彭 芬，何 曦，尹 濤，何 淼，葉明強(qiáng)

（1.航天凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，長沙 410100；2.工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境技術(shù)湖南省重點實驗室，長沙 410100）

淺析漆霧絮凝劑的應(yīng)用試驗

彭 芬1,2，何 曦1,2，尹 濤1,2，何 淼1,2，葉明強(qiáng)1,2

（1.航天凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，長沙 410100；2.工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境技術(shù)湖南省重點實驗室，長沙 410100）

簡要介紹了漆霧絮凝劑的工作原理及選擇漆霧絮凝劑的試驗方法，通過對商業(yè)A、B絮凝劑和自組合藥劑的對比試驗，發(fā)現(xiàn)商業(yè)A、B絮凝劑的消黏效果很有限，而利用組合藥劑進(jìn)行試驗的效果較佳，對解決漆霧的高效捕捉以及改性劑的用量和成本問題具有重大意義。

漆霧；絮凝劑；試驗

1 概述

噴涂行業(yè)產(chǎn)生的漆霧嚴(yán)重影響周邊環(huán)境并危及人體健康，同時造成油漆的大量浪費[1、2]，而且漆霧是否能得到有效治理將嚴(yán)重影響后續(xù)廢氣的治理效果。

目前，常見的漆霧治理方式有干法和濕法兩大類。干法漆霧治理的濾材易堵，會增加成本并存在較大安全隱患，其應(yīng)用受到一定的限制[3]。濕法漆霧治理的關(guān)鍵是漆霧絮凝劑的選用。

漆霧絮凝劑又叫除漆劑，在濕法漆霧治理中的應(yīng)用廣泛，可有效捕捉噴漆霧，避免其對設(shè)備安全和人體健康造成危害。通過將漆霧絮凝劑添加到循環(huán)水中，對水中的過噴漆霧進(jìn)行消黏絮集成團(tuán)，定期打撈清除，實現(xiàn)液固分離，進(jìn)而進(jìn)行集中無害化處理。

2 漆霧絮凝劑工作原理

漆霧絮凝劑根據(jù)性能可以分為：強(qiáng)堿分散型、凝聚吸附型、水性漆霧凝聚型[4]。凝聚吸附型是由兩性金屬鹽+高分子絮凝劑組成，如聚合氯化鋁、硫酸鋁、氯化鋅、聚丙烯酰胺等。

凝聚吸附型漆霧絮凝劑的作用大致分為兩個過程，首先對漆霧顆粒進(jìn)行消黏，進(jìn)而絮集成團(tuán)，便于打撈，予以清除[5]。

2.1 消黏

漆霧絮凝劑的第一步是對油漆顆粒進(jìn)行消黏，親油基團(tuán)包裹漆霧顆粒，親水基團(tuán)伸向水中，同時破壞油漆顆粒的功能基團(tuán)，降低界面自由能，改變顆粒的表面性質(zhì)，進(jìn)而消除黏性。

2.2 絮團(tuán)

DAMORE等學(xué)者也指出，細(xì)胞膜流動性的變化是決定酵母細(xì)胞耐受性的主要因素，氧氣在甾醇和長鏈不飽和脂肪酸等物質(zhì)的合成中具有重要作用，是影響酵母菌乙醇耐受性的主要因素，同時酵母菌對高溫和高酒精度的耐受性相似，可通過應(yīng)激反應(yīng)減少對細(xì)胞活性的影響。

漆霧絮凝劑的第二步是對消黏后的漆霧顆粒進(jìn)行凝聚，絮集成團(tuán)便于打撈。凝聚主要體現(xiàn)在絮凝劑的吸附橋架作用。

3 漆霧絮凝劑的試驗

3.1 試劑與儀器

試驗用到的試劑主要有：十二烷基硫磺酸鈉（SDBS）、聚合氯化鋁（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）、商業(yè)絮凝劑A劑和B劑。本小試用的油漆是藍(lán)色丙烯酸面漆。

