鋼桶的涂裝與環境保護(1)

——在第五屆泛亞洲鋼桶行業會議上的演講論文

上海徐工涂料技術有限公司 徐國興

涂料是一種應用廣泛的精細化學品，涉及日常生活、國民經濟及國防建設的各個部門，發展非常迅速，品種從僅具有裝飾和保護功能的通用涂料，擴展到能改變被涂物表面各種性能的特種專用涂料。目前涂料品種達到了近千種，世界涂料年產量超過了 2000萬噸。我們鋼桶行業所使用的涂料發展也很快，從剛開始的使用金屬通用涂料發展到了鋼桶專用的具有各種功能的外涂和內涂涂料。每年的涂料用量也發展到了數千噸。

隨著人們對環境保護意識的增強，世界各國先后制訂了法規限制有機物的排放，促進涂料的生產和涂裝朝著節省資源、節省能源、和無污染的方向發展。

一，鋼桶涂裝與環境保護的關系

對于環境的污染，涂料的涂裝遠比涂料的生產嚴重。試想一下，我們鋼桶涂料的固體含量大多在50%以下（粉末涂料除外），PVF涂料的固體含量甚至只有24%左右，其余大部分都是在涂料固化成膜過程中跑向大氣的有機揮發物，固體含量越低的涂料對大氣的污染越嚴重。

其實對我們鋼桶行業自己來說，誰也不愿意把花錢買來的涂料白白地讓其飛向天空，變成污染環境的廢料。降低對環境污染的同時，也降低了鋼桶涂料的單耗。所以鋼桶涂裝與環境保護的關系，可以說是利則同利，害則同害的關系。

二，鋼桶涂裝對環境的污染

鋼桶涂裝中，前處理以及不同的涂料、不同的施工方法對環境造成的污染是不同的。

1，前處理對環境的污染

在前處理過程中，為了去除鋼桶表面的油污和銹蝕，獲得清潔的帶有磷化膜的適于涂料涂裝的表面，要產生大量的含有表面活性劑、酸、堿、鹽、各種助劑和重金屬離子的廢水。僅前處理的每一個沖洗工序，平均每個鋼桶所產生的廢水量，就可高達30~50升。

2，不同的涂料對環境造成不同的污染

涂料對環境的污染主要表現為有機揮發物對大氣的污染，而涂料的固體含量以及所含的有機揮發物就成了我們研究對環境污染的主要指標。

a，鋼桶外涂料

國內鋼桶用量最多的外涂料是氨基烘漆，其次為酚醛調和漆或酚醛磁漆、醇酸磁漆和硝基漆，還有部分桶廠使用粉末涂料。
國內生產的氨基烘漆的固體含量平均在45%左右，X-516鋼桶專用烘漆固體含量在48%左右，它們的主要有機揮發物為甲苯、二甲苯、丁醇等，相對來說X-516烘漆的含苯量較低。

酚醛調和漆的固體含量較高，一般在60%以上，它的有機揮發物主要是苯類及200號溶劑汽油。

醇酸磁漆的固體含量平均在45%以上，它的主要有機揮發物是二甲苯和200號溶劑汽油。

硝基漆看似很稠，粘度很高，但它的固體含量并不高，可用于鋼桶上的硝基漆有三種，一般固體含量在30~40%之間，它們的主要有機揮發物是醋酸酯、酮、丁醇以及苯類。由于它們在使用過程中需要比其他任何油漆摻入更多的稀釋劑，所以硝基漆在施工過程中，對環境的污染相對于其它鋼桶外涂料是最大的。

對環境污染最小的要屬粉末涂料，它是100 %的固體，最后烘烤時揮發進入大氣的只是樹脂以及助劑在高溫下分解時的少量產物。

b ，鋼桶內涂料

現在國內鋼桶行業大量使用的主要為三大類，就是環氧類、 PVF類和酚醛類。

環氧類涂料是最早使用、也是性價比最好的國內外鋼桶行業普遍使用至今的傳統涂料。國內生產的環氧類涂料其固體含量在 36 %左右，有機揮發物主要為二甲苯、環己酮、醇類和酯類；X-622鋼桶專用的環氧內涂料固體含量在 40 %左右，其有機揮發物已經不含二甲苯。

