1、漆霧凝聚技術與應用米德偉李新立(武漢材料保護研究所，湖北武漢430030)【摘要】結合已有的研究成果和現有的應用經驗，總結分析了漆霧凝聚技術的原理,對常見的漆霧凝聚劑進行了分類和介紹，介紹了噴漆房循環水處理系統和漆霧凝聚劑的應用管理，并對發展趨勢進行了展望。【關鍵詞】漆霧凝聚絮凝氣浮破壞ThetechnologyandapplicationofoverspraypaintdetackficationAbstractAccordingtotheresearchachievementsandtheapplicationexperiences,areviewisgivenonoverspraypai

2、ntsdetackification.Theprincipleisanalyzedandsummarized,andtheclassificationtisintroduced.Atsametime,thecirculatingwatertreatingsystemsinspayingboothisbriefed,andthemanagementduringapplicationisrecommended.Besides,thedevelopmentisalsodepicted.Keywordoverspraypaints;coagulation;flocculation;floatation

3、;detackification0.前言在油漆涂裝過程中，不可避免的會產生大量的過噴漆霧。過噴漆霧可以通過干式回收系統、濕式回收系統或油式回收系統進行收集處理。其中，最廣泛應用的就是濕式回收系統，也稱為水洗滌式回收系統。水洗滌式回收，一般是指采用工藝措施使過噴漆霧與回收系統中循環水混合，再通過特定的物理化學等作用后，把分散在水中的油漆變成比較穩定的固態物質，然后進行收集處理的過程。由于循環水中的油漆一般不能夠直接凝聚成固態物質而進行回收，這就需要油漆凝聚劑的使用。所謂漆霧凝聚劑，就是能夠起到破壞循環水中油漆的性質，并有利于油漆生成穩定的固態物質，以方便回收的化學藥劑的總稱。1 .原理漆霧凝聚處

4、理，即是通過投加化學藥劑來破壞膠體和懸浮物在水中形成的穩定體系，使其聚集為具有明顯沉降性能的絮凝體，然后用重力沉降法或氣浮法予以分離。油漆主要含有大量的納米級超細的無機物料，如鈦白粉(TiO2)、高嶺土和各種有色顏料等，同時含有大量樹脂和溶劑的各種有機化合物。油漆漆霧與水混合，油漆仍然保持一定粘性，同時有很多顏料在水中分散，形成粒度在0.000001-0.001mm的膠體溶液、粒度在0.01-0.1mm的懸濁液以及各種溶解鹽的真溶液的混合體。這是一個復雜的綜合性體系，微粒由于沉降速率極小，并維持一種平衡狀態，是不容易實現固液分離的。這種混合體的處理過程涉及兩個過程，即破壞過程和絮凝過程。破壞是

5、指使膠體脫穩并聚集成微絮粒的過程，經破壞處理后顆粒的溶液粒徑變為0.1-1.0mm。絮凝是指微絮粒通過吸附、卷帶和橋連而成長為更大的絮體的過程，經絮凝處理后粒徑可達1.0-10.00mm，這樣溶液就容易實現固液分離。對于油漆，破壞過程不僅包括膠體脫穩，還包括油漆破粘。對于溶劑型油漆，破壞過程主要是破粘，而對于水性漆，破壞過程主要是膠體脫穩。這個過程都會使顆粒的聚集并凝聚成較大顆粒，這是漆霧絮凝基本條件。漆霧的破壞作用是通過一系列的物理作用、物理化學作用和化學作用實現的，其原理主要包括壓縮雙電層原理，吸附和電中和原理，架橋聯接原理，乳化分散原理，化學反應原理等，實現混合溶液的脫穩和破粘。1.1

6、壓縮雙電層混合體中，加入的反離子的電解質，降低之間的靜電斥力，從而顆粒間排斥力與吸引力的合力由斥力為主變成以引力為主，不能保持穩定性，得以迅速凝聚。1.2 吸附和電中和混合體中一般帶有同種電荷而相互排斥，形成穩定溶液。顆粒表面對異號離子、異號膠粒、鏈狀離子或分子帶異號電荷的部位有強烈的吸附作用，由于這種吸附作用中和了電位離子所帶電荷，減少了靜電斥力，使顆粒的脫穩和凝聚易于發生。1.3 架橋聯接通過加入鏈狀高分子聚合物，在靜電引力、范德華力和氫鍵力等作用下，通過活性部位與膠粒和細微懸浮物等發生吸附橋聯的過程。1.4 乳化分散通過引入憎水物質或多價金屬鹽，降低顆粒的親水能力，使其易于在水中分散。1

