淺析漆霧絮凝劑的應用試驗

彭 芬，何 曦，尹 濤，何 淼，葉明強

（1.航天凱天環保科技股份有限公司，長沙 410100；2.工業生產環境技術湖南省重點實驗室，長沙 410100）

淺析漆霧絮凝劑的應用試驗

彭 芬1,2，何 曦1,2，尹 濤1,2，何 淼1,2，葉明強1,2

（1.航天凱天環保科技股份有限公司，長沙 410100；2.工業生產環境技術湖南省重點實驗室，長沙 410100）

簡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方法，通過對商業A、B絮凝劑和自組合藥劑的對比試驗，發現商業A、B絮凝劑的消黏效果很有限，而利用組合藥劑進行試驗的效果較佳，對解決漆霧的高效捕捉以及改性劑的用量和成本問題具有重大意義。

漆霧；絮凝劑；試驗

1 概述

噴涂行業產生的漆霧嚴重影響周邊環境并危及人體健康，同時造成油漆的大量浪費[1、2]，而且漆霧是否能得到有效治理將嚴重影響后續廢氣的治理效果。

目前，常見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，會增加成本并存在較大安全隱患，其應用受到一定的限制[3]。濕法漆霧治理的關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用廣泛，可有效捕捉噴漆霧，避免其對設備安全和人體健康造成危害。通過將漆霧絮凝劑添加到循環水中，對水中的過噴漆霧進行消黏絮集成團，定期打撈清除，實現液固分離，進而進行集中無害化處理。

2 漆霧絮凝劑工作原理

漆霧絮凝劑根據性能可以分為：強堿分散型、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過程，首先對漆霧顆粒進行消黏，進而絮集成團，便于打撈，予以清除[5]。

2.1 消黏

漆霧絮凝劑的第一步是對油漆顆粒進行消黏，親油基團包裹漆霧顆粒，親水基團伸向水中，同時破壞油漆顆粒的功能基團，降低界面自由能，改變顆粒的表面性質，進而消除黏性。

2.2 絮團

DAMORE等學者也指出，細胞膜流動性的變化是決定酵母細胞耐受性的主要因素，氧氣在甾醇和長鏈不飽和脂肪酸等物質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，同時酵母菌對高溫和高酒精度的耐受性相似，可通過應激反應減少對細胞活性的影響。

漆霧絮凝劑的第二步是對消黏后的漆霧顆粒進行凝聚，絮集成團便于打撈。凝聚主要體現在絮凝劑的吸附橋架作用。

3 漆霧絮凝劑的試驗

3.1 試劑與儀器

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

3.2 絮凝試驗

（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過程如下：1）在350mL的礦泉水瓶中加入200mL一定質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，用力搖晃使其反應完全，仔細觀察結果；2）按一定比例往1）溶液中加入一定質量濃度的聚合氯化鋁（PAC）溶液，擰上瓶蓋，搖晃一定時間，使反應充分，仔細觀察結果；3）一段時間后，按一定比例往2）溶液中加入一定質量濃度的聚丙烯酰胺（PAM）溶液，擰上瓶蓋，搖晃一定時間，仔細觀察結果。

（2）油漆+A劑+B劑

商業漆霧絮凝劑的試驗過程如下：1）在350mL的礦泉水瓶中加入200mL的工業自來水，并按一定的比例加入油漆溶液；2）按商業漆霧絮凝劑的使用要求，用氫氧化鈉溶液調整pH到8～9，擰上瓶蓋，搖勻；3）按商業漆霧絮凝劑的使用要求，按一定比例加入商業A劑，擰上瓶蓋，搖晃一定的時間，使反應充分，仔細觀察結果；4）一段時間后，按商業漆霧絮凝劑的使用要求，按一定比例加入商業B劑，擰上瓶蓋，搖晃一定時間，使反應充分，仔細觀察結果。

4 結果與討論

4.1 目測

一般目測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，影響設備的正常運行，是評定漆霧絮凝劑效果最重要指標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

