田明輝

摘要：當(dāng)前汽車行業(yè)迅速發(fā)展，但在汽車制造過程中卻存在嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，它嚴(yán)重影響了汽車行業(yè)的整體健康可持續(xù)發(fā)展。在眾多汽車制造生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)中，噴涂工藝環(huán)節(jié)的污染問題最為突出，所以本文中首先探討了汽車涂裝工藝的基本價(jià)值作用、工藝材料選擇以及汽車涂裝工藝選擇。并深入討論了汽車涂裝工藝對環(huán)境所造成的污染問題以及有效治理措施。

Abstract： The current automobile industry is developing rapidly， but there are serious environmental pollution problems in the automobile manufacturing process， which seriously affects the overall healthy and sustainable development of the automobile industry. Among the many automobile manufacturing production processes， the pollution problem of the spraying process is the most prominent， so this article first discusses the basic value function of the automobile coating process， the selection of process materials and the selection of automobile coating process. It also discussed in depth the environmental pollution caused by the automobile coating process and effective treatment measures.

關(guān)鍵詞：汽車涂裝工藝;環(huán)境污染;價(jià)值作用;廢氣;廢水;治理措施

Key words： automobile coating process;environmental pollution;value effect;exhaust gas;waste water;treatment measures

中圖分類號：[U473.9] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）01-0187-03

0 ?引言

近年來，國內(nèi)汽車涂裝工藝已經(jīng)獲得較大進(jìn)步，它主要是突破了固有生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)局限性，就外在技術(shù)而言發(fā)展較快。結(jié)合長期實(shí)踐情況建立汽車涂裝工藝技術(shù)體系。就目前看來，汽車涂裝工藝在國內(nèi)已經(jīng)相當(dāng)成熟，所以它希望有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)與周圍附加環(huán)境所呈現(xiàn)出的割裂狀態(tài)，建立一個(gè)完整的工藝應(yīng)用實(shí)踐整體，如此才能創(chuàng)造生產(chǎn)出高水平的汽車涂裝作品。

1 ?汽車涂裝工藝的基本理論

1.1 汽車涂裝工藝的價(jià)值作用

汽車涂裝工藝首先是具備良好的保護(hù)作用的，在汽車表面涂抹材料，在多次重復(fù)以后材料就會凝固，為汽車提供有效保護(hù)，因?yàn)橥苛峡梢詫⑼饨缈諝?、水分隔離開來，避免某些刺激成分對汽車表面造成一定腐蝕效果。如果能夠?yàn)槠囘M(jìn)行涂裝，可在某種程度上延長汽車的使用壽命。再一方面，為汽車涂裝主要是起到審美裝飾效果，因?yàn)橥垦b材料是具有多種質(zhì)感、肌理和顏色的，不同汽車涂裝能夠滿足不同用戶的不同需求，直接改變汽車工藝外觀，提升汽車產(chǎn)品的自我經(jīng)濟(jì)價(jià)值，為用戶帶來了精神層面的極大愉悅。

1.2 汽車涂裝工藝材料的選擇

實(shí)際上，用戶為汽車涂裝工藝材料大多看重其外表變化，旨在滿足自身喜好，這也使得汽車涂裝工藝能夠獲得快速發(fā)展契機(jī)。目前部分汽車涂裝公司在工藝材料選擇上還是比較前衛(wèi)的，他們一方面考慮到了汽車涂裝工藝材料的經(jīng)濟(jì)價(jià)值效益，一方面也特別關(guān)注消費(fèi)者用戶的實(shí)際需求，為用戶提供了多種涂裝工藝方案，涉及多種涂裝工藝材料。考慮到涂裝工藝材料與環(huán)保工作會產(chǎn)生直接影響作用，因此在涂裝工藝材料選擇方面非常注重其環(huán)保性，真正做到了對于自然生態(tài)環(huán)境的有效保護(hù)，這也是目前確保涂裝工藝材料行業(yè)穩(wěn)定健康發(fā)展的根本所在，建立了我國非常友好的節(jié)約型環(huán)境社會。在該過程中，工作人員對于涂裝工藝材料的選擇上更注重材料強(qiáng)化篩選，綜合考量了多種影響因素，希望最終選擇性價(jià)比更高的涂裝工藝材料。

