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      淺析漆霧絮凝劑的應(yīng)用試驗(yàn)

      2017-05-18 01:50:21葉明強(qiáng)
      關(guān)鍵詞:漆霧絮團(tuán)氯化鋁

      彭 芬,何 曦,尹 濤,何 淼,葉明強(qiáng)

      (1.航天凱天環(huán)??萍脊煞萦邢薰荆L(zhǎng)沙 410100;2.工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,長(zhǎng)沙 410100)

      淺析漆霧絮凝劑的應(yīng)用試驗(yàn)

      彭 芬1,2,何 曦1,2,尹 濤1,2,何 淼1,2,葉明強(qiáng)1,2

      (1.航天凱天環(huán)??萍脊煞萦邢薰?,長(zhǎng)沙 410100;2.工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,長(zhǎng)沙 410100)

      簡(jiǎn)要介紹了漆霧絮凝劑的工作原理及選擇漆霧絮凝劑的試驗(yàn)方法,通過(guò)對(duì)商業(yè)A、B絮凝劑和自組合藥劑的對(duì)比試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)商業(yè)A、B絮凝劑的消黏效果很有限,而利用組合藥劑進(jìn)行試驗(yàn)的效果較佳,對(duì)解決漆霧的高效捕捉以及改性劑的用量和成本問(wèn)題具有重大意義。

      漆霧;絮凝劑;試驗(yàn)

      1 概述

      噴涂行業(yè)產(chǎn)生的漆霧嚴(yán)重影響周邊環(huán)境并危及人體健康,同時(shí)造成油漆的大量浪費(fèi)[1、2],而且漆霧是否能得到有效治理將嚴(yán)重影響后續(xù)廢氣的治理效果。

      目前,常見(jiàn)的漆霧治理方式有干法和濕法兩大類。干法漆霧治理的濾材易堵,會(huì)增加成本并存在較大安全隱患,其應(yīng)用受到一定的限制[3]。濕法漆霧治理的關(guān)鍵是漆霧絮凝劑的選用。

      漆霧絮凝劑又叫除漆劑,在濕法漆霧治理中的應(yīng)用廣泛,可有效捕捉噴漆霧,避免其對(duì)設(shè)備安全和人體健康造成危害。通過(guò)將漆霧絮凝劑添加到循環(huán)水中,對(duì)水中的過(guò)噴漆霧進(jìn)行消黏絮集成團(tuán),定期打撈清除,實(shí)現(xiàn)液固分離,進(jìn)而進(jìn)行集中無(wú)害化處理。

      2 漆霧絮凝劑工作原理

      漆霧絮凝劑根據(jù)性能可以分為:強(qiáng)堿分散型、凝聚吸附型、水性漆霧凝聚型[4]。凝聚吸附型是由兩性金屬鹽+高分子絮凝劑組成,如聚合氯化鋁、硫酸鋁、氯化鋅、聚丙烯酰胺等。

      凝聚吸附型漆霧絮凝劑的作用大致分為兩個(gè)過(guò)程,首先對(duì)漆霧顆粒進(jìn)行消黏,進(jìn)而絮集成團(tuán),便于打撈,予以清除[5]。

      2.1 消黏

      漆霧絮凝劑的第一步是對(duì)油漆顆粒進(jìn)行消黏,親油基團(tuán)包裹漆霧顆粒,親水基團(tuán)伸向水中,同時(shí)破壞油漆顆粒的功能基團(tuán),降低界面自由能,改變顆粒的表面性質(zhì),進(jìn)而消除黏性。

      2.2 絮團(tuán)

      DAMORE等學(xué)者也指出,細(xì)胞膜流動(dòng)性的變化是決定酵母細(xì)胞耐受性的主要因素,氧氣在甾醇和長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸等物質(zhì)的合成中具有重要作用,是影響酵母菌乙醇耐受性的主要因素,同時(shí)酵母菌對(duì)高溫和高酒精度的耐受性相似,可通過(guò)應(yīng)激反應(yīng)減少對(duì)細(xì)胞活性的影響。

      漆霧絮凝劑的第二步是對(duì)消黏后的漆霧顆粒進(jìn)行凝聚,絮集成團(tuán)便于打撈。凝聚主要體現(xiàn)在絮凝劑的吸附橋架作用。

      3 漆霧絮凝劑的試驗(yàn)

      3.1 試劑與儀器

      試驗(yàn)用到的試劑主要有:十二烷基硫磺酸鈉(SDBS)、聚合氯化鋁(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)、商業(yè)絮凝劑A劑和B劑。本小試用的油漆是藍(lán)色丙烯酸面漆。

      3.2 絮凝試驗(yàn)

