新型水性漆廢水混凝劑研制

楊樂 許海

摘? ?要：為了高效處理水性漆噴涂廢水，提高水性漆廢水處理效果和減少漆渣產生量。研制了一組以聚合氯化鋁（PAC）、殼聚糖（CTS）和聚丙烯酰胺（CPAM）為原料的新型水性漆廢水混凝劑。研究表明，藥劑配方中CTS含量與處理效果呈顯著相關;分散劑（A劑）中CTS為3.75 g/L、PAC為50 g/L，A劑∶B劑投加比為1∶1時，廢水處理效果較好;在相同的混凝條件下，小幅度調整藥劑成分含量無法穩定降低漆渣含水率。

關鍵詞：混凝劑;水性漆;漆霧凝聚劑;廢水;涂裝

水性漆主要是指以水為溶劑或分散介質的涂料，主要成分包括改性樹脂和表面活性劑。在涂裝使用過程中大多以純水為稀釋劑，其VOC廢氣揮發量遠遠低于溶劑型油漆。隨著人民生活水平的提高，人們對環保、健康的要求越來越高，環保型水性漆涂裝將逐步取代油漆涂裝技術。目前，水性漆涂料在木器涂裝和汽車涂裝等方面已經開始廣泛應用。

當前市場針對水性漆噴涂廢水處理的藥劑種類較少，且大都沿用溶劑型油漆廢水處理藥劑調整。由于漆料性質不同，往往漆霧凝劑藥劑投加量大，處理成本高，產生漆渣含水率高，同時經常出現處理效果不穩定現象，影響正常生產。因此本實驗針對水性漆特性，研究了一組以聚合氯化鋁、殼聚糖[1]為原料的分散劑（A劑）和聚丙烯酰胺為原料的絮凝劑（B劑）共同組成的新型水性漆漆霧凝聚劑，分析3種原料含量對水性漆廢水處理效果及漆渣含水率之間的關系，以期在提高水性漆廢水處理效果的同時，降低漆渣含水率，減少固廢的產生量。

1? ? 實驗

1.1? 實驗材料

實驗原料：聚合氯化鋁（PAC）購買于昌祥弘精細工貿有限公司;殼聚糖（CTS）購于上海中一化工有限公司;冰醋酸（分析純）購于國藥試劑有限公司;陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）、去離子水。

實驗設備：電子天平FA2004型、電動攪拌器、500 mL燒杯、2 100 Q便攜式濁度儀、烘箱。

1.2? 實驗方法

實驗設計：通過正交設計實驗（3因素3水平），根據實驗結果分析漆霧凝聚劑A劑不同組分含量對處理效果的影響，確定最佳配方及AB劑的最佳投加比例。

混凝實驗攪拌條件：加入B劑后，快速攪拌1.5 min后慢速攪拌1.5 min（快速為120 r/min、慢速60 r/min）[2]。

水質判斷標準：利用濁度儀，對實驗后期水濁度進行測定，檢測實際使用效果。

漆渣含水率：采用烘干稱重法測定漆渣前后質量，計算漆渣含水量。

2? ? 實驗過程

2.1? 藥劑配制

（1）1%冰醋酸水溶液;（2）A劑（A1～A9）配制：將一定量的CTS溶解于冰醋酸溶液中，攪拌均勻;加入PAC，攪拌均勻[3];（3）B劑配制：0.6%CPAM水溶液。

2.2? 混凝實驗

實驗方案設計參數如表1所示。

（1）在500 mL燒杯中加入350 mL清水，加入5 mL水性油漆，攪拌均勻。

（2）按照方案要求加入A1～A9 1 mL，快速攪拌1 min。

（3）按照方案要求加入B劑，快速攪拌1.5 min后，慢速攪拌1.5 min。

（4）攪拌完成后靜置5 min，利用過濾袋收集漆渣，利用烘干法測定含水率;并測定水樣濁度。

3? ? 結果與分析

3.1? 混凝實驗效果分析

對上述混凝實驗結果進行對比分析，發現方案1～3的廢水濁度較高，均為70 NTU以上;方案4～6水性漆處理效果優于方案7～9，濁度控制在30 NTU左右;其中方案4（A劑中CTS 為3.75 g/L、PAC為50 g/L、A劑∶B劑為1∶1）水性漆處理效果最佳（見圖1）。同時，正交設計助手對水樣處理效果和A劑中CTS質量濃度、PAC質量濃度、AB劑投加比例進行單因素方差分析，發現藥劑的實際效果與CTS含量成顯著相關，表明A劑中CTS質量濃度對藥劑效果影響較大（見表2）。