1.3 汽車涂裝工藝材料的預(yù)處理

在預(yù)處理汽車涂裝工藝材料過程中，主要考慮到在預(yù)處理過程中可能會消耗掉大量的水資源，所以必須分析耗水量，它應(yīng)該占到整個(gè)車間用水總量的4/5之多。在過往，采用傳統(tǒng)APED技術(shù)方式在目前看來是無法滿足汽車涂裝工藝要求的，目前比較常見的是更為優(yōu)質(zhì)的生物降解表面活性劑材料技術(shù)，新材料技術(shù)在提升水洗性能表現(xiàn)上尤其出色，不斷優(yōu)化了涂裝工藝材料的生態(tài)環(huán)保效果，也大幅度降低了漂洗水的化學(xué)濃度，是目前汽車涂裝工藝材料最為理想的預(yù)處理技術(shù)之一。另外，還可考慮采用無氮脫脂劑以及無磷脫脂劑，兩種材料在降低氧化物、營養(yǎng)物含量方面表現(xiàn)突出，都可以被應(yīng)用于水性漆的使用過程中。另外在涂裝材料選擇過程中也可以充分結(jié)合二者考量涂裝材料的有效環(huán)保效果、噴涂質(zhì)量效果以及噴涂周期、范圍等諸多影響因素。在對比中可以料及到，水性漆防腐油防腐效果最佳，這是因?yàn)樗?jīng)常采用水作為基礎(chǔ)稀釋劑，在稀釋溶解后不易于產(chǎn)生散發(fā)毒性氣體，對人體完全無害。從涂裝工藝角度考慮，水性漆在耐水、耐磨、耐黃等諸多特性上表現(xiàn)良好，使用效果突出，相比于水性漆、油性漆等傳統(tǒng)有機(jī)溶劑涂料，它與水的稀釋融合作用表現(xiàn)更好，且其中不含有苯、甲醛等重金屬物質(zhì)，不會導(dǎo)致環(huán)境污染問題出現(xiàn)。再一點(diǎn)是陰極電泳漆，它的密度極低且不存在有害物質(zhì)，整體看來擁有較為出色的高泳透力，這種特性使得陰極電泳漆本身在含量上相對偏低，所以可以考慮將氨基磺酸添加劑添加入樹脂材料之中，通過此方法改善高泳透力最為科學(xué)合理。

1.4 汽車涂裝工藝的選擇分析

在汽車涂裝工藝中就包括了電泳、噴漆、噴粉等等，它們都能在汽車表面預(yù)處理之后根據(jù)汽車外觀與抗腐蝕要求選擇采用不同噴涂工藝。在采用上述類型汽車涂裝工藝過程中，需要做好冷卻、干燥與流水工序控制工作，避免不同工序可能為產(chǎn)品帶來的諸多不利影響因素。通常情況下，噴涂工藝對于汽車外觀質(zhì)量的要求相當(dāng)高，因?yàn)樵谄囃馔繉?、油箱等等位置采用噴涂工藝，需要保證其外表層色澤與光澤表現(xiàn)良好。另外看噴粉工藝，它適用于防腐要求較高的場合環(huán)境中，一般來說可以作為汽車的底漆使用。而對于普通汽車的車架與車門鎖可以考慮采用電泳漆工藝，在特殊場合則要綜合采用上述多種技術(shù)內(nèi)容，確保涂裝工藝應(yīng)用到位，延長汽車產(chǎn)品使用壽命。當(dāng)然，無論是采用哪一種噴涂工藝目前在國內(nèi)都需要采用進(jìn)口方法，我國尚且不存在獨(dú)立生產(chǎn)設(shè)備企業(yè)，例如國內(nèi)就缺乏優(yōu)質(zhì)的噴粉設(shè)備，且噴涂工藝運(yùn)行成本也相對較高，設(shè)備本身容易受到粉末烘烤技術(shù)影響，產(chǎn)生較大功耗結(jié)果。另一方面，我國在涂裝工藝應(yīng)用方面還需要注重其防腐性能變化，通過固化溫度與流平性來調(diào)整噴涂效果，滿足當(dāng)前時(shí)代汽車涂裝工藝的快速發(fā)展要求[1]。

