钢桶的涂装与环境保护(1)

——在第五届泛亚洲钢桶行业会议上的演讲论文

上海徐工涂料技术有限公司 徐国兴

涂料是一种应用广泛的精细化学品，涉及日常生活、国民经济及国防建设的各个部门，发展非常迅速，品种从仅具有装饰和保护功能的通用涂料，扩展到能改变被涂物表面各种性能的特种专用涂料。目前涂料品种达到了近千种，世界涂料年产量超过了 2000万吨。我们钢桶行业所使用的涂料发展也很快，从刚开始的使用金属通用涂料发展到了钢桶专用的具有各种功能的外涂和内涂涂料。每年的涂料用量也发展到了数千吨。

随着人们对环境保护意识的增强，世界各国先后制订了法规限制有机物的排放，促进涂料的生产和涂装朝着节省资源、节省能源、和无污染的方向发展。

一，钢桶涂装与环境保护的关系

对于环境的污染，涂料的涂装远比涂料的生产严重。试想一下，我们钢桶涂料的固体含量大多在50%以下（粉末涂料除外），PVF涂料的固体含量甚至只有24%左右，其余大部分都是在涂料固化成膜过程中跑向大气的有机挥发物，固体含量越低的涂料对大气的污染越严重。

其实对我们钢桶行业自己来说，谁也不愿意把花钱买来的涂料白白地让其飞向天空，变成污染环境的废料。降低对环境污染的同时，也降低了钢桶涂料的单耗。所以钢桶涂装与环境保护的关系，可以说是利则同利，害则同害的关系。

二，钢桶涂装对环境的污染

钢桶涂装中，前处理以及不同的涂料、不同的施工方法对环境造成的污染是不同的。

1，前处理对环境的污染

在前处理过程中，为了去除钢桶表面的油污和锈蚀，获得清洁的带有磷化膜的适于涂料涂装的表面，要产生大量的含有表面活性剂、酸、碱、盐、各种助剂和重金属离子的废水。仅前处理的每一个冲洗工序，平均每个钢桶所产生的废水量，就可高达30~50升。

2，不同的涂料对环境造成不同的污染

涂料对环境的污染主要表现为有机挥发物对大气的污染，而涂料的固体含量以及所含的有机挥发物就成了我们研究对环境污染的主要指标。

a，钢桶外涂料

国内钢桶用量最多的外涂料是氨基烘漆，其次为酚醛调和漆或酚醛磁漆、醇酸磁漆和硝基漆，还有部分桶厂使用粉末涂料。
国内生产的氨基烘漆的固体含量平均在45%左右，X-516钢桶专用烘漆固体含量在48%左右，它们的主要有机挥发物为甲苯、二甲苯、丁醇等，相对来说X-516烘漆的含苯量较低。

酚醛调和漆的固体含量较高，一般在60%以上，它的有机挥发物主要是苯类及200号溶剂汽油。

醇酸磁漆的固体含量平均在45%以上，它的主要有机挥发物是二甲苯和200号溶剂汽油。

硝基漆看似很稠，粘度很高，但它的固体含量并不高，可用于钢桶上的硝基漆有三种，一般固体含量在30~40%之间，它们的主要有机挥发物是醋酸酯、酮、丁醇以及苯类。由于它们在使用过程中需要比其他任何油漆掺入更多的稀释剂，所以硝基漆在施工过程中，对环境的污染相对于其它钢桶外涂料是最大的。

对环境污染最小的要属粉末涂料，它是100 %的固体，最后烘烤时挥发进入大气的只是树脂以及助剂在高温下分解时的少量产物。

b ，钢桶内涂料

现在国内钢桶行业大量使用的主要为三大类，就是环氧类、 PVF类和酚醛类。

环氧类涂料是最早使用、也是性价比最好的国内外钢桶行业普遍使用至今的传统涂料。国内生产的环氧类涂料其固体含量在 36 %左右，有机挥发物主要为二甲苯、环己酮、醇类和酯类；X-622钢桶专用的环氧内涂料固体含量在 40 %左右，其有机挥发物已经不含二甲苯。

