喷涂废气的全过程控制

喷涂废气的全过程控制
1 引言
喷涂广泛用于家具涂装等行业。涂料中含有一定比例的溶剂,喷涂作业中还要添加一些稀释剂,因此在喷涂、流平及干燥过程中会产生大量的挥发性有机物,其中含苯有机物毒性很大,不但对操作工人的身体造成直接危害,同时也污染了周围的大气环境。
2 喷涂废气污染物的来源
一般涂料的组成包括:成膜物质(基料)、颜料、填料、溶剂、其他助剂等,在喷涂作业时还要配上稀释剂(稀料)。
成膜物质是涂料中最重要的组成部分,成膜时随着涂料中溶剂的挥发,黏结剂分子或者乳液中的聚合物微粒相互靠近而凝聚,将颜料和填料黏结起来,形成连续涂膜,并使该涂膜牢固地黏结在基层上。成膜物质固定在物体表面,很少进入喷涂废气中。
颜料又称为着颜料,在涂料中的主要作用是使涂膜具有一定的遮盖力和所需要的各种彩。
颜料在涂料所占比例小,进入废气中的更少,但因其有很强的着能力,造成废气中的颗粒物带有颜。因此按照《大气污染物综合排放标准》(GB 16297——1996),对喷涂废气中的颗粒物进行控制时,应执行染料尘限值标准。
填料又称为体质颜料,主要起填充作用,填料能有效改善涂料的贮存稳定性和涂膜的相关性能。填料是构成喷涂废气中颗粒物的一部分,一般附着在漆雾中。
助剂可以改善涂料及涂膜的某些性能,一般用量很小,但对涂料和涂膜的性能却有很大的影响。主要包括:成膜助剂、固化剂、分散剂、消泡剂、增稠剂等,根据不同的应用领域,有很多不同的选择。
cd4543溶剂是液体涂料配方中的重要组成部分,是成膜物质的载体,目前主要采用的有甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、正丁醇、乙二醇、丁醚、汽油、混合溶剂等。它与涂料的制造、贮存、施工、漆膜的质量有密切关系。其主要作用是:溶解并稀释涂料中的成膜物质,降低涂料的黏度,便于涂漆或喷涂等施工操作;提高涂料贮存的稳定性,防止成膜物质凝胶,同时加入溶剂后会使桶内充满溶剂蒸汽,可减少涂料表面结皮;改善涂膜的流平性,可避免涂膜太后,太薄或涂刷性能不好而产生刷痕或起皱等弊病。溶剂是挥发性的液体,只起溶解和稀释成膜物质的作用,在涂膜干结时,它挥发到空气中,是喷涂废气中的主要污染物。涂料有水性和溶剂型2种,溶剂型涂料采用的溶剂包括纯苯、甲苯、二甲苯、汽油溶剂等,产生的VOC包含苯、甲苯、二甲苯、非甲烷总烃等。水性涂料属于环保型涂料,目前因其价格昂贵,使用受到限制,只在少量出口汽车,机电设备中应用,水性涂料废气污染物主要包括醇类和醚类等有机物。
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稀释剂是在喷涂施工过程中用于稀释涂料的溶剂,一般和涂料中的溶剂相同或相溶,对涂料有良好的溶解性和分散性,同时对涂料的性能影响较小。各种类型的涂料都有相应的稀释剂,一般彼此不能通用。氨基漆稀释剂由二甲苯、丁醇混合组成;硝基漆稀释剂(香蕉
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水)由酯、醇、苯类混合溶液组成。无苯涂料稀释剂主要由乙酸乙酯、乙酸丁酯、溶剂油等组成,能溶解硝基漆、醇酸漆、氨基漆、丙烯酸漆等。稀释剂和溶剂一样最终挥发成为废气污染物。