可能原因為：混凝過程中，PAC與水性漆中微粒主要進行電中和反應，破壞微粒電穩結構，通過吸附架橋使絮體凝結，但絮體分散[4];而CTS分子鏈中的氨基通過與氫鍵作用[5]，使絮體顆粒帶一定正電性，提高絮體的混凝效果。

3.2? 漆渣含水分析

對上述混凝實驗產生的漆渣含水率進行對比分析，方案3/5/7/9漆渣含水率較其他方案低，分別為95.3%、95.8%、95.0%、95.9%。對漆渣含水率和A劑中殼聚糖質量濃度、PAC質量濃度、AB劑投加比例進行單因素方差分析，發現藥劑中各成分質量濃度、AB劑投加比與漆渣含水率均為非顯著相關，殼聚糖、PAC、CPAM投加量對漆渣含水影響小。

漆渣含水主要與攪拌方式、攪拌強度及漆渣的形成過程相關[6]。由于在該實驗中采用統一的攪拌方式、強度和同種類藥劑，漆渣主要形態一致，各方案間漆渣含水率差異較小（見表3和圖2）。同時也說明在上述混凝條件下，通過小范圍調整藥劑成分含量而達到調整漆渣含水率方式不可行。

3.3? 藥劑應用情況

該混凝劑主要用于涂裝車間水性漆噴涂車間。該混凝劑已經替代原有油性漆混凝劑，在某模塑噴涂企業水性漆循環水處理系統中使用，循環水使用周期由原來的2個月增加至3個月，預計減少工業廢水400 t/年，混凝劑使用量由12 t降低至8.7 t。

4? ? 結語

研究確定了一種新型混凝劑配方，其中當A劑中CTS為3.75 g/L，PAC為50 g/L，A劑∶B劑為1∶1時，漆霧凝聚劑使用效果較好;在分散劑A劑成分中，助凝劑CTS分子鏈中的氨基通過與氫鍵作用，使絮體顆粒帶一定正電性，可提高絮體的混凝效果;在實驗條件中，漆渣含水率變化與混凝劑成分含量變化相關性較小。

本混凝劑可以有效地降低水性漆循環水系統中藥劑的使用量，但在實際操作過程中，水性漆漆渣含水率較高。漆渣儲存區域現場管理困難，易產生臭氣;同時固渣的處理費較高。因此，通過混凝劑成分調整、攪拌調整等降低漆渣含水率方式有待進一步研究。

[參考文獻]

[1]林靜雯，邵繞蔚，王英剛，等.用改性殼聚糖復配PAC處理洗浴廢水的研究[J].沈陽大學學報：自然科學版，2013，25（5）：350-354.

[2]李世陽，彭何軍，胡擁軍，等.水性漆洗滌廢水的混凝條件優化[J].環境工程學報，2017，11（3）：1 587-1 592.

[3]程國君，沈 琦，于秀華，等.不同分子量殼聚糖配合PAC絮凝性能研究[J].安徽理工大學學報：自然科學版，2009，29（4）：35-38.

[4]王 鄭，仲米貴，黃 雷，等.聚合氯化鋁-殼聚糖復合絮凝劑的制備及其鋁形態分布[J].科學技術與工程，2017，17（20）：199-205.

[5]毛玉紅，馮俊杰，常 青，等.殼聚糖助凝對PAC混凝過程的影響[J].中國環境科學，2015，35（4）：1 096-1 102.

[6]王 莉，馮貴穎，田 鵬.新型復合絮凝劑在水處理中的應用[J].西北農林科技大學學報：自然科學版，2005，33（3）：149-152.