浅析漆雾絮凝剂的应用试验

2017-05-18叶明强

中国环保产业 2017年4期

关键词：氯化铝絮凝剂油漆

彭芬，何曦，尹涛，何淼，叶明强

（1.航天凯天环保科技股份有限公司，长沙 410100；2.工业生产环境技术湖南省重点实验室，长沙 410100）

浅析漆雾絮凝剂的应用试验

彭芬1,2，何曦1,2，尹涛1,2，何淼1,2，叶明强1,2

（1.航天凯天环保科技股份有限公司，长沙 410100；2.工业生产环境技术湖南省重点实验室，长沙 410100）

简要介绍了漆雾絮凝剂的工作原理及选择漆雾絮凝剂的试验方法，通过对商业A、B絮凝剂和自组合药剂的对比试验，发现商业A、B絮凝剂的消黏效果很有限，而利用组合药剂进行试验的效果较佳，对解决漆雾的高效捕捉以及改性剂的用量和成本问题具有重大意义。

漆雾；絮凝剂；试验

1 概述

喷涂行业产生的漆雾严重影响周边环境并危及人体健康，同时造成油漆的大量浪费[1、2]，而且漆雾是否能得到有效治理将严重影响后续废气的治理效果。

目前，常见的漆雾治理方式有干法和湿法两大类。干法漆雾治理的滤材易堵，会增加成本并存在较大安全隐患，其应用受到一定的限制[3]。湿法漆雾治理的关键是漆雾絮凝剂的选用。

漆雾絮凝剂又叫除漆剂，在湿法漆雾治理中的应用广泛，可有效捕捉喷漆雾，避免其对设备安全和人体健康造成危害。通过将漆雾絮凝剂添加到循环水中，对水中的过喷漆雾进行消黏絮集成团，定期打捞清除，实现液固分离，进而进行集中无害化处理。

2 漆雾絮凝剂工作原理

漆雾絮凝剂根据性能可以分为：强碱分散型、凝聚吸附型、水性漆雾凝聚型[4]。凝聚吸附型是由两性金属盐+高分子絮凝剂组成，如聚合氯化铝、硫酸铝、氯化锌、聚丙烯酰胺等。

凝聚吸附型漆雾絮凝剂的作用大致分为两个过程，首先对漆雾颗粒进行消黏，进而絮集成团，便于打捞，予以清除[5]。

2.1 消黏

漆雾絮凝剂的第一步是对油漆颗粒进行消黏，亲油基团包裹漆雾颗粒，亲水基团伸向水中，同时破坏油漆颗粒的功能基团，降低界面自由能，改变颗粒的表面性质，进而消除黏性。

2.2 絮团

DAMORE等学者也指出，细胞膜流动性的变化是决定酵母细胞耐受性的主要因素，氧气在甾醇和长链不饱和脂肪酸等物质的合成中具有重要作用，是影响酵母菌乙醇耐受性的主要因素，同时酵母菌对高温和高酒精度的耐受性相似，可通过应激反应减少对细胞活性的影响。

漆雾絮凝剂的第二步是对消黏后的漆雾颗粒进行凝聚，絮集成团便于打捞。凝聚主要体现在絮凝剂的吸附桥架作用。

3 漆雾絮凝剂的试验

3.1 试剂与仪器

试验用到的试剂主要有：十二烷基硫磺酸钠（SDBS）、聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）、商业絮凝剂A剂和B剂。本小试用的油漆是蓝色丙烯酸面漆。

3.2 絮凝试验

（1）十二烷基硫磺酸钠+油漆+聚合氯化铝+聚丙烯酰胺

组合漆雾絮凝剂的试验过程如下：1）在350mL的矿泉水瓶中加入200mL一定质量浓度的十二烷基硫磺酸钠（SDBS）溶液，并按一定的比例加入油漆溶液，拧上瓶盖，用力摇晃使其反应完全，仔细观察结果；2）按一定比例往1）溶液中加入一定质量浓度的聚合氯化铝（PAC）溶液，拧上瓶盖，摇晃一定时间，使反应充分，仔细观察结果；3）一段时间后，按一定比例往2）溶液中加入一定质量浓度的聚丙烯酰胺（PAM）溶液，拧上瓶盖，摇晃一定时间，仔细观察结果。

（2）油漆+A剂+B剂

商业漆雾絮凝剂的试验过程如下：1）在350mL的矿泉水瓶中加入200mL的工业自来水，并按一定的比例加入油漆溶液；2）按商业漆雾絮凝剂的使用要求，用氢氧化钠溶液调整pH到8～9，拧上瓶盖，摇匀；3）按商业漆雾絮凝剂的使用要求，按一定比例加入商业A剂，拧上瓶盖，摇晃一定的时间，使反应充分，仔细观察结果；4）一段时间后，按商业漆雾絮凝剂的使用要求，按一定比例加入商业B剂，拧上瓶盖，摇晃一定时间，使反应充分，仔细观察结果。

