漆雾凝聚技术与应用

1、漆雾凝聚技术与应用米德伟李新立(武汉材料保护研究所，湖北武汉430030)【摘要】结合已有的研究成果和现有的应用经验，总结分析了漆雾凝聚技术的原理,对常见的漆雾凝聚剂进行了分类和介绍，介绍了喷漆房循环水处理系统和漆雾凝聚剂的应用管理，并对发展趋势进行了展望。【关键词】漆雾凝聚絮凝气浮破坏ThetechnologyandapplicationofoverspraypaintdetackficationAbstractAccordingtotheresearchachievementsandtheapplicationexperiences,areviewisgivenonoverspraypai

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

3、;detackification0.前言在油漆涂装过程中，不可避免的会产生大量的过喷漆雾。过喷漆雾可以通过干式回收系统、湿式回收系统或油式回收系统进行收集处理。其中，最广泛应用的就是湿式回收系统，也称为水洗涤式回收系统。水洗涤式回收，一般是指采用工艺措施使过喷漆雾与回收系统中循环水混合，再通过特定的物理化学等作用后，把分散在水中的油漆变成比较稳定的固态物质，然后进行收集处理的过程。由于循环水中的油漆一般不能够直接凝聚成固态物质而进行回收，这就需要油漆凝聚剂的使用。所谓漆雾凝聚剂，就是能够起到破坏循环水中油漆的性质，并有利于油漆生成稳定的固态物质，以方便回收的化学药剂的总称。1 .原理漆雾凝聚处

4、理，即是通过投加化学药剂来破坏胶体和悬浮物在水中形成的稳定体系，使其聚集为具有明显沉降性能的絮凝体，然后用重力沉降法或气浮法予以分离。油漆主要含有大量的纳米级超细的无机物料，如钛白粉(TiO2)、高岭土和各种有色颜料等，同时含有大量树脂和溶剂的各种有机化合物。油漆漆雾与水混合，油漆仍然保持一定粘性，同时有很多颜料在水中分散，形成粒度在0.000001-0.001mm的胶体溶液、粒度在0.01-0.1mm的悬浊液以及各种溶解盐的真溶液的混合体。这是一个复杂的综合性体系，微粒由于沉降速率极小，并维持一种平衡状态，是不容易实现固液分离的。这种混合体的处理过程涉及两个过程，即破坏过程和絮凝过程。破坏是

5、指使胶体脱稳并聚集成微絮粒的过程，经破坏处理后颗粒的溶液粒径变为0.1-1.0mm。絮凝是指微絮粒通过吸附、卷带和桥连而成长为更大的絮体的过程，经絮凝处理后粒径可达1.0-10.00mm，这样溶液就容易实现固液分离。对于油漆，破坏过程不仅包括胶体脱稳，还包括油漆破粘。对于溶剂型油漆，破坏过程主要是破粘，而对于水性漆，破坏过程主要是胶体脱稳。这个过程都会使颗粒的聚集并凝聚成较大颗粒，这是漆雾絮凝基本条件。漆雾的破坏作用是通过一系列的物理作用、物理化学作用和化学作用实现的，其原理主要包括压缩双电层原理，吸附和电中和原理，架桥联接原理，乳化分散原理，化学反应原理等，实现混合溶液的脱稳和破粘。1.1

6、压缩双电层混合体中，加入的反离子的电解质，降低之间的静电斥力，从而颗粒间排斥力与吸引力的合力由斥力为主变成以引力为主，不能保持稳定性，得以迅速凝聚。1.2 吸附和电中和混合体中一般带有同种电荷而相互排斥，形成稳定溶液。颗粒表面对异号离子、异号胶粒、链状离子或分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用，由于这种吸附作用中和了电位离子所带电荷，减少了静电斥力，使颗粒的脱稳和凝聚易于发生。1.3 架桥联接通过加入链状高分子聚合物，在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥联的过程。1.4 乳化分散通过引入憎水物质或多价金属盐，降低颗粒的亲水能力，使其易于在水中分散。1

7、.5 化学反应通过多价金属盐或具有特性的极性基团，与体系中特定的功能基团作用，发生化学反应使这些基团失去功能作用。不同种类的破坏剂由于体系不同，可能同时具有多种作用。破坏发生后，通过絮凝剂的絮凝作用，可以使漆渣聚集，利用了系统的气浮或沉降作用，实现漆渣的收集。气浮是通过引入溶于水的疏水性物质，与可溶的物质发生吸附作用，使漆渣的表面疏水而易附着于气泡上，从而使其相对比重小于水而上浮。现在使用的漆雾凝聚剂里大多数含有具有极性-非极性基双亲结构的化合物，极性基团能选择性地被亲水性物质所吸附，非极性基则朝向水，这样原来亲水性物质的表面就被转化成疏水性物质，而易于黏附空气泡，随气泡一起上浮到水面。沉降是