3.2 絮凝試驗

（1）十二烷基硫磺酸鈉+油漆+聚合氯化鋁+聚丙烯酰胺

組合漆霧絮凝劑的試驗過程如下：1）在350mL的礦泉水瓶中加入200mL一定質(zhì)量濃度的十二烷基硫磺酸鈉（SDBS）溶液，并按一定的比例加入油漆溶液，擰上瓶蓋，用力搖晃使其反應(yīng)完全，仔細(xì)觀察結(jié)果；2）按一定比例往1）溶液中加入一定質(zhì)量濃度的聚合氯化鋁（PAC）溶液，擰上瓶蓋，搖晃一定時間，使反應(yīng)充分，仔細(xì)觀察結(jié)果；3）一段時間后，按一定比例往2）溶液中加入一定質(zhì)量濃度的聚丙烯酰胺（PAM）溶液，擰上瓶蓋，搖晃一定時間，仔細(xì)觀察結(jié)果。

（2）油漆+A劑+B劑

商業(yè)漆霧絮凝劑的試驗過程如下：1）在350mL的礦泉水瓶中加入200mL的工業(yè)自來水，并按一定的比例加入油漆溶液；2）按商業(yè)漆霧絮凝劑的使用要求，用氫氧化鈉溶液調(diào)整pH到8～9，擰上瓶蓋，搖勻；3）按商業(yè)漆霧絮凝劑的使用要求，按一定比例加入商業(yè)A劑，擰上瓶蓋，搖晃一定的時間，使反應(yīng)充分，仔細(xì)觀察結(jié)果；4）一段時間后，按商業(yè)漆霧絮凝劑的使用要求，按一定比例加入商業(yè)B劑，擰上瓶蓋，搖晃一定時間，使反應(yīng)充分，仔細(xì)觀察結(jié)果。

4 結(jié)果與討論

4.1 目測

一般目測判定漆霧絮凝劑的使用效果主要有以下方面：

（1）漆渣的消黏程度

漆霧的黏性涉及到安全生產(chǎn)，影響設(shè)備的正常運(yùn)行，是評定漆霧絮凝劑效果最重要指標(biāo)之一，一般使用目視和手感兩種方式，較為直觀。

（2）噴漆廢水的清澈度

水質(zhì)的清澈度可使用透視度來衡量，噴漆循環(huán)水的透視度低是漆霧被分解和分離不完全造成的，一般可以目視或采用透視度計來測量。

（3）漆渣的脫水率

最大限度使漆渣分解脫水，可減少廢漆渣的處理費用。漆渣的分解脫水率主要分為：1）化學(xué)脫水，絮凝劑與漆霧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，改變漆霧的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而大幅度脫水；2）物理脫水，通過簡單的過濾系統(tǒng)靜置脫水，簡便，節(jié)約投資成本。

本漆霧絮凝劑在試驗時，為了便于觀察，將礦泉水瓶里的溶液倒入燒杯，目測可發(fā)現(xiàn)，SDBS對油漆顆粒具有消黏作用，再通過添加PAC和PAM發(fā)揮良好的絮集成團(tuán)作用，水質(zhì)清澈度一般，見圖1。利用商業(yè)漆霧絮凝劑A劑和B劑，同樣能將漆霧絮集，但黏壁現(xiàn)象較為嚴(yán)重，水質(zhì)較為清澈，見圖2。

圖1 SDBS+油漆+PAC+PAM小試試驗

圖2 油漆+A劑+B劑小試試驗

4.2 儀器檢測

為了更加準(zhǔn)確地分析漆霧絮凝劑的工作原理，分別取組合絮凝劑和商業(yè)絮凝劑作用后的絮團(tuán)（以下簡稱樣品1、2）送至專業(yè)的檢測機(jī)構(gòu)，進(jìn)行形貌結(jié)構(gòu)（SEM）、元素分析（EDS）和ICP檢測。

（1）SEM檢測

掃描電子顯微鏡（SEM）的工作原理是首先使用密集電子束對樣品表面進(jìn)行掃描，再將接收到的信號轉(zhuǎn)換為灰度值數(shù)據(jù)并顯示在屏幕上，SEM廣泛應(yīng)用于材料表面形貌觀測，可進(jìn)行成分分析。

圖3 5μm分辨率下的SEM數(shù)據(jù)

圖3中的a、b圖分別是添加組合絮凝劑和商業(yè)絮凝劑生產(chǎn)的絮團(tuán)掃描電鏡照片。從圖4可看出，在相同放大倍數(shù)下，第一種絮團(tuán)表面的不規(guī)則凸起使其具有較大的比表面積，從而具有較強(qiáng)的吸附能力，使其絮團(tuán)的能力增強(qiáng)，第二種絮團(tuán)的表面較為平滑，整體呈團(tuán)塊狀。

