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漆雾凝聚剂的应用原理分析


1粗略了解漆雾凝聚剂

在涂装作业过程中,涂料的涂着率只有40~60%,一半以上的油漆飞溅到空气中形成过喷漆雾,严重污染周围的空气和环境。为有效地保护环境,清洁施工场地,涂装行业中,通常采用湿式喷漆室的循环水系统来捕捉过喷的漆雾[1]。为了维持喷漆室性能,改善涂装作业环境,使净化系统能正常运行,循环水中必须加入并维持少量化学物质,俗称漆雾凝聚剂[2]。它能与被水捕捉的油漆粒子接触,进而与之反应并使之脱稳、失粘,聚集为具有一定粒度的絮凝体,称为漆渣,与水分离,使水循环能长周期的使用。漆雾凝聚剂主要有强碱分散型、凝聚吸附型、水性漆雾凝聚型等种类[3-5],上述类型的产品主要通过以下方式使油漆失粘、絮凝:使漆雾皂化,消除其粘性,生成一种不溶于水的碱皂物质,分散在水中;中和漆雾外层电荷的同时使漆雾凝聚,凝聚粒子之间通过相互碰撞而粘结成絮块,再由高分子絮凝剂吸附架桥结合成更大的絮凝物[6]。

漆雾凝聚剂在现场使用的效果往往受到很多因素的制约,需要在长期应用观察的基础上具体问题具体分析,逐步解决。这就要对漆雾凝聚剂的相关技术背景、使用环境及流程等有充分的了解。

2如何正确判断漆雾凝聚剂效果

漆雾凝聚剂效果一般从渣、水、泡沫、气味等几个方面判断。

(1)漆渣:粘性应尽量小,综合外观评级至少为3~4级(漆渣为颗粒状或细沙状)。

(2)水:在Eisenmann旁流除渣装置中,除渣前及投加B剂之前应为油漆高度分散的浊水,加入B剂除渣后的水应尽量清,水质评级中至少为3级(略浊)。

(3)泡沫:水池中泡沫的高度应适当,不得明显高于同条件下只含药剂的水所产生的泡沫高度。泡沫过高,说明漆、水分离效果不佳。

(4)气味:规定的运行时间内,不应产生明显的不愉快气味,气味表明水系统存在霉变、细菌等微生物危害,也可能是漆、水分离不佳引起的,但漆雾凝聚剂的使用不会产生刺激性的气味,大多数漆雾凝聚剂中都加入抑菌剂。

3影响漆雾凝聚剂作用效果的因素

(1)漆的种类。虽然目前尚未找到树脂类型与使用效果的相关性,但已经知道,漆雾凝聚剂对树脂的极性存在感受性。不同极性的油漆应分别采用不同极性、亲水性的漆雾凝聚剂。

(2)PH值或碱度。已经知道,适当的碱度或pH值有助于油漆的失粘。pH值过高,油漆被过破坏为稳定的粒子分散于水中难以絮凝,过低则无法完全破坏。一般控制在9.0,循环水的运行中控制非常重要。

(3)喷漆房工艺及漆渣后处理工艺。常用的喷漆房工艺主要有水洗式、水帘式、水帘-水洗式、水旋式、文丘里式等几种类型,常用的除渣方式主要有刮板式、离心式等,喷漆房工艺,循环水流量、流速、除渣方式等都会影响使用效果。

(4)水化学因素。水中的杂质,如硬度,会影响油漆分散粒子的大小,从而影响失粘,所以硬度应尽量小。喷漆过程中引入的杂质,如溶剂尤其是非极性溶剂,能明显降低水对漆雾的吸收能力。

(5)漆雾凝聚剂投加量及投加方式。投加过小,凝聚效果不理想,过大则有分散作用,不产生凝聚。不同的喷漆房油漆吸收工艺要求不同的最佳投加方式,需要在实际运用中摸索确定。

(6)微生物因素。循环水中有机物浓度很高,循环水的运行条件又适于微生物繁殖生长,如不小心控制,微生物的滋生对漆雾凝聚剂的使用效果有负面影响。气温高时应定期投加杀菌或抑菌剂。

对漆雾凝聚剂使用效果的影响往往是上述因素综合作用的结果,因此显得错综复杂,难以得出准确的结论。所有因素中,药剂的投加量、pH值或碱度是最重要的因素,现场调试一般围绕这两个因素展开。

4系统的调试与调节应注意的问题

用户水系统的软硬件设置一定、采用的药剂品种一定时,漆雾凝聚剂处理的效果主要取决于药剂的投加量、A剂、B剂投加量是否协调及pH值的控制是否得当。系统发生异常时,也往往与这几个因素有关,当系统异常时,应作如下的观察验证和调整:

(1)检查水的pH值,核对是否符合根据试验确定的投加工艺。pH值的调整。一般是从低pH值向上提高,从高到低方向调整一般不采用。pH值从低调到高,吸附的絮凝剂逐步从不利于架桥的蜷缩构像,转变为有利于架桥的伸展构像;但pH值反方向的调整时,构像不可逆转。

(2)检查投加量。计量泵投加的现场,检查计量泵度数,换算班或日投加量,并检查换算结果是否与实际药剂消耗量相符。表观日投加量计算方法为:日投加量(kg)=24×计量泵标明的流量(LPH)×单位冲程(Stroke)×泵出量百分数(%)×速度或频率百分数(%),手动添加的现场,检查当日各种药剂投加总量、剩余药剂量,确定各投加参数是否合理。

(3)漆渣发粘。可能是A剂投加量不足、pH值未达到控制要求,可增加投加量或提高pH值或同时提高。值得注意的是,B剂投加过量时也可引起漆渣发粘、结团,粘附于系统中某个部位。出现此类情况时,应检查B剂投入量是否严重失常,如是,立即更正。在计量泵上增加A剂投加量时应小幅度逐步调整,不可一次增加太多。一般固定Stroke不变,逐步改变速度或频率。

(4)调整后,密切观察2小时以上,如有明显改善,说明调整有效,可视情况进一步调整或固定此投加量。否则,继续调整、观察,直至改善。如调整未能奏效,则从其他途径调整,包括投加位置的改变。更换药剂配方是最后的选择,但在初次使用时,出于对实验室小试确定的配方验证和确认目的,更换药剂配方也是调整的重要内容。

(5)水质问题。水质不好时,一般归结为絮凝剂不足、过量或品种选择不当,但不排除漆雾分散、破坏的原因。良好的水质需要一定时间的静置,水系统设计不当或操作不合理,存在较大扰流时,水一直得不到澄清。可取处理后的循环水,加入絮凝剂试验观察,确定絮凝剂是否过量或不足,长期未换的水,可稀释一倍或数倍后试验。

5循环水泡沫增加应如何处理

循环水的泡沫代表了由带入水中的油漆、加入水中的药剂等引起的水的表面性质的改变。泡沫一般不会对水的循环和设备产生不良影响,而且适当的泡沫对漆雾凝聚处理是有帮助的,有些漆雾凝聚剂配方中专门加入发泡剂帮助漆渣上浮。另外,漆雾凝聚处理效果好,漆、水分离彻底的系统不会产生大量泡沫。反之,漆、水分离效果不好,会引起泡沫增加。pH过高也会产生泡沫,而且,碱性条件是起泡、稳泡的有利条件。过多的泡沫不仅影响工作现场美观,也会带来一些问题。有些自动控制水位的系统会因泡沫过高产生伪信号而发生连锁停机,引起停产事故。水性漆系统更容易出现泡沫问题。

6如何初步选择较为合适的漆雾凝聚剂类型

选择漆雾凝聚剂首先要考虑油漆中树脂的极性。如丙烯酸、醇酸树脂,因其极性小,疏水性强,水难以渗入涂料中,黏性大,应选用极性强,亲水性好的漆雾凝聚剂,如含有三聚氰胺高分子胶体为基础的漆雾凝聚剂较合适。而聚酯或聚氨酯这些非极性的涂料,则宜选硅酸盐系列的漆雾凝聚剂,它可使涂料及溶剂不可逆地被硅酸盐吸附,包裹形成一层硅酸盐层,凝聚力强,处理效果好[7]。

喷漆室的类型、除渣设备的种类也是值得考虑的因素。文丘里式喷漆室中漆雾处理效果比水帘式更好,机械式连续出渣装置对油漆的失粘要求比手动除渣、刮渣装置高。具体的选择要综合考虑实验室小试、小型模拟试验的结果,以及喷漆室的类型、除渣设备的种类。

7结语

漆雾凝聚剂的应用效果,关系到喷涂车间设备是否能良好运作、喷漆室循环水是否能够长周期的运行等一些系列问题。由于影响漆雾凝聚剂应用效果的因素很多,因此在对循环水进行处理过程中需要深入了解喷漆室运行的基本情况和参数,包括现用油漆品牌、种类,每日喷漆量及构成、当日药剂量及构成,以及油漆失粘评级、漆渣大小、感官漆渣上浮率、水质评级、循环水pH、泡沫状况以及所用设备等,并结合当时现场的实际状况,才能找到合适的解决方案。


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