噴漆工藝及其污染治理
前 言
2008年9月2日中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部令第2號(hào)公布了新修訂的《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)分類管理名錄》,自2008年10月1日起施行。該《名錄》規(guī)定,機(jī)械、電子類建設(shè)項(xiàng)目工程“有電鍍、噴漆工藝”的,要編制環(huán)境影響報(bào)告書。本文專題介紹“噴漆工藝及其污染治理”,以期對(duì)報(bào)告書的編制、審核有所幫助。
1 涂料成分及其毒性
1.1 涂料及其分類
1.1.1 涂料與油漆
涂料是一種材料,它可以用不同的施工工藝涂覆在物件表面,形成粘附牢固、具有一定強(qiáng)度、連續(xù)的薄膜——涂膜,或稱漆膜、涂層。
這層薄膜起保護(hù)功能(防腐、防水、防油、耐化學(xué)品、耐光、耐溫等)、裝飾功能(顏色、光澤、圖案和平整性等)、其它功能(標(biāo)記、防污、絕緣等)。
涂料可以是油漆,此外,還有煤焦油等。
早期用植物油(桐油、大漆——“中國漆”、核桃油等),稱為“油漆”。現(xiàn)泛指油類和漆類涂料產(chǎn)品。
1.1.2 GB2705-92《涂料產(chǎn)品 命名和分類》的相關(guān)內(nèi)容
①.分類:以涂料漆基中主要成膜物質(zhì)為基礎(chǔ)分類。共有以下十七類:油脂、天然樹脂、酚醛樹脂、瀝青、醇酸樹脂、氨基樹脂、硝酸纖維素(酯)、纖維素酯與纖維素醚、過氯乙烯樹脂、烯類樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、元素有機(jī)聚合物、橡膠及其它成膜物質(zhì)。
②.命名:全名一般由顏色或顏料名稱加上成膜物質(zhì)名稱,再加上“基本名稱”組成。“基本名稱”表示涂料的基本品種、特性和專業(yè)用途,共有99種。其中機(jī)械、電子工業(yè)(通用、專用設(shè)備制造、鐵路運(yùn)輸設(shè)備制造、汽車、摩托車制造、自行車制造、船舶及浮動(dòng)裝置制造、交通器材及其他交通運(yùn)輸設(shè)備制造、電器機(jī)械及器材制造、儀器儀表及文化、辦公用機(jī)械制造等)常用涂料約有60余種。這些涂料絕大部分可以采用噴涂技術(shù)涂覆在涂件表面,可見噴漆工藝是一種機(jī)電行業(yè)應(yīng)用的十分廣泛的表面涂覆工藝。為與家具、建筑、玩具、塑料、文具、輕工等行業(yè)用涂料大致區(qū)分,也可以把前者統(tǒng)稱為“工業(yè)油漆”,當(dāng)然“工業(yè)油漆”的用途并不僅僅局限在機(jī)電工業(yè)。
1.2 涂料的成分
涂料主要由四部分組成:成膜物質(zhì)、顏料、溶劑、助劑。
①.成膜物質(zhì):主要是各類合成樹脂。
②.顏料。
③.溶劑:水、無機(jī)化合物和有機(jī)化合物。它能將涂料中的成膜物質(zhì)溶解或分散為均勻的液態(tài)。溶劑有的是涂料制造時(shí)加入,有的是使用時(shí)加入。施工時(shí)——尤其是 “噴漆”時(shí),溶劑從涂料中揮發(fā)出來,形成油漆工藝最主要的污染物——“漆霧”的主要成分之一。這是我們要關(guān)注的重點(diǎn)。
④.助劑:消泡劑、潤濕劑、防流掛、防沉降、催干劑、增塑劑、防霉劑等。它可對(duì)涂料或涂膜某一特定方面的性能起改進(jìn)作用,它在涂料成膜后存在涂膜中。
噴漆時(shí),還會(huì)形成大量“飛漆”。既浪費(fèi)了涂料,同時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的“漆霧”污染、“漆渣”污染。