圖4 20μm分辨率下的視圖

（2）EDS檢測

能譜儀全稱為能量分散譜儀（EDS），是利用X光量子的能量不同來進(jìn)行元素分析的方法。EDS可以與EPMA、SEM、TEM等組合，其中SEM-EDS組合是應(yīng)用最廣的顯微分析儀器，EDS是微區(qū)成分分析的主要手段之一。

樣品1的EDS數(shù)據(jù)見表1。從表1可看出，樣品1絮團(tuán)主要含C、N、O、Na、Ca、Al和Cl，但是分布不均，說明改性絮凝不均勻。

樣品2的EDS數(shù)據(jù)見表2。從表2可看出，樣品2絮團(tuán)主要含C、N、O、S、Ti和Fe。對比樣品1和樣品2的EDS數(shù)據(jù)，可以分析得出，商業(yè)絮凝A、B劑內(nèi)幾乎沒有Al和Cl，反而檢測出Fe的存在，可能是聚鐵類絮凝劑，且樣品2的C、N含量普遍高于樣品1，分析樣品2極有可能存在油漆顆粒間的相互絮集作用。

（3）ICP檢測

ICP為等離子體發(fā)射光譜檢測，由表3的ICP數(shù)據(jù)分析可知，樣品1中Al和Na含量較多，主要來源于聚合氯化鋁和十二烷基硫磺酸鈉。從檢測數(shù)據(jù)中不難看出，商業(yè)絮凝劑中的Na、Al含量很低，說明表面活性劑是非Al基的。Na的多少直接影響著油漆的黏性，商業(yè)絮凝劑改性后的油漆，依然具有很強(qiáng)的黏性，這點也與數(shù)據(jù)匹配。

表3 樣品1、2的ICP數(shù)據(jù)

5 結(jié)語

本漆霧絮凝劑的試驗針對的是油漆，而不是實際噴漆過程中產(chǎn)生的細(xì)小漆霧顆粒，所以此試驗的結(jié)果與實際應(yīng)用存在一定的差距。

本文介紹了漆霧絮凝劑的工作原理，并分析了組合絮凝劑和商業(yè)絮凝劑之間的差別，為漆霧絮凝劑的選擇提供了參考依據(jù)。商業(yè)絮凝劑的使用雖然可以形成很好的上浮交聯(lián)結(jié)構(gòu)，但不能完全消除油漆的黏性，從而在使用過程中難免會有油漆黏在設(shè)備及管件內(nèi)，進(jìn)而對工藝生產(chǎn)等造成不良影響。而組合式漆霧絮凝劑在使用過程中，前期能較好的消除油漆顆粒的黏性，后續(xù)能絮集成團(tuán)，對漆霧予以打撈清除。

為達(dá)到濕式漆霧治理工藝的最佳治理效率，在投加漆霧絮凝劑前，首先應(yīng)針對不同的油漆類別對絮凝劑進(jìn)行篩選，只有選擇合適的絮凝劑，才能使漆霧治理達(dá)到最佳效果，同時也最大程度地降低藥劑成本。

表1 樣品1的EDS數(shù)據(jù)

表2 樣品2的EDS數(shù)據(jù)

[1] 鄭天亮．現(xiàn)代涂料與涂裝工程[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003：138-180．

[2] 王錫春．談噴涂涂著效率[J]．現(xiàn)代涂料與涂裝，2006（10）：22-25．

[3] 田文敏．干式噴漆室的改良及應(yīng)用[J]．材料保護(hù)，2001，34（6）：45．

[4] 明開智．漆霧凝聚劑及除渣裝置[J]．涂裝工業(yè)，1999（4）：23-26．

[5] 邊春利．淺談選擇漆霧凝聚劑的試驗方法[J]．現(xiàn)代涂料與涂裝，2007，10（11）：42-45．

Preliminary Analysis on Application Test of Paint Mist Flocculating Agent

PENG Fen, HE Xi, YIN Tao, HE Miao, YE Ming-qiang

X788

A

1006-5377（2017）04-0065-03