8、利用漆渣相对比重大于水而因重力下沉，在沉降过程中各颗粒之间能相互黏结，在絮凝剂作用下体积逐渐聚集而变大。2 .漆雾凝聚剂的组成和分类典型漆雾凝聚剂产品大致可分为破坏剂，絮凝剂，调节剂，消泡剂和杀菌剂等。为了实现较好的控制，它们作为单独产品提供的，在现场分别添加的。但也有将几种组分合而为一，主要是为了方便管理，适合要求不高，过喷漆量不大的场合使用。2.1 坏剂能够与循环水的过喷漆作用，使油漆中基团功能丧失，粘性消失或者粘性降低，并能够带动漆渣上浮或下沉的物质。常用的破坏剂包括多价金属盐，碱类物质，粘土类物质，胺类物质和其他有机物。表2常用破坏剂的类型代表物质破坏机理优点氟基胺类物质三聚霞胺甲醛等

9、吸附作用，架桥作用具有絮凝作用，用量省，破粘快要求一定的pH值铝化合物聚合氯化铝等压缩双电层，电中和有凝聚作用、一定的破粘作用需严格控制pH值，有些油漆破粘效果差粘土类物质蒙脱土，膨润土，硅石等吸附原理使用范围广泛，适应油漆品种多主要通过包裹作用破粘，破粘程度低，没有絮凝作用饱和烷烧类物质石蜡等乳化分散适合高固体分处理，用量少药剂不稳定，需要其他物质配合使用多价金属盐铝酸钠，氯化镁等化学反应化学反应没有凝聚作用，需要其他物质配合使用固化剂类化学反应化学反应没有凝聚作用，需要其他物质配合使用其他改性单宁酸1具有絮凝作用需要控制pH值2.2絮凝剂一般是指能够捕捉水中的固体份，使其凝结悬浮或聚集，并

10、能降低漆渣的含水率的物质。对于应用于气浮方式收集漆渣的，还能够产生气泡附着的位置。常用的凝聚剂包括无机絮凝剂和有机絮凝剂等。表3常用絮凝剂的类型类型代表物质无机絮凝剂有机絮凝剂聚合硅酸铝，聚合氯化铁等阴离子聚丙烯酰胺等非离子聚丙烯酰胺等阳离子型聚丙烯酰胺等沉降快，密度重可以与聚合氯化铝配合适用稳定性好絮凝效果好，脱水效果佳，可以不经过破坏而直接与胶体作用产生絮凝效果絮凝效果好，没有任何生物毒性，环境效果好2.3.调节剂一般是只调整循环水的pH值或溶液组成，以加强破坏剂或絮凝效果的物质。如酸，碱类物质等。2.4 消泡剂能够起到抑制产生的气泡或控制气泡产生的物质。2.5 杀菌剂能够消灭或抑制细菌等

11、微生物的物质，常用的杀菌剂包括异噻唑啉酮，双氧水，次氯酸，甲醛等。杀菌剂有抗药性，所以使用杀菌剂不能非常有规律的加入。为了实现较好的控制，它们都是作为单独产品提供的，在现场分别添加的。但也有将几种组分合而为一，主要是为了方便管理，适合要求不高，过喷漆量不大的场合使用。3 .应用管理漆雾凝聚剂的由于各自凝聚破坏原理的不同,其使用的方法各不相同。根据除渣系统特性选择适当的漆雾凝聚剂品种后，日常的应用管理就成为影响漆雾凝聚剂性能和消耗的重要因素。漆雾凝聚剂在使用过程中一般涉及三个方面的影响因素：3.1 化学因素3.1.1 油漆性质采用树脂本身极性的产别，树脂含量，溶剂含量，固化剂的差别等，都是影响油

12、漆破粘的重要因素，这也直接影响凝聚剂的消耗。3.1.2 pH值或碱度pH值或碱度，适当的碱度或pH值有助于油漆的失粘，pH值过高，油漆被过破坏为稳定的粒子分散于水中难以絮凝，过低则无法完全破坏。有的漆雾凝聚剂品种是在特定的pH值范围内有最佳效果，这更对pH值有范围的要求。因此循环水的pH值控制也是影响凝聚效果的重要因素。3.1.3 溶解固形物循环水在长期使用中会不断地蒸发，造成水中离子富集，造成溶解固形物增加，这会影响漆雾凝聚剂破坏过喷漆的能力，同时使用量上升，也会造成泡沫量增加。循环水适当的溢流有助于降低溶解固形物，延长循环水使用寿命，降低化学品的消耗。3.1.4 微生物因素。循环水中有机物