      (1)十二烷基硫磺酸鈉+油漆+聚合氯化鋁+聚丙烯酰胺

      組合漆霧絮凝劑的試驗(yàn)過(guò)程如下:1)在350mL的礦泉水瓶中加入200mL一定質(zhì)量濃度的十二烷基硫磺酸鈉(SDBS)溶液,并按一定的比例加入油漆溶液,擰上瓶蓋,用力搖晃使其反應(yīng)完全,仔細(xì)觀察結(jié)果;2)按一定比例往1)溶液中加入一定質(zhì)量濃度的聚合氯化鋁(PAC)溶液,擰上瓶蓋,搖晃一定時(shí)間,使反應(yīng)充分,仔細(xì)觀察結(jié)果;3)一段時(shí)間后,按一定比例往2)溶液中加入一定質(zhì)量濃度的聚丙烯酰胺(PAM)溶液,擰上瓶蓋,搖晃一定時(shí)間,仔細(xì)觀察結(jié)果。

      (2)油漆+A劑+B劑

      商業(yè)漆霧絮凝劑的試驗(yàn)過(guò)程如下:1)在350mL的礦泉水瓶中加入200mL的工業(yè)自來(lái)水,并按一定的比例加入油漆溶液;2)按商業(yè)漆霧絮凝劑的使用要求,用氫氧化鈉溶液調(diào)整pH到8~9,擰上瓶蓋,搖勻;3)按商業(yè)漆霧絮凝劑的使用要求,按一定比例加入商業(yè)A劑,擰上瓶蓋,搖晃一定的時(shí)間,使反應(yīng)充分,仔細(xì)觀察結(jié)果;4)一段時(shí)間后,按商業(yè)漆霧絮凝劑的使用要求,按一定比例加入商業(yè)B劑,擰上瓶蓋,搖晃一定時(shí)間,使反應(yīng)充分,仔細(xì)觀察結(jié)果。

      4 結(jié)果與討論

      4.1 目測(cè)

      一般目測(cè)判定漆霧絮凝劑的使用效果主要有以下方面:

      (1)漆渣的消黏程度

      漆霧的黏性涉及到安全生產(chǎn),影響設(shè)備的正常運(yùn)行,是評(píng)定漆霧絮凝劑效果最重要指標(biāo)之一,一般使用目視和手感兩種方式,較為直觀。

      (2)噴漆廢水的清澈度

      水質(zhì)的清澈度可使用透視度來(lái)衡量,噴漆循環(huán)水的透視度低是漆霧被分解和分離不完全造成的,一般可以目視或采用透視度計(jì)來(lái)測(cè)量。

      (3)漆渣的脫水率

      最大限度使漆渣分解脫水,可減少?gòu)U漆渣的處理費(fèi)用。漆渣的分解脫水率主要分為:1)化學(xué)脫水,絮凝劑與漆霧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí),改變漆霧的結(jié)構(gòu),進(jìn)而大幅度脫水;2)物理脫水,通過(guò)簡(jiǎn)單的過(guò)濾系統(tǒng)靜置脫水,簡(jiǎn)便,節(jié)約投資成本。

      本漆霧絮凝劑在試驗(yàn)時(shí),為了便于觀察,將礦泉水瓶里的溶液倒入燒杯,目測(cè)可發(fā)現(xiàn),SDBS對(duì)油漆顆粒具有消黏作用,再通過(guò)添加PAC和PAM發(fā)揮良好的絮集成團(tuán)作用,水質(zhì)清澈度一般,見(jiàn)圖1。利用商業(yè)漆霧絮凝劑A劑和B劑,同樣能將漆霧絮集,但黏壁現(xiàn)象較為嚴(yán)重,水質(zhì)較為清澈,見(jiàn)圖2。

      圖1 SDBS+油漆+PAC+PAM小試試驗(yàn)

      圖2 油漆+A劑+B劑小試試驗(yàn)

      4.2 儀器檢測(cè)

      為了更加準(zhǔn)確地分析漆霧絮凝劑的工作原理,分別取組合絮凝劑和商業(yè)絮凝劑作用后的絮團(tuán)(以下簡(jiǎn)稱樣品1、2)送至專業(yè)的檢測(cè)機(jī)構(gòu),進(jìn)行形貌結(jié)構(gòu)(SEM)、元素分析(EDS)和ICP檢測(cè)。

      (1)SEM檢測(cè)

      掃描電子顯微鏡(SEM)的工作原理是首先使用密集電子束對(duì)樣品表面進(jìn)行掃描,再將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為灰度值數(shù)據(jù)并顯示在屏幕上,SEM廣泛應(yīng)用于材料表面形貌觀測(cè),可進(jìn)行成分分析。

      圖3 5μm分辨率下的SEM數(shù)據(jù)