2 ?國內(nèi)汽車制造行業(yè)的生產(chǎn)環(huán)保問題提出

目前國內(nèi)汽車制造行業(yè)依然延續(xù)傳統(tǒng)工藝發(fā)展模式，但在新時(shí)代這一模式顯然缺乏可持續(xù)發(fā)展特質(zhì)，導(dǎo)致如此龐大的制造系統(tǒng)工程無法正常有序推進(jìn)，特別是無法倡導(dǎo)國家所提出的汽車工業(yè)生產(chǎn)環(huán)保政策。比如說在對原材料的使用、產(chǎn)品的制造以及報(bào)廢處理等諸多生產(chǎn)環(huán)節(jié)都可能存在嚴(yán)重的資源下號問題，對于環(huán)境所造成的負(fù)面影響極為嚴(yán)重。因此說，國內(nèi)汽車制造行業(yè)需要結(jié)合汽車制造過程充分考量資源與環(huán)境等諸多外部因素，結(jié)合當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展形勢作出判斷，有效調(diào)整國內(nèi)汽車制造行業(yè)的生產(chǎn)環(huán)保問題，思考問題解決的有效方法。作為世界頭號汽車生產(chǎn)大國，在過去20年來的汽車生產(chǎn)銷售方面勢頭良好，因此國內(nèi)汽車制造行業(yè)企業(yè)也實(shí)現(xiàn)了良性發(fā)展。不過，汽車制造過程中所產(chǎn)生的大量廢液、廢氣、粉塵等污染內(nèi)容不容忽視，它們都導(dǎo)致環(huán)境污染、人身傷害等諸多問題的頻繁發(fā)生。由此看來，汽車制造工業(yè)過程中環(huán)境污染問題是不容小覷的，必須對其進(jìn)行系統(tǒng)性的治理規(guī)劃[2]。

就汽車制造行業(yè)的生產(chǎn)工藝流程而言，汽車涂裝工藝貫穿于整車、零配件生產(chǎn)的多個(gè)工藝環(huán)節(jié)中，因此涂裝工藝流程也是汽車制造工藝流程中耗時(shí)最長、技術(shù)應(yīng)用最復(fù)雜的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)之一，它更是目前全球汽車制造生產(chǎn)過程中所公認(rèn)的三廢排放最多的環(huán)節(jié)。為此，深度探討汽車涂裝工藝的污染問題是有必要的，這也是為了有效保證涂裝作業(yè)人員能夠健康安全地展開技術(shù)工作[3]。

3 ?國內(nèi)汽車制造行業(yè)的汽車涂裝工藝污染問題

在汽車制造生產(chǎn)過程中，由于采用涂料涂裝工藝必然會產(chǎn)生環(huán)境污染問題，這主要是因?yàn)橥垦b材料中存在大量的化學(xué)成分。汽車在噴涂涂裝過程中就涵蓋了預(yù)處理、電泳、油漆噴涂等諸多工序環(huán)節(jié)，每一環(huán)節(jié)都會運(yùn)用到大量的化學(xué)品材料，直接導(dǎo)致污染問題產(chǎn)生。就噴涂工藝而言，它所產(chǎn)生的污染問題就相當(dāng)嚴(yán)重，如果根據(jù)物理化學(xué)狀態(tài)進(jìn)行分類，噴涂過程中會產(chǎn)生大量的廢氣、廢水以及固體廢棄物，而各類污染的污染特點(diǎn)也是不同的，需要根據(jù)它們不同的污染特點(diǎn)來展開詳細(xì)分析[4]。

3.1 廢水污染問題

涂裝廢水污染十分常見，它出現(xiàn)于汽車涂裝工藝的預(yù)處理與電泳涂裝生產(chǎn)環(huán)節(jié)。汽車噴涂工藝中必然會產(chǎn)生大量廢水，而廢水中的重要成分則是酸、堿、金屬鹽類、有機(jī)溶劑、樹脂以及化學(xué)填料等等，它們都是極為常見的有害化學(xué)物質(zhì)，大體還可劃分為以下4類：

第一類是脫脂廢水，它主要源自于預(yù)處理環(huán)節(jié)，當(dāng)進(jìn)行堿洗去油操作時(shí)，汽車在涂裝之前需要將表面油污雜質(zhì)直接清理干凈，一般比較常用的清洗液就包括了表面活性劑，即堿性脫脂劑。在預(yù)處理工藝實(shí)施過程中，要結(jié)合連續(xù)排放含污染物濃度進(jìn)行分析，特別是分析其中的漂洗廢水成分，因?yàn)檫@部分廢水中含有極高濃度的污染物，屬于典型的清槽廢水，其中的污染物成分就包括了COD、pH、石油類污染物等等[5]。

