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境保護部令第2號公布了新修訂的《建設項目環境影響評價分類管理名錄》，自2008年10月1日起施行。該《名錄》規定，機械、電子類建設項目工程“有電鍍、噴漆工藝”的，要編制環境影響報告書。本文專題介紹“噴漆工藝及其污染治理”，以期對報告書的編制、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、具有一定強度、連續的薄膜——涂膜，或稱漆膜、涂層。
這層薄膜起保護功能（防腐、防水、防油、耐化學品、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”。現泛指油類和漆類涂料產品。
1.1.2 GB2705-92《涂料產品 命名和分類》的相關內容
①.分類：以涂料漆基中主要成膜物質為基礎分類。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、環氧樹脂、聚氨酯樹脂、元素有機聚合物、橡膠及其它成膜物質。
②.命名：全名一般由顏色或顏料名稱加上成膜物質名稱，再加上“基本名稱”組成。“基本名稱”表示涂料的基本品種、特性和專業用途，共有99種。其中機械、電子工業（通用、專用設備制造、鐵路運輸設備制造、汽車、摩托車制造、自行車制造、船舶及浮動裝置制造、交通器材及其他交通運輸設備制造、電器機械及器材制造、儀器儀表及文化、辦公用機械制造等）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涂覆在涂件表面，可見噴漆工藝是一種機電行業應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、輕工等行業用涂料大致區分，也可以把前者統稱為“工業油漆”，當然“工業油漆”的用途并不僅僅局限在機電工業。
1.2 涂料的成分
涂料主要由四部分組成：成膜物質、顏料、溶劑、助劑。
①.成膜物質：主要是各類合成樹脂。
②.顏料。
③.溶劑：水、無機化合物和有機化合物。它能將涂料中的成膜物質溶解或分散為均勻的液態。溶劑有的是涂料制造時加入，有的是使用時加入。施工時——尤其是 “噴漆”時，溶劑從涂料中揮發出來，形成油漆工藝最主要的污染物——“漆霧”的主要成分之一。這是我們要關注的重點。
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。它可對涂料或涂膜某一特定方面的性能起改進作用，它在涂料成膜后存在涂膜中。
噴漆時，還會形成大量“飛漆”。既浪費了涂料，同時產生嚴重的“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品。
苯為劇毒溶劑。少量吸入也會對人體造成長期的損害。它能在神經系統和骨髓內蓄積，苯環氧化，轉為強毒的酚類，使神經系統和造血組織受到損害。引起血液中白血球、血小板數減少，長期接觸可引起白血病。
甲苯主要作醇酸漆溶劑與環氧樹脂、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，依次轉為苯甲醇、苯甲酸、馬尿酸（苯甲酰甘氨酸），對人體有麻醉、刺激作用，高濃度時對神經系統有毒害作用。
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酸和醇的結合物。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、環己酮、甲己酮等有機溶劑。丙酮多用于噴漆，極易燃。
⑥.醇類溶劑：乙醇、丁醇等有機溶劑，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。在體內經代謝后會形成劇毒的化合物，對人體的血液系統和神經系統造成永久的損害，長期接觸高濃度的乙二醇醚類溶劑可致癌。對生殖系統產生損害，導致不育。
顏料、助劑及其毒性
①.顏料中的鉛會造成慢性中毒。
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為我國環境優先污染物，它們起類似雌性激素的作用，被稱為“環境激素”。可使男人津液量和精子數量減少，精子運動能力低下，精子形態異常，嚴重的導致睪丸癌。還可使女童性早熟。
③.固化劑TDI（甲苯二異氰酸酯）。有劇毒。會損害人的肝、腎功能，長期接觸高濃度的TDI蒸汽會致癌。
④.揮發性有機化合物VOC.主要成分有烴類、鹵代烴、氧烴和氮烴，包括苯系物、有機氯化物、氟利昂系列、有機酮、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，會影響皮膚和粘膜，對人體產生急性損害。
上述組成涂料的物質具有毒性(Toxicity)，同時又具有易燃性（Ignitability）。因此，涂料、涂料廢物被列入《國家危險廢物》，廢物類別HW12。
2 噴漆工藝及其污染
2.1 涂料涂裝技術
2.1.1 液態涂料涂覆技術
①.噴涂——噴漆：