7、.5 化學反應通過多價金屬鹽或具有特性的極性基團，與體系中特定的功能基團作用，發生化學反應使這些基團失去功能作用。不同種類的破壞劑由于體系不同，可能同時具有多種作用。破壞發生后，通過絮凝劑的絮凝作用，可以使漆渣聚集，利用了系統的氣浮或沉降作用，實現漆渣的收集。氣浮是通過引入溶于水的疏水性物質，與可溶的物質發生吸附作用，使漆渣的表面疏水而易附著于氣泡上，從而使其相對比重小于水而上浮。現在使用的漆霧凝聚劑里大多數含有具有極性-非極性基雙親結構的化合物，極性基團能選擇性地被親水性物質所吸附，非極性基則朝向水，這樣原來親水性物質的表面就被轉化成疏水性物質，而易于黏附空氣泡，隨氣泡一起上浮到水面。沉降是

8、利用漆渣相對比重大于水而因重力下沉，在沉降過程中各顆粒之間能相互黏結，在絮凝劑作用下體積逐漸聚集而變大。2 .漆霧凝聚劑的組成和分類典型漆霧凝聚劑產品大致可分為破壞劑，絮凝劑，調節劑，消泡劑和殺菌劑等。為了實現較好的控制，它們作為單獨產品提供的，在現場分別添加的。但也有將幾種組分合而為一，主要是為了方便管理，適合要求不高，過噴漆量不大的場合使用。2.1 壞劑能夠與循環水的過噴漆作用，使油漆中基團功能喪失，粘性消失或者粘性降低，并能夠帶動漆渣上浮或下沉的物質。常用的破壞劑包括多價金屬鹽，堿類物質，粘土類物質，胺類物質和其他有機物。表2常用破壞劑的類型代表物質破壞機理優點氟基胺類物質三聚霞胺甲醛等

9、吸附作用，架橋作用具有絮凝作用，用量省，破粘快要求一定的pH值鋁化合物聚合氯化鋁等壓縮雙電層，電中和有凝聚作用、一定的破粘作用需嚴格控制pH值，有些油漆破粘效果差粘土類物質蒙脫土，膨潤土，硅石等吸附原理使用范圍廣泛，適應油漆品種多主要通過包裹作用破粘，破粘程度低，沒有絮凝作用飽和烷燒類物質石蠟等乳化分散適合高固體分處理，用量少藥劑不穩定，需要其他物質配合使用多價金屬鹽鋁酸鈉，氯化鎂等化學反應化學反應沒有凝聚作用，需要其他物質配合使用固化劑類化學反應化學反應沒有凝聚作用，需要其他物質配合使用其他改性單寧酸1具有絮凝作用需要控制pH值2.2絮凝劑一般是指能夠捕捉水中的固體份，使其凝結懸浮或聚集，并

10、能降低漆渣的含水率的物質。對于應用于氣浮方式收集漆渣的，還能夠產生氣泡附著的位置。常用的凝聚劑包括無機絮凝劑和有機絮凝劑等。表3常用絮凝劑的類型類型代表物質無機絮凝劑有機絮凝劑聚合硅酸鋁，聚合氯化鐵等陰離子聚丙烯酰胺等非離子聚丙烯酰胺等陽離子型聚丙烯酰胺等沉降快，密度重可以與聚合氯化鋁配合適用穩定性好絮凝效果好，脫水效果佳，可以不經過破壞而直接與膠體作用產生絮凝效果絮凝效果好，沒有任何生物毒性，環境效果好2.3.調節劑一般是只調整循環水的pH值或溶液組成，以加強破壞劑或絮凝效果的物質。如酸，堿類物質等。2.4 消泡劑能夠起到抑制產生的氣泡或控制氣泡產生的物質。2.5 殺菌劑能夠消滅或抑制細菌等

11、微生物的物質，常用的殺菌劑包括異噻唑啉酮，雙氧水，次氯酸，甲醛等。殺菌劑有抗藥性，所以使用殺菌劑不能非常有規律的加入。為了實現較好的控制，它們都是作為單獨產品提供的，在現場分別添加的。但也有將幾種組分合而為一，主要是為了方便管理，適合要求不高，過噴漆量不大的場合使用。3 .應用管理漆霧凝聚劑的由于各自凝聚破壞原理的不同,其使用的方法各不相同。根據除渣系統特性選擇適當的漆霧凝聚劑品種后，日常的應用管理就成為影響漆霧凝聚劑性能和消耗的重要因素。漆霧凝聚劑在使用過程中一般涉及三個方面的影響因素：3.1 化學因素3.1.1 油漆性質采用樹脂本身極性的產別，樹脂含量，溶劑含量，固化劑的差別等，都是影響油

12、漆破粘的重要因素，這也直接影響凝聚劑的消耗。3.1.2 pH值或堿度pH值或堿度，適當的堿度或pH值有助于油漆的失粘，pH值過高，油漆被過破壞為穩定的粒子分散于水中難以絮凝，過低則無法完全破壞。有的漆霧凝聚劑品種是在特定的pH值范圍內有最佳效果，這更對pH值有范圍的要求。因此循環水的pH值控制也是影響凝聚效果的重要因素。3.1.3 溶解固形物循環水在長期使用中會不斷地蒸發，造成水中離子富集，造成溶解固形物增加，這會影響漆霧凝聚劑破壞過噴漆的能力，同時使用量上升，也會造成泡沫量增加。循環水適當的溢流有助于降低溶解固形物，延長循環水使用壽命，降低化學品的消耗。3.1.4 微生物因素。循環水中有機物