4 结果与讨论

4.1 目测

一般目测判定漆雾絮凝剂的使用效果主要有以下方面：

（1）漆渣的消黏程度

漆雾的黏性涉及到安全生产，影响设备的正常运行，是评定漆雾絮凝剂效果最重要指标之一，一般使用目视和手感两种方式，较为直观。

（2）喷漆废水的清澈度

水质的清澈度可使用透视度来衡量，喷漆循环水的透视度低是漆雾被分解和分离不完全造成的，一般可以目视或采用透视度计来测量。

（3）漆渣的脱水率

最大限度使漆渣分解脱水，可减少废漆渣的处理费用。漆渣的分解脱水率主要分为：1）化学脱水，絮凝剂与漆雾发生化学反应时，改变漆雾的结构，进而大幅度脱水；2）物理脱水，通过简单的过滤系统静置脱水，简便，节约投资成本。

本漆雾絮凝剂在试验时，为了便于观察，将矿泉水瓶里的溶液倒入烧杯，目测可发现，SDBS对油漆颗粒具有消黏作用，再通过添加PAC和PAM发挥良好的絮集成团作用，水质清澈度一般，见图1。利用商业漆雾絮凝剂A剂和B剂，同样能将漆雾絮集，但黏壁现象较为严重，水质较为清澈，见图2。

图1 SDBS+油漆+PAC+PAM小试试验

图2 油漆+A剂+B剂小试试验

4.2 仪器检测

为了更加准确地分析漆雾絮凝剂的工作原理，分别取组合絮凝剂和商业絮凝剂作用后的絮团（以下简称样品1、2）送至专业的检测机构，进行形貌结构（SEM）、元素分析（EDS）和ICP检测。

（1）SEM检测

扫描电子显微镜（SEM）的工作原理是首先使用密集电子束对样品表面进行扫描，再将接收到的信号转换为灰度值数据并显示在屏幕上，SEM广泛应用于材料表面形貌观测，可进行成分分析。

图3 5μm分辨率下的SEM数据

图3中的a、b图分别是添加组合絮凝剂和商业絮凝剂生产的絮团扫描电镜照片。从图4可看出，在相同放大倍数下，第一种絮团表面的不规则凸起使其具有较大的比表面积，从而具有较强的吸附能力，使其絮团的能力增强，第二种絮团的表面较为平滑，整体呈团块状。

图4 20μm分辨率下的视图

（2）EDS检测

能谱仪全称为能量分散谱仪（EDS），是利用X光量子的能量不同来进行元素分析的方法。EDS可以与EPMA、SEM、TEM等组合，其中SEM-EDS组合是应用最广的显微分析仪器，EDS是微区成分分析的主要手段之一。

样品1的EDS数据见表1。从表1可看出，样品1絮团主要含C、N、O、Na、Ca、Al和Cl，但是分布不均，说明改性絮凝不均匀。

样品2的EDS数据见表2。从表2可看出，样品2絮团主要含C、N、O、S、Ti和Fe。对比样品1和样品2的EDS数据，可以分析得出，商业絮凝A、B剂内几乎没有Al和Cl，反而检测出Fe的存在，可能是聚铁类絮凝剂，且样品2的C、N含量普遍高于样品1，分析样品2极有可能存在油漆颗粒间的相互絮集作用。

（3）ICP检测

ICP为等离子体发射光谱检测，由表3的ICP数据分析可知，样品1中Al和Na含量较多，主要来源于聚合氯化铝和十二烷基硫磺酸钠。从检测数据中不难看出，商业絮凝剂中的Na、Al含量很低，说明表面活性剂是非Al基的。Na的多少直接影响着油漆的黏性，商业絮凝剂改性后的油漆，依然具有很强的黏性，这点也与数据匹配。

表3 样品1、2的ICP数据

5 结语

本漆雾絮凝剂的试验针对的是油漆，而不是实际喷漆过程中产生的细小漆雾颗粒，所以此试验的结果与实际应用存在一定的差距。

本文介绍了漆雾絮凝剂的工作原理，并分析了组合絮凝剂和商业絮凝剂之间的差别，为漆雾絮凝剂的选择提供了参考依据。商业絮凝剂的使用虽然可以形成很好的上浮交联结构，但不能完全消除油漆的黏性，从而在使用过程中难免会有油漆黏在设备及管件内，进而对工艺生产等造成不良影响。而组合式漆雾絮凝剂在使用过程中，前期能较好的消除油漆颗粒的黏性，后续能絮集成团，对漆雾予以打捞清除。

为达到湿式漆雾治理工艺的最佳治理效率，在投加漆雾絮凝剂前，首先应针对不同的油漆类别对絮凝剂进行筛选，只有选择合适的絮凝剂，才能使漆雾治理达到最佳效果，同时也最大程度地降低药剂成本。