第二類是磷化廢水，它主要來源于前處理磷化清洗工藝過程，在磷化液轉(zhuǎn)化為酸式磷酸鹽、氧化劑過程中，需要實(shí)施定期排放共歐操作，此時(shí)所產(chǎn)生的污染物濃度普遍偏高，而廢水中的主要成分就包含了金屬離子以及磷酸根。

第三類是電泳超濾廢水，它主要來源于電泳超濾工藝環(huán)節(jié)。在電泳工序中應(yīng)該采用陰陽離子樹脂涂料配合中和劑。而排放的廢水成分中則包含了高濃度的電泳倒槽液、清洗液以及超濾液。這一污染物中的主要成分為各種高分子有機(jī)化合物，其表面活性成分表現(xiàn)較高，且包含了大量的低分子溶劑成分，需要進(jìn)行及時(shí)處理[6]。

第四類是噴涂循環(huán)水，它主要來源于噴漆室噴霧捕捉裝置之中。在這一處理工序中主要利用循環(huán)水吸附大量的噴霧空氣，如此能達(dá)到凈化空氣的效果。在排放廢水中是包含了大量的低分子有機(jī)溶劑的，需要及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)處理。

上述4種物質(zhì)就是汽車噴涂涂裝工藝中容易產(chǎn)生的廢水成分，需要及時(shí)加以有效處理[7]。

3.2 廢氣污染問題

汽車噴涂工藝制造過程中必然會產(chǎn)生大量廢氣，這些廢氣主要源自于噴涂過程中所散發(fā)的噴霧與溶劑所揮發(fā)的蒸汽，這其中溶劑蒸汽的毒性最大，而液態(tài)涂料溶劑中溶劑蒸汽含量則要占到60%以上，其中硝基涂料溶劑蒸氣更高達(dá)80%以上。因此說上述溶劑在涂裝過程中所揮發(fā)的氣體毒性極大，必然對周圍環(huán)境產(chǎn)生極大危害。在涂裝廢氣過程中需要分析3點(diǎn)技術(shù)環(huán)節(jié)：首先在噴漆室排氣過程中，為有效維持噴漆室內(nèi)部作業(yè)環(huán)境，需要確保噴漆室內(nèi)換氣風(fēng)扇速率控制在0.25～1.25m/s范圍內(nèi)[8]。而噴漆過程中所產(chǎn)生的廢氣則主要集中在噴漆室排氣中;其次是晾干室的排氣部分，它主要作用于被涂汽車表面涂裝后，在烘干與強(qiáng)制干燥工藝實(shí)施之前，汽車涂膜中的一部分溶劑會揮發(fā)直接形成一層優(yōu)質(zhì)涂膜，所說該廢氣中溶劑蒸汽含量較大，幾乎不含有漆霧成分;再次是在烘干室的排氣中，被涂物表面涂層在經(jīng)過烘干干燥后能夠快速形成一層優(yōu)質(zhì)涂層，此時(shí)會從烘干室內(nèi)排出大量廢氣，這些廢氣一般出自于燃料系統(tǒng)[9]。

3.3 固體廢棄物污染問題

最后是固體廢棄物污染問題，它們多產(chǎn)生于工藝化學(xué)反應(yīng)中，其中就包括了固體廢渣、廢涂料處理過程中。大體可以總結(jié)歸納以下3類：

第一類是涂料廢渣，涂料廢渣一般呈現(xiàn)固態(tài)或半固態(tài)狀態(tài)，其中膩?zhàn)映煞趾孔罡?，所以其流動性表現(xiàn)也最差[10]。

第二類是水性沉渣，比如說磷化沉渣、報(bào)廢的水性涂料等等。

第三類是報(bào)廢的油布、手套、涂料桶等等，在修補(bǔ)涂裝過程中消耗的紙類也會轉(zhuǎn)化為固體廢棄物直接污染生態(tài)環(huán)境[11]。