      圖3中的a、b圖分別是添加組合絮凝劑和商業(yè)絮凝劑生產(chǎn)的絮團(tuán)掃描電鏡照片。從圖4可看出,在相同放大倍數(shù)下,第一種絮團(tuán)表面的不規(guī)則凸起使其具有較大的比表面積,從而具有較強(qiáng)的吸附能力,使其絮團(tuán)的能力增強(qiáng),第二種絮團(tuán)的表面較為平滑,整體呈團(tuán)塊狀。

      圖4 20μm分辨率下的視圖

      (2)EDS檢測(cè)

      能譜儀全稱為能量分散譜儀(EDS),是利用X光量子的能量不同來(lái)進(jìn)行元素分析的方法。EDS可以與EPMA、SEM、TEM等組合,其中SEM-EDS組合是應(yīng)用最廣的顯微分析儀器,EDS是微區(qū)成分分析的主要手段之一。

      樣品1的EDS數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。從表1可看出,樣品1絮團(tuán)主要含C、N、O、Na、Ca、Al和Cl,但是分布不均,說(shuō)明改性絮凝不均勻。

      樣品2的EDS數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。從表2可看出,樣品2絮團(tuán)主要含C、N、O、S、Ti和Fe。對(duì)比樣品1和樣品2的EDS數(shù)據(jù),可以分析得出,商業(yè)絮凝A、B劑內(nèi)幾乎沒(méi)有Al和Cl,反而檢測(cè)出Fe的存在,可能是聚鐵類絮凝劑,且樣品2的C、N含量普遍高于樣品1,分析樣品2極有可能存在油漆顆粒間的相互絮集作用。

      (3)ICP檢測(cè)

      ICP為等離子體發(fā)射光譜檢測(cè),由表3的ICP數(shù)據(jù)分析可知,樣品1中Al和Na含量較多,主要來(lái)源于聚合氯化鋁和十二烷基硫磺酸鈉。從檢測(cè)數(shù)據(jù)中不難看出,商業(yè)絮凝劑中的Na、Al含量很低,說(shuō)明表面活性劑是非Al基的。Na的多少直接影響著油漆的黏性,商業(yè)絮凝劑改性后的油漆,依然具有很強(qiáng)的黏性,這點(diǎn)也與數(shù)據(jù)匹配。

      表3 樣品1、2的ICP數(shù)據(jù)

      5 結(jié)語(yǔ)

      本漆霧絮凝劑的試驗(yàn)針對(duì)的是油漆,而不是實(shí)際噴漆過(guò)程中產(chǎn)生的細(xì)小漆霧顆粒,所以此試驗(yàn)的結(jié)果與實(shí)際應(yīng)用存在一定的差距。

      本文介紹了漆霧絮凝劑的工作原理,并分析了組合絮凝劑和商業(yè)絮凝劑之間的差別,為漆霧絮凝劑的選擇提供了參考依據(jù)。商業(yè)絮凝劑的使用雖然可以形成很好的上浮交聯(lián)結(jié)構(gòu),但不能完全消除油漆的黏性,從而在使用過(guò)程中難免會(huì)有油漆黏在設(shè)備及管件內(nèi),進(jìn)而對(duì)工藝生產(chǎn)等造成不良影響。而組合式漆霧絮凝劑在使用過(guò)程中,前期能較好的消除油漆顆粒的黏性,后續(xù)能絮集成團(tuán),對(duì)漆霧予以打撈清除。

      為達(dá)到濕式漆霧治理工藝的最佳治理效率,在投加漆霧絮凝劑前,首先應(yīng)針對(duì)不同的油漆類別對(duì)絮凝劑進(jìn)行篩選,只有選擇合適的絮凝劑,才能使漆霧治理達(dá)到最佳效果,同時(shí)也最大程度地降低藥劑成本。

      表1 樣品1的EDS數(shù)據(jù)

      表2 樣品2的EDS數(shù)據(jù)

      [1] 鄭天亮.現(xiàn)代涂料與涂裝工程[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003:138-180.

      [2] 王錫春.談噴涂涂著效率[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2006(10):22-25.

      [3] 田文敏.干式噴漆室的改良及應(yīng)用[J].材料保護(hù),2001,34(6):45.

      [4] 明開(kāi)智.漆霧凝聚劑及除渣裝置[J].涂裝工業(yè),1999(4):23-26.

      [5] 邊春利.淺談選擇漆霧凝聚劑的試驗(yàn)方法[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2007,10(11):42-45.

      Preliminary Analysis on Application Test of Paint Mist Flocculating Agent

      PENG Fen, HE Xi, YIN Tao, HE Miao, YE Ming-qiang

      X788

      A

      1006-5377(2017)04-0065-03

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