水質的清澈度可使用透視度來衡量，噴漆循環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來測量。

（3）漆渣的脫水率

最大限度使漆渣分解脫水，可減少廢漆渣的處理費用。漆渣的分解脫水率主要分為：1）化學脫水，絮凝劑與漆霧發生化學反應時，改變漆霧的結構，進而大幅度脫水；2）物理脫水，通過簡單的過濾系統靜置脫水，簡便，節約投資成本。

本漆霧絮凝劑在試驗時，為了便于觀察，將礦泉水瓶里的溶液倒入燒杯，目測可發現，SDBS對油漆顆粒具有消黏作用，再通過添加PAC和PAM發揮良好的絮集成團作用，水質清澈度一般，見圖1。利用商業漆霧絮凝劑A劑和B劑，同樣能將漆霧絮集，但黏壁現象較為嚴重，水質較為清澈，見圖2。

圖1 SDBS+油漆+PAC+PAM小試試驗

圖2 油漆+A劑+B劑小試試驗

4.2 儀器檢測

為了更加準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絮凝劑作用后的絮團（以下簡稱樣品1、2）送至專業的檢測機構，進行形貌結構（SEM）、元素分析（EDS）和ICP檢測。

（1）SEM檢測

掃描電子顯微鏡（SEM）的工作原理是首先使用密集電子束對樣品表面進行掃描，再將接收到的信號轉換為灰度值數據并顯示在屏幕上，SEM廣泛應用于材料表面形貌觀測，可進行成分分析。

圖3 5μm分辨率下的SEM數據

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

圖4 20μm分辨率下的視圖

（2）EDS檢測

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進行元素分析的方法。EDS可以與EPMA、SEM、TEM等組合，其中SEM-EDS組合是應用最廣的顯微分析儀器，EDS是微區成分分析的主要手段之一。

樣品1的EDS數據見表1。從表1可看出，樣品1絮團主要含C、N、O、Na、Ca、Al和Cl，但是分布不均，說明改性絮凝不均勻。

樣品2的EDS數據見表2。從表2可看出，樣品2絮團主要含C、N、O、S、Ti和Fe。對比樣品1和樣品2的EDS數據，可以分析得出，商業絮凝A、B劑內幾乎沒有Al和Cl，反而檢測出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

ICP為等離子體發射光譜檢測，由表3的ICP數據分析可知，樣品1中Al和Na含量較多，主要來源于聚合氯化鋁和十二烷基硫磺酸鈉。從檢測數據中不難看出，商業絮凝劑中的Na、Al含量很低，說明表面活性劑是非Al基的。Na的多少直接影響著油漆的黏性，商業絮凝劑改性后的油漆，依然具有很強的黏性，這點也與數據匹配。

表3 樣品1、2的ICP數據

5 結語

本漆霧絮凝劑的試驗針對的是油漆，而不是實際噴漆過程中產生的細小漆霧顆粒，所以此試驗的結果與實際應用存在一定的差距。

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絮凝劑之間的差別，為漆霧絮凝劑的選擇提供了參考依據。商業絮凝劑的使用雖然可以形成很好的上浮交聯結構，但不能完全消除油漆的黏性，從而在使用過程中難免會有油漆黏在設備及管件內，進而對工藝生產等造成不良影響。而組合式漆霧絮凝劑在使用過程中，前期能較好的消除油漆顆粒的黏性，后續能絮集成團，對漆霧予以打撈清除。

為達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，首先應針對不同的油漆類別對絮凝劑進行篩選，只有選擇合適的絮凝劑，才能使漆霧治理達到最佳效果，同時也最大程度地降低藥劑成本。

表1 樣品1的EDS數據

表2 樣品2的EDS數據

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

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

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

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

[5] 邊春利．淺談選擇漆霧凝聚劑的試驗方法[J]．現代涂料與涂裝，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

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1006-5377（2017）04-0065-03