13、濃度很高，循環水的運行條件又適于微生物繁殖生長，如不小心控制，微生物的滋生對漆霧凝聚劑的使用效果有負面影響，可能加大藥劑的消耗，增加槽液泡沫。注意氣溫高時應定期投加殺菌劑或抑菌劑。3.2 操作因素3.2.1 加料的位置因為藥劑是通過一定的物理化學過程來實現其功能的。加料位置對漆霧凝聚效果有直接影響。一般破壞劑最佳位置是添加在水幕會合前，使其在與過噴漆進入循環水后能同步反應，并有足夠的時間使過噴漆脫粘并使其他雜質脫穩，在到達除渣系統之前帶動被破壞的油漆顆粒上浮或下沉。絮凝劑一般可添加在循環水槽的中部，使其聚集被破壞的油漆顆粒和雜質成團上浮。3.2.2 加藥量破壞劑加入過小凝聚效果不能完全破粘，過

14、大則有分散作用，不產生凝聚，浪費藥劑。絮凝劑劑量過少，起到不到絮凝效果，過大則浪費藥劑。不同的工藝有不同的投加方式，需要在實際運用中摸索確定。3.2.3 泡沫泡沫影響現場的操作和管理，過量的泡沫必需消除，尤其對于本身含有活性劑更容易產生泡沫的水性漆。泡沫的消除一般從三方面考慮，改進設備運行方式盡量減少泡沫的產生，采用補水噴淋的方式消泡和補加消泡劑消泡。3.3 機械因素3.3.1 除渣頻率除渣的頻率，對漆渣的狀態有重要影響。頻率過快，漆渣含水率高，給后繼處理帶來麻煩。頻率過慢，上浮的漆渣容易重新沉入水，導致除渣效率降低，也額外增加了藥劑的消耗。3.3.2 循環情況循環水流量、流速甚至水槽型式、水

15、進入水槽的方式，都影響藥劑的使用效果。對于采用氣浮方式出渣的系統，循環必需足夠大并能保證充分的循環，使所有漆霧和漆渣有足夠的機會參與各種反應。但循環量也不能過大，如果過大則容易導致絮凝體分散或不容易形成絮凝體。所以一個最佳的循環方式是在破壞階段能夠充分的混合，在絮凝階段能夠保持相對的穩定，以便絮凝體能夠形成。3.3.3 空氣混合情況循環水的氣體含量直接影響上浮效果，氣體含量越高越有利于漆渣的上浮。所以循環系統要保證一定的溶氣能力，一般通過噴漆室的水、漆霧和空氣的三相混合過程，可以實現足夠的溶氣率。在漆霧凝聚劑管理控制的過程，包括設備的正常運轉，漆渣狀態符合標準，也包括消耗量的控制。在日常管理過

16、程中，其控制參數包括循環水質的分析，漆渣的監測，現場的管理控制三方面內容，具體見下表。表4常用過程控制參數表控制參數方法頻率漆渣上浮狀態視覺每天了解絮凝劑加入情況味道嗅覺每天了解循環水生物學指標漆渣監測破壞程度接觸每天了解破壞劑用量含水率烘箱天平必要時了解控制效果循環水量視覺每天了解循環水量泡沫量視覺每天調整泡沫情況澄清度（或濁度）視覺（濁度計）每天了解藥劑效果循環水監測PH值pH儀或pH試紙每天控制槽液pH值電導率電導率儀每月了解槽液溶解物含量細菌量培養皿必要時監測水樣中細菌情況殘渣含量烘箱天平必要時正常運轉的指標之一現場管理藥劑用量記錄每天了解藥劑消耗油漆用量記錄每天了解藥劑消耗溶劑用量記

17、錄每天了解藥劑消耗噴涂數量記錄每天了解藥劑消耗了解藥劑消耗隨著水性漆和高固體份油漆的大量使用，對漆霧凝聚劑的性能要求也越來越高，其對設備和管理的要求也越來越高。這一方面要求開發出適應性強，管理簡單和成本低的漆霧凝聚劑產品，也需要設備承建商，工廠，藥劑提供商三方面共同努力。設備承建商提供符合設計要求的工藝設備；藥劑提供商能夠提供符合要求的產品；工廠方面需要選擇適當的設備承建商和藥劑提供商，以及完善的管理。尤其在設備設計初期，更需要三方面要共同參與，實現油漆循環水系統的最佳配置和最方便的操作方式。4 .發展趨勢漆霧凝聚技術的使用，主要的發展方向是降低運行成本，提高處理質量，提供較好的操作管理方式，減少對環境的污染。漆霧凝聚劑的發展，從最初的堿類物質，發展到粘土類，多價金屬鹽類，三聚氧胺甲醛類，乳化分散（固化）類等多種方式。隨著