13、浓度很高，循环水的运行条件又适于微生物繁殖生长，如不小心控制，微生物的滋生对漆雾凝聚剂的使用效果有负面影响，可能加大药剂的消耗，增加槽液泡沫。注意气温高时应定期投加杀菌剂或抑菌剂。3.2 操作因素3.2.1 加料的位置因为药剂是通过一定的物理化学过程来实现其功能的。加料位置对漆雾凝聚效果有直接影响。一般破坏剂最佳位置是添加在水幕会合前，使其在与过喷漆进入循环水后能同步反应，并有足够的时间使过喷漆脱粘并使其他杂质脱稳，在到达除渣系统之前带动被破坏的油漆颗粒上浮或下沉。絮凝剂一般可添加在循环水槽的中部，使其聚集被破坏的油漆颗粒和杂质成团上浮。3.2.2 加药量破坏剂加入过小凝聚效果不能完全破粘，过

14、大则有分散作用，不产生凝聚，浪费药剂。絮凝剂剂量过少，起到不到絮凝效果，过大则浪费药剂。不同的工艺有不同的投加方式，需要在实际运用中摸索确定。3.2.3 泡沫泡沫影响现场的操作和管理，过量的泡沫必需消除，尤其对于本身含有活性剂更容易产生泡沫的水性漆。泡沫的消除一般从三方面考虑，改进设备运行方式尽量减少泡沫的产生，采用补水喷淋的方式消泡和补加消泡剂消泡。3.3 机械因素3.3.1 除渣频率除渣的频率，对漆渣的状态有重要影响。频率过快，漆渣含水率高，给后继处理带来麻烦。频率过慢，上浮的漆渣容易重新沉入水，导致除渣效率降低，也额外增加了药剂的消耗。3.3.2 循环情况循环水流量、流速甚至水槽型式、水

15、进入水槽的方式，都影响药剂的使用效果。对于采用气浮方式出渣的系统，循环必需足够大并能保证充分的循环，使所有漆雾和漆渣有足够的机会参与各种反应。但循环量也不能过大，如果过大则容易导致絮凝体分散或不容易形成絮凝体。所以一个最佳的循环方式是在破坏阶段能够充分的混合，在絮凝阶段能够保持相对的稳定，以便絮凝体能够形成。3.3.3 空气混合情况循环水的气体含量直接影响上浮效果，气体含量越高越有利于漆渣的上浮。所以循环系统要保证一定的溶气能力，一般通过喷漆室的水、漆雾和空气的三相混合过程，可以实现足够的溶气率。在漆雾凝聚剂管理控制的过程，包括设备的正常运转，漆渣状态符合标准，也包括消耗量的控制。在日常管理过

16、程中，其控制参数包括循环水质的分析，漆渣的监测，现场的管理控制三方面内容，具体见下表。表4常用过程控制参数表控制参数方法频率漆渣上浮状态视觉每天了解絮凝剂加入情况味道嗅觉每天了解循环水生物学指标漆渣监测破坏程度接触每天了解破坏剂用量含水率烘箱天平必要时了解控制效果循环水量视觉每天了解循环水量泡沫量视觉每天调整泡沫情况澄清度（或浊度）视觉（浊度计）每天了解药剂效果循环水监测PH值pH仪或pH试纸每天控制槽液pH值电导率电导率仪每月了解槽液溶解物含量细菌量培养皿必要时监测水样中细菌情况残渣含量烘箱天平必要时正常运转的指标之一现场管理药剂用量记录每天了解药剂消耗油漆用量记录每天了解药剂消耗溶剂用量记

17、录每天了解药剂消耗喷涂数量记录每天了解药剂消耗了解药剂消耗随着水性漆和高固体份油漆的大量使用，对漆雾凝聚剂的性能要求也越来越高，其对设备和管理的要求也越来越高。这一方面要求开发出适应性强，管理简单和成本低的漆雾凝聚剂产品，也需要设备承建商，工厂，药剂提供商三方面共同努力。设备承建商提供符合设计要求的工艺设备；药剂提供商能够提供符合要求的产品；工厂方面需要选择适当的设备承建商和药剂提供商，以及完善的管理。尤其在设备设计初期，更需要三方面要共同参与，实现油漆循环水系统的最佳配置和最方便的操作方式。4 .发展趋势漆雾凝聚技术的使用，主要的发展方向是降低运行成本，提高处理质量，提供较好的操作管理方式，减少对环境的污染。漆雾凝聚剂的发展，从最初的碱类物质，发展到粘土类，多价金属盐类，三聚氧胺甲醛类，乳化分散（固化）类等多种方式。随着