PVF涂料的粘度要比其它涂料大很多，其实它的固体含量只有 24 %左右。有机挥发物主要为邻苯二甲酸二甲酯、碳酸丙烯酯等。

酚醛类钢桶内涂料目前只有X-362型的，其粘度看上去非常低，只有 20秒左右（涂-4杯 25℃），但它的固体含量却也达到 40 %左右，主要有机挥发物是酮醇类。

还有，钢桶内涂和外涂都可使用的、近年来我国钢桶专用涂料中的唯一专利产品、双组分常温快干型的X-891涂料（分为电镀锌钢桶防氧化增光透明外涂料、钢桶表面烘漆防腐防起皮防脱漆透明增光涂料、开口钢桶内涂三防增光透明镜面涂料、各色钢桶内涂防腐涂料等）的用量也增长较快，这种涂料的固体含量在 40 %左右，有机挥发物主要为醋酸酯类。

3，不同施工方法对环境的不同影响

前文已说过，对于环境的污染，特别是对大气的污染，涂料施工远比涂料生产严重。在施工过程中，占溶剂型涂料总重量 50％以上的有机溶剂要全部挥发。而涂料生产中所使用的溶剂在大气中的排放量，还不足涂料生产使用溶剂量的 0.25％。涂料生产虽然也产生废物，但全部废物的总量，不超过涂料生产量的 3％。

在涂料施工过程中，根据不同的施工方法，但就涂料的损耗就可占涂料使用量的20～80％。在工业比较集中的地区，涂料施工过程中有机挥发物，高达占这个地区碳氢化合物排出总量的 27％以上。

我国钢桶行业目前主要的涂装方法有人工刷涂、空气喷涂、高压无气喷涂、静电喷涂、旋杯甩涂等。其中施工时飞散漆雾最少甚至无飞散漆雾的涂装方法要算静电喷涂和人工刷涂，施工时漆雾飞散最大的是空气喷涂。空气喷涂后，最终在钢桶表面形成涂膜的涂料量只占最初施工用涂料总量的 30 %以下，而单是跑到大气中的有机挥发物就占到 50 %以上，其余的 20 %左右的涂料不是被有机挥发物以漆雾形式带入大气，就是以废渣形式给环境带来污染。

三，涂装污染的处理

钢桶涂装过程中的污染物主要以三种形式存在，就是废水、废气和废渣。

1，废水的处理

钢桶行业废水的来源主要来自两个方面，即在钢桶前处理过程中产生的废水及喷漆房水帘产生的废水。而前处理过程中产生的废水是钢桶涂装废水产生的主要来源。目前主要的废水处理方法有物理处理法、化学处理法和生物处理法。

其中物理处理法可分为沉淀法（利用重力或离心力将沉淀物分离）、过滤法（用滤布或滤纸将悬浮物从废水中分离）、燃烧法（将废水浓缩干燥后燃烧）、吸附法（用多孔活性物质吸附）、气浮法（利用气泡和废水中的微粒黏附，使其上浮分离）、膜分离法（用超滤、反渗透方法分离废水）。

化学方法可分为中和法（用酸、碱中和处理）、氧化还原法（用亚硫酸钠、空气、氯化物等使离子氧化还原）、混凝法（用混凝剂使悬浮物沉淀分离）、离子交换法（用离子交换树脂进行离子交换来处理含有重金属离子的废水）。

生物处理法有生物滤池法（利用生物滤料表面的生物膜吸附氧化有机物）和活性污泥法（利用含有微生物的活性污泥氧化分解有机物）。

典型实用的废水处理工艺如下：

我国大多数桶厂的前处理主要是去油和磷化，而去油方法目前主要用的是化学去油；磷化液目前主要用的是铁锰系磷化。并且大多数桶厂使用的去油液和磷化液都是补加型的（使用过程中不更换新液而只是补加），所以钢桶涂装的前处理废水主要是含有油污和含有表面活性剂、氢氧化钠、磷酸三钠、碳酸钠、硅酸钠等以及各类助剂的偏碱性去油液冲淋废水，和含有磷酸、磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐、重金属离子等以及各类助剂等的偏酸性磷化液冲淋废水。对于目前状况下的国内钢桶行业来说，最简单的方法就是设置沉淀槽，根据不同类型的前处理液在沉淀槽中加入明矾或聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺等凝聚剂使其分层沉淀，然后将上层清液的PH值调整到6~9再进行稀释排放（一般情况下，钢桶前处理液的冲淋废水经凝聚分离再经稀释后，它的 COD和 BOD指标均可达到排放要求），而将沉淀物交由环保部门处理。

在喷涂过程中产生的废水，则主要是在喷涂过程中为了捕捉漆雾而设置的水幕所产生的废水。这类废水的处理只需在水池中加入凝聚剂就可使水循环使用。而分离出的凝聚物则可通过环保部门处理。