Aquaguard水性漆在集装箱生产应用中零VOC排放的控制

Aquaguard™水性漆在集装箱生产应用中零VOC排放的控制

 
作者：尹学柱

 

作者单位：开平霍尼韦尔工业聚合物有限公司
广东开平，529300

摘要：美国威士伯公司在涂层领域有超过200年的研发经验，其开发的Aquaguard™水性涂料是当前唯一成功实现商业应用的水性涂料产品，于2015年与丹麦马士基公司合作在其东莞生产基地开始正式量产采用Aquaguard™产品的集装箱产品，这也是全球首家完全采用水性涂料进行生产的厂家。本文研究了该项目中少量有机溶剂的流动方向，并创造性地解决了排放控制问题，实现了VOC的零排放。
 
关键词：水性涂料、有机溶剂、VOC排放控制、AHU、超滤膜
 
图一、工业涂料对比：

威士伯公司是常规工业用水性涂料的技术领先者，其有机物含量小于2%，远低于业内号称为水性涂料的假水性产品（见图一、工业涂料对比），非常环保。但由于水性漆对施工要求高，而且成本也高于一般油性漆，一直没有得到广泛的应用。丹麦马士基公司有很高的社会责任感，与威士伯公司就采用水性漆进行集装箱生产进行了长期的可行性研究，并于2015年，在其东莞生产基地开始正式量产采用Aquaguard™产品的集装箱产品，这也是全球首家完全采用水性涂料进行生产的厂家。
涂层体系的变更是一项非常复杂的系统工程，特别是采用新的水性涂料替代溶剂型涂料产品，在材料存放、施工工艺、设备调整、VOC排放控制、成本变动等各个方面都要重新做出完整的规划，对于一家传统的商业公司而言是极具挑战的。执行此类项目常常需要涉及新方法、新设备、新材料等新的领域，因此除了本行业的知识和经验外，还需要具有广泛的工程技术知识，才能使有限的资源发挥最大的效能。
水性涂料施工要比有机溶剂型的安全的多，易燃易爆的风险极低。但由于Aquaguard™产品仍含有2%左右的有机溶剂，在生产安全控制方面仍无法降低要求。而且为了达到零VOC排放，必须对这些有机溶剂的流向进行研究并制定方法加以控制。
图二、水性涂料烘干循环管路示意图：

图二的烘干循环管线示意图描绘了经AHU除湿加热的干风从底部及两侧送入干燥室，吹拂过喷涂了水性漆的集装箱内外表面，带走其挥发出的水分，再从顶部回风管送回AHU的回风室，形成干风循环回路。涂料中少量的有机溶剂与水分同时挥发并被回风送回AHU，经过除湿器时形成冷凝液流入集液池中。
这些冷凝液的处理是生产中遇到的新问题，由于含有有机溶剂，不能直接排放，而且其中有机物含量又非常低，完全没有回收价值。面都每天不断累积的大量待处理废水十分令人头痛。
那么有没有什么方法可以经济高效地分离这种浓度极低的有机溶剂呢？答案当然是肯定的，由于有机溶剂的分子量远大于水，可以通过超滤膜材料进行过滤分离。超滤膜是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.01微米以下的微孔过滤膜。在膜的一侧施以适当压力，就能筛出小于孔径的溶质分子，在水处理行业有比较广泛的应用。
为此，我们与广东省涂料协会合作，专门设计了一套处理量为每小时500升的冷凝液处理方案，其工艺路线如下图：
图三、冷凝液超滤膜净化回收系统：

图四、超滤膜电子显微照片：

经过试运行，新的系统能够有效去除冷凝液中的有机溶剂70%以上，经检测，处理后的废水能完全满足GB 8978《污水综合排放标准》的要求，大大降低了对水土环境的危害，同时也降低了废弃物处理成本。这一项工艺改进极大地推进了项目验收的进程，为水性涂料如期量产扫除了障碍。
近年来随着工业化进程大力发展，大气质量每况愈下，部分地区已严重到形成气象灾害的程度，而溶剂型油漆涂料生产施工过程中排放的大量有机溶剂是大气污染的重要来源之一，因此亟待全行业迅速向水性涂料转换，马士基集装箱生产成功转用Aquaguard™水性涂料具有极强的示范作用，为保护大气环境，推动可持续发展迈出了坚定的一步。