1.3 涂料的毒性
1.3.1 溶劑及其毒性
①.萜烯溶劑:松節(jié)油、松油等松樹分泌物。
②.石油溶劑:汽油、松香水、火油等石油分餾烴類產(chǎn)品。油性漆、磁性漆常用松香水作溶劑。
③.煤焦溶劑:苯、甲苯、二甲苯等煤干鎦烴類產(chǎn)品。
苯為劇毒溶劑。少量吸入也會(huì)對(duì)人體造成長期的損害。它能在神經(jīng)系統(tǒng)和骨髓內(nèi)蓄積,苯環(huán)氧化,轉(zhuǎn)為強(qiáng)毒的酚類,使神經(jīng)系統(tǒng)和造血組織受到損害。引起血液中白血球、血小板數(shù)減少,長期接觸可引起白血病。
甲苯主要作醇酸漆溶劑與環(huán)氧樹脂、噴漆等的稀釋劑。二甲苯可代替松香水作油性漆、磁性漆溶劑。甲苯、二甲苯為中等毒性溶劑。吸入人體,甲苯、二甲苯甲基氧化,依次轉(zhuǎn)為苯甲醇、苯甲酸、馬尿酸(苯甲酰甘氨酸),對(duì)人體有麻醉、刺激作用,高濃度時(shí)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)有毒害作用。
④.脂類溶劑:醋酸丁酯、乙酸乙酯、醋酸乙酯、醋酸戊脂等低碳的有機(jī)酸和醇的結(jié)合物。醋酸丁酯用于噴漆中,毒性小。
⑤.酮類溶劑:丙酮、甲乙酮、甲異丙酮、環(huán)己酮、甲己酮等有機(jī)溶劑。丙酮多用于噴漆,極易燃。
⑥.醇類溶劑:乙醇、丁醇等有機(jī)溶劑,能與水混合。乙醇作乙基纖維溶劑。丁醇作氨基樹脂溶劑。
⑦.其它溶劑:乙二醇醚類溶劑(主要是乙二醇丁醚),廣泛用于水基涂料。在體內(nèi)經(jīng)代謝后會(huì)形成劇毒的化合物,對(duì)人體的血液系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)造成永久的損害,長期接觸高濃度的乙二醇醚類溶劑可致癌。對(duì)生殖系統(tǒng)產(chǎn)生損害,導(dǎo)致不育。
顏料、助劑及其毒性
①.顏料中的鉛會(huì)造成慢性中毒。
②.增塑劑鄰苯二甲酸酯類(鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二丁酯DBP、鄰苯二甲酸二辛酯DOP)。其中DBP、DOP為我國環(huán)境優(yōu)先污染物,它們起類似雌性激素的作用,被稱為“環(huán)境激素”?墒鼓腥私蛞毫亢途訑(shù)量減少,精子運(yùn)動(dòng)能力低下,精子形態(tài)異常,嚴(yán)重的導(dǎo)致睪丸癌。還可使女童性早熟。
③.固化劑TDI(甲苯二異氰酸酯)。有劇毒。會(huì)損害人的肝、腎功能,長期接觸高濃度的TDI蒸汽會(huì)致癌。
④.揮發(fā)性有機(jī)化合物VOC.主要成分有烴類、鹵代烴、氧烴和氮烴,包括苯系物、有機(jī)氯化物、氟利昂系列、有機(jī)酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烴化合物等。其毒性、刺激性、致癌性和特殊的氣味性,會(huì)影響皮膚和粘膜,對(duì)人體產(chǎn)生急性損害。
上述組成涂料的物質(zhì)具有毒性(Toxicity),同時(shí)又具有易燃性(Ignitability)。因此,涂料、涂料廢物被列入《國家危險(xiǎn)廢物》,廢物類別HW12。
2 噴漆工藝及其污染
2.1 涂料涂裝技術(shù)
2.1.1 液態(tài)涂料涂覆技術(shù)
①.噴涂——噴漆:
油漆噴涂——是機(jī)械電子工業(yè)(尤其是汽車、自行車、摩托車、儀器儀表、家電等定型產(chǎn)品大批量流水線生產(chǎn)產(chǎn)品)應(yīng)用最廣泛的涂覆技術(shù)。也是所有涂覆工藝中污染最嚴(yán)重的工藝。傳統(tǒng)的噴漆工藝,是利用壓縮空氣將油漆從對(duì)準(zhǔn)待涂工件的噴槍吹出、霧化,使工件表面被油漆均勻涂覆。但是,在噴漆過程中,由于壓縮空氣的作用,會(huì)產(chǎn)生大量“飛漆”,漂浮在施工作業(yè)的空間;“飛漆”粘附在作業(yè)場所的屋頂、墻壁上,沉降到地面,形成“漆渣”。噴涂工藝對(duì)涂料的利用率約50%左右。
②.浸涂——浸漆:
浸漆工藝適用于對(duì)涂膜厚度均勻要求不高及無機(jī)加工孔洞或方便進(jìn)行表面掩蔽的涂件。如機(jī)架類產(chǎn)品、變壓器鐵芯等。浸漆是把工件全浸入油漆中后提出,淋去掛在工件上過量的油漆,在工件表面形成一層漆膜的工藝。浸漆不存在“飛漆”問題,但有溶劑揮發(fā)與地面少量滴漆問題。浸漆工藝對(duì)涂料的利用率較高,為 70-80%。
③.流涂:
廣泛用于家電鑲板及帶凹陷不易噴涂的工件、開口寬大不易噴涂的工件與太大不能浸涂的工件。流涂是用泵以0.02-0.2MPa的壓力將油漆從噴嘴中擠出,涂覆在傳送器上的工件上。過量的油漆,溢流淋滴返回儲(chǔ)槽循環(huán)使用。流漆有溶劑揮發(fā)問題。流漆工藝對(duì)涂料的利用率高達(dá)近95%。
④.輥涂或卷涂:
用于薄板或帶材單面或雙面高速連續(xù)機(jī)械涂覆。它將沾有涂料的旋轉(zhuǎn)的涂輥把涂料“轉(zhuǎn)印”到工件表面,形成所需厚度的漆膜。涂輥用聚氨酯或氯丁橡膠、丁二烯橡膠制成。使用低揮發(fā)性涂料。可嚴(yán)格控制涂膜厚度。
⑤.簾涂:
也是用于薄板或帶材涂覆。涂料用泵送或重力溢流使之通過可調(diào)縫隙形成“漆簾”,涂覆于工件表面。簾涂是涂料損失最少的一種高速涂覆工藝。
⑥.滾涂或旋轉(zhuǎn)鼓涂覆:
用于單重小于0.5Kg的螺釘、螺母、小螺絲之類的小零件。它是將一定量的涂料潑灑在盛放工件的滾筒或旋轉(zhuǎn)鼓中,使涂料均勻涂粘到工件表面上的一種工藝。
⑦.電泳涂覆:
主要指“陰極電泳涂覆”,用于汽車、摩托車、自行車、家電、輕工產(chǎn)品及裝飾線工藝品等的表面涂覆。其漆膜的附著力強(qiáng)、遮蓋力強(qiáng)、抗蝕性高(中性鹽霧試驗(yàn)達(dá) 1000h)。電泳漆為水性漆。常用陰極電泳漆有環(huán)氧樹脂漆、丙烯酸樹脂漆及聚氨酯漆。它是將電泳漆用蒸餾水稀釋,將工件作為陰極,涂料粒子帶正電,在電場力的作用下,涂料粒子在工件上沉積成膜。電泳不存在溶劑揮發(fā)問題。
2.1.2 固態(tài)涂料涂覆技術(shù)
即“粉末涂覆”。它不用溶劑,而是將涂料物質(zhì)細(xì)粉末覆蓋在工件上后,以超過粉末熔點(diǎn)的溫度將之熔化,在工件上形成漆膜。粉末涂覆包括“靜電噴涂”、“流態(tài)床”與“靜電流態(tài)床”三種工藝。在粉末進(jìn)行收集和回用的條件下,粉末涂料的利用率幾乎為100%。“靜電噴涂”是利用靜電吸附作用將粉末涂料吸附于常溫態(tài)工件上,然后加溫熔融形成漆膜。“流態(tài)床”是將已預(yù)熱到涂料熔點(diǎn)溫度以上的工件置入流態(tài)化懸浮著的涂料粉末中,與工件接觸的涂料粉末熔融涂覆于工件上形成漆膜。“靜電流態(tài)床”是將電極設(shè)置于粉末室,使流態(tài)床涂料粉末荷負(fù)電,吸附于接地的工件上。粉末涂覆不存在溶劑污染問題。主要是涂料粉末回收利用問題。已有專業(yè)生產(chǎn)成套粉末噴涂設(shè)備的企業(yè),其產(chǎn)品配有完整的粉末回收系統(tǒng)。還配備預(yù)防爆炸系統(tǒng)。