从涂料原料组分上看,喷涂产生的VOC主要来自于溶剂和稀释剂,颗粒物主要来自于成膜物质和各种固态添加剂;要从源头上消除或减轻喷涂废气的污染,首先要从涂料的选择上考虑,采用挥发分含量低的环保涂料,特别是水性涂料,它是解决喷涂废气污染环境的有效措施。水性涂料是采用水溶性及水分散性树脂及各种助剂制成,不需加入含苯稀释剂,以水稀释即可;污染物主要是醇类和醚类等污染相对低的有机物,对环境影响较小。水性涂料在欧洲的使用率已经达到80%,从2004年4月1日开始,欧盟已禁止生产、销售和使用溶剂型涂料;目前溶剂型涂料的使用受到很大的限制,世界范围内溶剂溶剂型涂料被水性涂料取代只是时间问题。按照2006年12月1日实施的《清洁生产标准 汽车制造业(涂装)》(HJ/T2932006),清洁生产标准要求禁止使用含苯涂料、稀释剂和溶剂;底漆、中涂和面漆均推荐使用水性涂料和粉末涂料。
3 施工工艺设备对废气污染物排放的影响
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喷涂工艺的差别会影响物料的利用率和污染物的排放量,目前工业生产中采用的喷涂工艺大致包括人工涂漆、人工喷涂、机械喷涂等几种方式。
人工涂刷效率低、漆膜质量不高,主要采用于小规模产品的表面装饰,喷涂则是目前涂装行业的主流,在自动化程度高的汽车涂装等行业主要采用自动喷漆工艺,而在部分机械制造业企业仍然采用人工喷涂工艺。
汽车智能防盗系统工艺不同,涂料的利用率有较大的差别。在汽车涂装企业多采用先进的涂装工艺,中涂、面漆以静电旋杯喷涂为主,由机械人主动仿形,出漆量及喷涂图形根据车身的位置调整到最佳状态,可使涂料利用率提高到90%以上,可大大减少涂料用量,从而减少有机溶剂对环境的污染。在进行喷涂过程中白车身涂漆面积、涂层厚度、涂料品种、涂装工艺等都会对排放量造成影响,关键是涂装工艺,直接影响涂料利用率,影响喷涂废气污染物的排放。
工业化生产中,喷涂一般在喷漆室进行,喷漆室一般由室体、土建基础、平板车、轨道、进风过滤系统、废气处理系统等组成。喷漆室一般采用上送风下抽风方式,能及时排走各个方向的漆雾,有利于减轻漆雾对操作人员呼吸体统的影响,并能从不同方向对工件进行
喷涂,部分汽车涂装企业采用机械手自动喷涂。喷漆室底设有过滤系统,初步过滤废气中的漆雾,减轻漆雾对有机废气处理系统的影响。
喷漆室的设计和自动化程度对涂料的利用率有影响,空气通过送风系统均压后,经过滤进入喷漆室,形成均匀一致的风速。对工件而言,为避免紊流及提高涂料的利用率,不需要太大的风速(0.2~0.3 m/s;而对操作人员与设备而言,则需要相对较大的风速(0.3~0.5 m/s)将漆雾迅速排除,以保障清洁的工作环境和人员的健康与安全。因此合理的设计和分配风速,可以提高喷涂效率,减少过喷漆雾的排放。目前有一些涂装设备采用分流隔板,造成两侧区域具有较高的风速,而中央的喷涂区有较低的风速,一方面保障操作人员的清洁环境,同时又能提高涂料的利用率,减少过喷漆雾的排放。
喷涂的主要器具是喷,喷喷射的漆雾一部分附着在涂装工件上,剩余部分以射流状反弹到空气中。喷技术性能的先进性是减少空气污染的积极因素,可以大大降低涂装作业过程中环境治理的负担。喷种类较多,技术差异较大,如空气喷、高压无气喷、混合喷、低压大容量喷等。老式喷附着率、利用率都很差,不仅影响喷涂质量,也加重了环境污染,如普通空气喷,喷出的漆雾中含有较多的压缩空气,回弹现象严重,涂
料利用率低,操作环境差,增加了喷涂废气的排放。目前先进的喷包括大容量低压喷,无气喷等,效率达到90%以上,物料流失率低,废气污染物的排放量减少。工艺技术和设备先进性是涂装行业清洁生产水平的一个重要指标,简陋的设备和落后的工艺,不但会增加资源、能源的消耗,同时也增加了废气污染物的产生和排放量,增大了处理设施的运行成本和污染物的排放浓度。新建喷漆室应禁止使用落后的、淘汰的工艺技术和设备,提高喷涂作业环节的清洁生产水平。

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