PVF涂料的粘度要比其它涂料大很多，其實它的固體含量只有 24 %左右。有機揮發物主要為鄰苯二甲酸二甲酯、碳酸丙烯酯等。

酚醛類鋼桶內涂料目前只有X-362型的，其粘度看上去非常低，只有 20秒左右（涂-4杯 25℃），但它的固體含量卻也達到 40 %左右，主要有機揮發物是酮醇類。

還有，鋼桶內涂和外涂都可使用的、近年來我國鋼桶專用涂料中的唯一專利產品、雙組分常溫快干型的X-891涂料（分為電鍍鋅鋼桶防氧化增光透明外涂料、鋼桶表面烘漆防腐防起皮防脫漆透明增光涂料、開口鋼桶內涂三防增光透明鏡面涂料、各色鋼桶內涂防腐涂料等）的用量也增長較快，這種涂料的固體含量在 40 %左右，有機揮發物主要為醋酸酯類。

3，不同施工方法對環境的不同影響

前文已說過，對于環境的污染，特別是對大氣的污染，涂料施工遠比涂料生產嚴重。在施工過程中，占溶劑型涂料總重量 50％以上的有機溶劑要全部揮發。而涂料生產中所使用的溶劑在大氣中的排放量，還不足涂料生產使用溶劑量的 0.25％。涂料生產雖然也產生廢物，但全部廢物的總量，不超過涂料生產量的 3％。

在涂料施工過程中，根據不同的施工方法，但就涂料的損耗就可占涂料使用量的20～80％。在工業比較集中的地區，涂料施工過程中有機揮發物，高達占這個地區碳氫化合物排出總量的 27％以上。

我國鋼桶行業目前主要的涂裝方法有人工刷涂、空氣噴涂、高壓無氣噴涂、靜電噴涂、旋杯甩涂等。其中施工時飛散漆霧最少甚至無飛散漆霧的涂裝方法要算靜電噴涂和人工刷涂，施工時漆霧飛散最大的是空氣噴涂。空氣噴涂后，最終在鋼桶表面形成涂膜的涂料量只占最初施工用涂料總量的 30 %以下，而單是跑到大氣中的有機揮發物就占到 50 %以上，其余的 20 %左右的涂料不是被有機揮發物以漆霧形式帶入大氣，就是以廢渣形式給環境帶來污染。

三，涂裝污染的處理

鋼桶涂裝過程中的污染物主要以三種形式存在，就是廢水、廢氣和廢渣。

1，廢水的處理

鋼桶行業廢水的來源主要來自兩個方面，即在鋼桶前處理過程中產生的廢水及噴漆房水簾產生的廢水。而前處理過程中產生的廢水是鋼桶涂裝廢水產生的主要來源。目前主要的廢水處理方法有物理處理法、化學處理法和生物處理法。

其中物理處理法可分為沉淀法（利用重力或離心力將沉淀物分離）、過濾法（用濾布或濾紙將懸浮物從廢水中分離）、燃燒法（將廢水濃縮干燥后燃燒）、吸附法（用多孔活性物質吸附）、氣浮法（利用氣泡和廢水中的微粒黏附，使其上浮分離）、膜分離法（用超濾、反滲透方法分離廢水）。

化學方法可分為中和法（用酸、堿中和處理）、氧化還原法（用亞硫酸鈉、空氣、氯化物等使離子氧化還原）、混凝法（用混凝劑使懸浮物沉淀分離）、離子交換法（用離子交換樹脂進行離子交換來處理含有重金屬離子的廢水）。

生物處理法有生物濾池法（利用生物濾料表面的生物膜吸附氧化有機物）和活性污泥法（利用含有微生物的活性污泥氧化分解有機物）。

典型實用的廢水處理工藝如下：

我國大多數桶廠的前處理主要是去油和磷化，而去油方法目前主要用的是化學去油；磷化液目前主要用的是鐵錳系磷化。并且大多數桶廠使用的去油液和磷化液都是補加型的（使用過程中不更換新液而只是補加），所以鋼桶涂裝的前處理廢水主要是含有油污和含有表面活性劑、氫氧化鈉、磷酸三鈉、碳酸鈉、硅酸鈉等以及各類助劑的偏堿性去油液沖淋廢水，和含有磷酸、磷酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、鉬酸鹽、重金屬離子等以及各類助劑等的偏酸性磷化液沖淋廢水。對于目前狀況下的國內鋼桶行業來說，最簡單的方法就是設置沉淀槽，根據不同類型的前處理液在沉淀槽中加入明礬或聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、聚丙烯酰胺等凝聚劑使其分層沉淀，然后將上層清液的PH值調整到6~9再進行稀釋排放（一般情況下，鋼桶前處理液的沖淋廢水經凝聚分離再經稀釋后，它的 COD和 BOD指標均可達到排放要求），而將沉淀物交由環保部門處理。

在噴涂過程中產生的廢水，則主要是在噴涂過程中為了捕捉漆霧而設置的水幕所產生的廢水。這類廢水的處理只需在水池中加入凝聚劑就可使水循環使用。而分離出的凝聚物則可通過環保部門處理。