2.2 噴漆污染
主要是漆霧、漆渣、廢漆桶及漆霧污染治理產(chǎn)生的二次污染物(包括含漆廢水、危險(xiǎn)固廢等)。
當(dāng)然,為了保證涂覆質(zhì)量,噴漆前要對(duì)工件進(jìn)行表面準(zhǔn)備。不僅要清除表面的污染物(油脂類、塵粒、銹、軋皮、水、鹽等),還要保證表面使當(dāng)?shù)拇植诙。表面?zhǔn)備會(huì)產(chǎn)生工業(yè)廢水、泥渣、粉塵、噪聲等污染,本文就不作闡述了。
噴漆漆膜固化,有的是自然風(fēng)干,有的(烤漆)要烘烤。逸出的溶劑氣體應(yīng)用充足的新鮮空氣稀釋排放。要防止遇明火燃燒、爆炸。
3 噴漆污染治理技術(shù)
3.1 漆霧干法治理技術(shù)
噴漆車間要建半封閉或全封閉的噴漆室。
漆霧干法治理最常用的是“活性炭吸附法”。噴漆室在漆霧凈化系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)抽吸作用下形成負(fù)壓。漆霧在負(fù)壓作用下,首先被引入“漆霧過濾器”,通過“濾綿”,濾掉液態(tài)漆滴。氣態(tài)溶劑接著進(jìn)入“活性炭吸附塔”,被塔內(nèi)固定層活性炭吸附。凈化后的氣體經(jīng)排氣筒排出大氣中。經(jīng)過一定使用周期后,“濾綿”及“活性炭” 會(huì)飽和,喪失凈化功能,造成所排氣體污染物濃度超標(biāo)。這時(shí),必須及時(shí)更換新的“濾綿”和“活性炭”。
這類噴漆室有專業(yè)生產(chǎn)企業(yè),產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范,結(jié)構(gòu)合理,成本較低?梢园从脩粜枰O(shè)計(jì)制造,比較方便。有的產(chǎn)品還有“飽和活性炭水蒸氣脫附再生”裝置,減少了廢活性炭的產(chǎn)生。對(duì)漆膜質(zhì)量要求更高的還配有空氣凈化裝置,濾清進(jìn)入噴漆室的空氣。
由于漆霧干法治理技術(shù)不存在含漆廢水的污染問題及相應(yīng)的污水處理設(shè)施、費(fèi)用,已被大量采用,取代了傳統(tǒng)的漆霧濕法治理技術(shù)。
3.2 漆霧濕法治理技術(shù)
有“水簾式”、“水旋式”、“無泵水幕式”、“水濾式”及“油簾式”等形式噴漆室。已很少使用。
4 涂料危險(xiǎn)廢物處置
4.1 涂料危險(xiǎn)廢物的種類
噴漆、上漆過程中產(chǎn)生的涂料廢物,如:廢漆桶、廢漆具、漆渣、廢濾綿、廢活性炭等。危險(xiǎn)廢物編號(hào)為: HW900-252-12。
4.2 涂料危險(xiǎn)廢物的處置
①.設(shè)置“危險(xiǎn)廢物暫存庫”存放:
應(yīng)按照國家《危險(xiǎn)廢物污染防治技術(shù)政策》中“危險(xiǎn)廢物的儲(chǔ)存”要求建設(shè)“危險(xiǎn)廢物暫存庫”,并制定企業(yè)“危險(xiǎn)廢物管理辦法”,將生產(chǎn)中產(chǎn)生的上述危險(xiǎn)廢物及時(shí)收集、存放在庫中的指定位置。
②.廢漆桶:由原油漆生產(chǎn)廠回收或交有資質(zhì)回收、清洗、再生廢漆桶的單位處置。回收要按《危險(xiǎn)廢物轉(zhuǎn)移聯(lián)單管理辦法》的規(guī)定執(zhí)行。
③.廢漆具、漆渣、廢濾綿、廢活性炭:可按照《危險(xiǎn)廢物污染防治技術(shù)政策》中“危險(xiǎn)廢物的焚燒處置”要求去焚燒。
參考文獻(xiàn)
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