油漆噴涂——是機械電子工業（尤其是汽車、自行車、摩托車、儀器儀表、家電等定型產品大批量流水線生產產品）應用最廣泛的涂覆技術。也是所有涂覆工藝中污染最嚴重的工藝。傳統的噴漆工藝，是利用壓縮空氣將油漆從對準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，會產生大量“飛漆”,漂浮在施工作業的空間；“飛漆”粘附在作業場所的屋頂、墻壁上，沉降到地面，形成“漆渣”。噴涂工藝對涂料的利用率約50%左右。
②.浸涂——浸漆：
浸漆工藝適用于對涂膜厚度均勻要求不高及無機加工孔洞或方便進行表面掩蔽的涂件。如機架類產品、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，但有溶劑揮發與地面少量滴漆問題。浸漆工藝對涂料的利用率較高，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，溢流淋滴返回儲槽循環使用。流漆有溶劑揮發問題。流漆工藝對涂料的利用率高達近95%。
④.輥涂或卷涂：
用于薄板或帶材單面或雙面高速連續機械涂覆。它將沾有涂料的旋轉的涂輥把涂料“轉印”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。使用低揮發性涂料。可嚴格控制涂膜厚度。
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、輕工產品及裝飾線工藝品等的表面涂覆。其漆膜的附著力強、遮蓋力強、抗蝕性高（中性鹽霧試驗達 1000h）。電泳漆為水性漆。常用陰極電泳漆有環氧樹脂漆、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問題。
2.1.2 固態涂料涂覆技術
即“粉末涂覆”。它不用溶劑，而是將涂料物質細粉末覆蓋在工件上后，以超過粉末熔點的溫度將之熔化，在工件上形成漆膜。粉末涂覆包括“靜電噴涂”、“流態床”與“靜電流態床”三種工藝。在粉末進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工件上，然后加溫熔融形成漆膜。“流態床”是將已預熱到涂料熔點溫度以上的工件置入流態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。“靜電流態床”是將電極設置于粉末室，使流態床涂料粉末荷負電，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。已有專業生產成套粉末噴涂設備的企業，其產品配有完整的粉末回收系統。還配備預防爆炸系統。
2.2 噴漆污染
主要是漆霧、漆渣、廢漆桶及漆霧污染治理產生的二次污染物（包括含漆廢水、危險固廢等）。
當然，為了保證涂覆質量，噴漆前要對工件進行表面準備。不僅要清除表面的污染物（油脂類、塵粒、銹、軋皮、水、鹽等），還要保證表面使當的粗糙度。表面準備會產生工業廢水、泥渣、粉塵、噪聲等污染，本文就不作闡述了。
噴漆漆膜固化，有的是自然風干，有的(烤漆)要烘烤。逸出的溶劑氣體應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
3.1 漆霧干法治理技術
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引風機抽吸作用下形成負壓。漆霧在負壓作用下，首先被引入“漆霧過濾器”，通過“濾綿”，濾掉液態漆滴。氣態溶劑接著進入“活性炭吸附塔”，被塔內固定層活性炭吸附。凈化后的氣體經排氣筒排出大氣中。經過一定使用周期后，“濾綿”及“活性炭” 會飽和，喪失凈化功能，造成所排氣體污染物濃度超標。這時，必須及時更換新的“濾綿”和“活性炭”。
這類噴漆室有專業生產企業，產品設計規范，結構合理，成本較低。可以按用戶需要設計制造，比較方便。有的產品還有“飽和活性炭水蒸氣脫附再生”裝置，減少了廢活性炭的產生。對漆膜質量要求更高的還配有空氣凈化裝置，濾清進入噴漆室的空氣。
由于漆霧干法治理技術不存在含漆廢水的污染問題及相應的污水處理設施、費用，已被大量采用，取代了傳統的漆霧濕法治理技術。
3.2 漆霧濕法治理技術
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 涂料危險廢物處置
4.1 涂料危險廢物的種類
噴漆、上漆過程中產生的涂料廢物，如：廢漆桶、廢漆具、漆渣、廢濾綿、廢活性炭等。危險廢物編號為： HW900-252-12。
4.2 涂料危險廢物的處置
①.設置“危險廢物暫存庫”存放：
應按照國家《危險廢物污染防治技術政策》中“危險廢物的儲存”要求建設“危險廢物暫存庫”，并制定企業“危險廢物管理辦法”，將生產中產生的上述危險廢物及時收集、存放在庫中的指定位置。
②.廢漆桶：由原油漆生產廠回收或交有資質回收、清洗、再生廢漆桶的單位處置。回收要按《危險廢物轉移聯單管理辦法》的規定執行。
③.廢漆具、漆渣、廢濾綿、廢活性炭：可按照《危險廢物污染防治技術政策》中“危險廢物的焚燒處置”要求去焚燒。
參考文獻
1.酈振聲、楊明安等現代表面工程技術 機械工業出版社2007
2.何燧源 環境毒物 化學工業出版社環境科學與工程出版中心 2002
3.孫華等 涂鍍三廢處理工藝與設備化學工業出版社2006
4.孫英杰、趙由才等危險廢物處理技術 化學工業出版社2006
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