4 ?國內(nèi)汽車制造行業(yè)的汽車涂裝工藝污染問題的有效治理措施

4.1 廢氣污染的有效治理措施

在汽車涂裝工藝中所產(chǎn)生大量廢氣會嚴(yán)重污染大氣，因此不能將其直接排放到大氣環(huán)境中，也不能采用傳統(tǒng)中處理廢氣與廢渣的方法進(jìn)行處理，這種氣態(tài)污染必須在制造生產(chǎn)廠內(nèi)就加以有效控制，即建立廠內(nèi)控制治理機(jī)制，避免其擴(kuò)散[12]。一般來說，可以采用的治理措施就包括了活性炭吸附法、觸媒燃燒法、直接燃燒法、低VOC或無VOC環(huán)保型涂料等等。就以直接燃燒法為例，它可以將含有有機(jī)溶劑的氣體直接加熱到800℃以上，通過直接燃燒產(chǎn)生氧化反應(yīng)，直接分解污染物中的二氧化碳與水成分。整體看來其操作相當(dāng)簡單且養(yǎng)護(hù)容易便捷，不需要進(jìn)行任何預(yù)處理，同時(shí)可確保有機(jī)物完全燃燒。在燃燒過程中可以利用烘干室作為直接熱源，綜合利用廢氣污染物[13]。

目前環(huán)保型涂料中不會使用或少量使用有機(jī)溶劑涂料，例如比較常見的水性涂料、粉末涂料、光固化涂料等等。其中粉末涂料不排放任何有害廢氣，近年來發(fā)展十分迅速，諸多汽車生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)將粉末涂料成功應(yīng)用于車廂噴涂生產(chǎn)環(huán)節(jié)，其生產(chǎn)線也實(shí)現(xiàn)了大量量產(chǎn)。而采用粉末涂料可最大減少車廂噴涂過程中的廢氣排放量，在節(jié)約廢氣治理設(shè)備投資與運(yùn)行成本方面表現(xiàn)突出。不過由于近年來汽車生產(chǎn)環(huán)節(jié)中環(huán)保問題日益凸顯，所以新建生產(chǎn)線在環(huán)評工作中需要一般會采用到水性漆，水性漆已經(jīng)全面普及到各個(gè)汽車涂裝行業(yè)中。水性漆的主要成分是水，溶劑含量一般在20～25%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于溶劑型涂料，使用水性漆，從根源上減少廢氣中VOCs的排放量。

另一方面，可采用活性炭材料處理廢氣污染。活性炭作為涂裝車間的廢氣吸附劑已經(jīng)有很多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。活性炭價(jià)格便宜，表面有疏水性，比表面積（500～1200mg）大，因而具有優(yōu)異的吸附生物功能，可使有機(jī)溶劑吸附在其表面，吸附飽和后，采用100℃左右的熱空氣進(jìn)行脫附，脫附過程中被吸附的氣體解析出來。涂裝噴漆廢氣治理如采用活性炭吸附法，常規(guī)采用活性炭吸附與催化燃燒（脫附）相結(jié)合的處理工藝。它是根據(jù)高吸附率和催化燃燒節(jié)能兩大基本原理設(shè)計(jì)的。

4.2 廢水污染的有效治理措施

汽車涂裝工藝中廢水污染濃度極高，在處理工藝選擇上還需要做到具體問題具體分析。比如說在處理電泳清洗廢水過程中需要首先分析是否達(dá)到生產(chǎn)車間的排放口標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合這一類廢水在車間展開預(yù)處理操作，配合中和沉淀處理方法將廢水直接排放到廢水處理總站并對廢水進(jìn)行打磨。在車間打磨工序中需要最大限度減少廢水外排量。在這一過程中可以考慮采用P2 Zero概念法、高壓脈沖電凝法、絮凝法等等，治理效果均表現(xiàn)突出[14]。

4.3 固體污染物的有效治理措施

在涂裝汽車過程中固體污染物常有產(chǎn)生，首先要減少廢渣的產(chǎn)生，盡量考慮在回收、再利用涂裝工藝過程中有效焚燒處理掉含硫、鉛量較低的廢渣，并盡量進(jìn)行回收再利用。另外就是要對固體廢棄物進(jìn)行分類收集處理，參考廢渣種類做好適宜處理。最后就是要防止焚燒過程中產(chǎn)生二次污染，比如說要在焚燒涂料過程中有效控制氯氣產(chǎn)生含量，配合靜電除塵裝置與洗滌器處理擼起，避免異常燃燒情況出現(xiàn)[15]。

5 ?總結(jié)

綜上所述，汽車涂裝工藝中所產(chǎn)生的環(huán)境污染物種類多且危害大，所以在汽車生產(chǎn)過程中必須有效采用各種方法減少廢氣、廢水、固體污染物的產(chǎn)生，加強(qiáng)治理措施與強(qiáng)度，確保汽車生產(chǎn)行業(yè)快速穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。

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