Упакованная коробка перевязывается автоматической машиной для обвязки полипропиленовой лентой и на коробку наклеивается этикетка, содержащая следующие данные:

Разборка элементов.

Элементы, не отвечающие требованиям технических условий, подлежат разборке. Разборка ЭПМ.ПС осуществляется вручную – ножовкой по металлу срезаются торцевые диски, затем освобождают фильтрующий пакет от внешнего и внутреннего корпусов.

Пластмассовые отходы собирают в специальный контейнер и отправляют на вторичную переработку, а фильтрующий пакет может использоваться при изготовлении элементов высотой 100 и 150 мм.

Транспортирование и хранение ЭПМ.ПС.

Транспортирование ЭПМ.ПС осуществляется любым видом транспорта в крытых транспортных средствах в соответствии с действующими на транспорте правилами перевозки грузов.

По согласованию с потребителем допускается почтовая отправка ЭПМ.ПС мелкими партиями (не менее 10 шт.).

ЭПМ.ПС должны храниться в транспортной таре на стеллажах, расположенных на расстоянии не менее 0,1 м от пола и не менее 1м от отопительных приборов.

В помещение, где хранятся ЭПМ.ПС, не должны проникать пары ацетона, диоксана, алифатических углеводородов. Не допускается хранение совместно с ядохимикатами.

ЭПМ.ПС должны храниться в упакованном виде при температуре от 0 до 40ºС и относительной влажности воздуха 30-90%.

Виды брака и способы его устранения.

Брак может заключатся в:

Повреждении внешнего или внутреннего корпуса ЭПМ;

Повреждении или недостаточном закреплении концевых торцов;

Несоответствии нетканого материала или мембраны техническим требованиям;

Несоответствии допустимым нормам на «точке проскока пузырька».

В таких случаях бракованная продукция подлежит разборке. Согласно технологической схеме, не прошедшие контроль ЭПМ (поз.К1), отправляют на срезку торцев (поз. СПТ) для разборки.

Если брак состоит в повреждении внешнего или внутреннего корпуса или недостаточном закреплении торцев, то после разборки пластмассовые отходы собирают в специальный контейнер и отправляют на вторичную переработку, а фильтрующий пакет может использоваться при изготовлении элементов высотой 100 и 150 мм.

Если брак состоит в дефекте мембраны или нетканого материала, то после разборки ЭПМ пластмассовые комплектующие отправляются на стадию подготовки материалов (поз. СПМ), а гофропакет утилизируют как отход.

Литература

Технические таблицы // PSU Полисульфон, PES Полиэфирсульфон, PPSU Полифениленсульфон [Электронный ресурс] –Режим доступа URL:http://tehtab.ru/Guide/GuideMatherials/ResinesElastomersPlasticsPolimers/DiscriptionOfElastomers/PSUPESPPSU/

Штейнберг Е. М., Зенитова Л.А. Полисульфон как функциональный полимерный материал и его производство// Химические науки: науч. Интернет-журн. Выпуск Ноябрь 2012. –Режим доступа -URL: http://research-journal.org/chemistry/polisulfon-kak-funkcionalnyj-polimernyj-material-i-ego-proizvodstvo/

Ярославцев А. Б. Мембраны и мембранные технологии –М. «Научный мир», 2013г

Просмотров работы: 10