图像艺术

喷墨流体的切向流技术

Enabling a Greener Future

正在开发的改进型颜料分散体具有更复杂的化学成分,因此会形成微米级污染物副产品。
日益激烈的全球竞争使许多喷墨和着色剂配方设计师不得不重新评估他们的生产工艺,并研究新的过滤和分离技术以降低加工成本。此外,由于行业对更环保实践的日益推崇,水回收和闭合回路再生工艺也成为人们关注的重点。

颇尔切向流膜可清洁和重复利用,带来一种能够持续经年的可再生过滤解决方案。这意味着可废物和相关处理成本的减少。切向流膜可使配方设计师可通过回收配制过程中产生的废水,以节约用水量。

切向流过滤的优势

切向流过滤所具有的多项独特功能可为用户带来诸多显著优势。这些优势使切向流成为与喷墨流体有关的特定应用的首选过滤方法。

 
特点 优势
从一个入口进料流生成两个出口流(回流和渗透流) 可在相对分明的颗粒尺寸截点上将尺寸在膜等级之上或之下的污染物进行分离
只有一小部分进料流会通过每个通道上的膜 可防止膜因悬浮固体比例较高的流体而导致瞬间堵塞
可提供超滤 (UF) 分子量等级的膜 可去除或分离低分子量杂质
膜可在过程中通过反冲洗或反向流再生 可增加渗透量,提高过滤的经济性
膜流量可通过化学清洁恢复 显著延长膜寿命,同时减少废物和相关处理成本
 


用于喷墨和着色剂应用的切向流技术

喷墨墨水由不同体积的成分和污染物组成。这些成分和污染物的直径范围从 100 Da 到 100 微米以上不等。

喷墨流体常见成分和污染物的相对尺寸
图 3:喷墨流体常见成分和污染物的相对尺寸
* 基于葡聚糖的分子结构


切向流技术可用于分离以下应用中的这些成分和污染物。
  • 去除水性颜料着色剂中的杂质
  • 将墨水和着色剂的颜料分散体进行分类
  • 染料净化
  • 废液管理

去除水性颜料着色剂中的杂质

配制颜料喷墨着色剂的工艺包括:去除低分子量杂质,如盐、过量的聚合物和表面活性剂。洗滤模式的切向流可用于实现该目标。适当等级的膜可在允许杂质和载体流体通过的同时截留色素。墨水着色剂通过切向流组件进行再循环。部分杂质和流体流经膜,并作为渗透流流出组件。

从颜料分散体中分离低分子量杂质
图 4:分离低分子量分散体
注意事项:当流体流经膜时,仅有一小部分上游成分能通过。


在洗滤模式下,添加去离子 (DI) 水以补充流出的渗透流流量,杂质即可有效地从颜料着色剂中洗出。添加的水量通常表示为最初起始批量的倍数,又称为洗滤量。随着洗滤量的增加,回流中的盐浓度降低。

洗滤和盐浓度之间的关系

 
洗滤量 回流盐浓度 (%)
0 100.0
1 36.8
2 13.5
3 5.0
4 1.8
5 0.7
6 0.2
7 0.1
 

用于墨水和着色剂的颜料分散体的分类

切向流微滤 (MF) 膜可成功地去除色素分散体中较大的污染物和聚结物。特定目标颗粒是指超过色素分散体理想颗粒尺寸范围的颗粒。

颜料分散体可通过膜,而体积较大的污染物和聚结物则被留在回流流体中。向系统中不断加水以保持回流流体的浓度并尽量减小流量衰减。用水对墨水或着色剂(视情况而定)进行稀释。接着必须采取额外步骤使渗透流恢复初始浓度。

从颜料分散体中分离较大的污染物和聚结物
图 5:从色素分散体中分离较大的污染物和聚结物
注意事项:当流体流经膜时,仅有一小部分上游成分能通过。


染料纯化

染料过滤是配置染料型喷墨墨水和着色剂的必要步骤。未过滤的染料可能含有产生自染料合成和混合过程的不溶性硬质或软质颗粒。分子量和尺寸较小的染料分子很容易通过膜进入渗透流,而较大的不溶性颗粒则成为回流的一部分。随着染料型墨水或着色剂通过膜进行再循环,可收集渗透流作为纯化后的染料成品。回流被浓缩至泥状废料并进行处理。

从染料中分离尺寸过大的污染物
图 6:从染料中分离尺寸过大的污染物
注意事项:当流体流经膜时,仅有一小部分上游成分能通过。


废液处理

用于加工颜料墨水和着色剂的洗涤水可通过切向流超滤膜过滤进行回收。水可以通过膜,不需要的颗粒(包括颜料和环境碎片)则在多次流过切向流组件时被截留和集中。过滤后的水可用作洗涤水,或经过纯化后用于配制墨水或着色剂。

从工艺水中分离色素和尺寸过大的污染物
图 7:从工艺水中分离色素和尺寸过大的污染物
注意事项:当流体流经膜时,仅有一小部分上游成分能通过。


Membralox 系统
Membralox 生产系统

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切向流过滤
切向流过滤的工作原理
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