Химия и технология лакокрасочных покрытий

ЗАЩИТА ВОДНОЙ СРЕДЫ

При получении покрытий образуются разные загрязняющие вод­ную среду стоки. Наибольшее количество сточных вод образуется при подготовке поверхности металлов - щелочном обезжиривании, трав­лении, фосфатировании, оксидировании, пассивировании. Стоки воз­никают также при мокрой очистке загрязненного воздуха в распыли­тельных камерах, при нанесении красок электро - и хемоосаждением.

Отходящие от агрегатов подготовки поверхности сточные воды содержат различные загрязнения: кислоты, щелочи, заэмульгирован - ные масла, соединения хрома и др. Их количество колеблется в широ­ких пределах. Так, содержание щелочных солей в отработанных рас­творах агрегатов щелочного обезжиривания составляет 5-40, масел 0,1-1 г/л; растворы, сливаемые из ванн хроматирования, содержат до 8-10 г/л Сг6+ и 12-15 г/л Сг3+, а из ванн пассивирования - до 1 г/л

Сг6+. Много кислых загрязнений и солей имеют стоки ванн травле­ния, фосфатирования, бесхроматного оксидирования и промывки.

Сточные воды перед спуском в канализацию должны быть под­вергнуты очистке до допустимых норм, которые для ряда особо ток­сичных веществ (амины, Сг6+ и др.) не должны превышать 0,001- ОД мг/л. Нормы их сброса в водоемы хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения и предельнодопустимые концентра­ции указаны в Гигиеническом нормативе ГН 2.1.5.689-98.

Существует две категории водосброса: прямой и косвенный. Пер­вый допускает сброс сточных вод непосредственно в водоемы, вто­рой предусматривает их дополнительную очистку в очистных со­оружениях. Это, как правило, стоки, содержащие тяжелые металлы, а также механические взвеси, лимит по которым определяется от 0,01 до 3,0 мг/л.

При очистке проводятся также регенерация и возврат в произ­водство химических материалов и технической воды для уменьшения их потребления. В основе очистки сточных вод лежат процессы фильт­рования, ионного обмена, обратного осмоса и перевода химических веществ в физиологически безвредное (нейтральное) состояние.

Наиболее эффективный способ очистки щелочных обезжири­вающих составов от масляных загрязнений - ультрафильтрация с применением полимерных мембран (размер пор 2,5-10 нм). Схема этого процесса приведена на рис. 12.3. При прохождении эмульсии через такую мембрану (давление 0,3-1,0 МПа) образуется концентрат с содержанием масла 50-70 % и фильтрат, в котором концентрация масла не превышает 10 мг/л. Последний повторно используют в производстве или направляют на нейтрализацию. Нейтрализацию (до pH 9,0-9,5) проводят путем смешения щелочного потока с кис­лым. Выделившиеся при этом соли отделяют фильтрованием или отстаиванием, pH маточного раствора доводят до 6,5-8,5, после чего сливают его в канализацию. При отсутствии щелочных стоков кис­лые смеси нейтрализуют известью.

-*-Ё

5 Р

В очистное сооружение

Рис. 12.3. Схема регенерации обезжиривающих растворов ультрафильтрацией:

1 - магнитно-сетчатый фильтр;

2 - емкость для раствора; 3 - ультрафильтрационные блоки;

4 - емкость сбора ультрафильт­рата; 5 - насос

В ванну обезжиривания

Широко зарекомендовали себя установки регенерации обезжири­вающих растворов, известные под названием "Мойдодыр". Принци­пиальная схема установки приведена на рис. 12.4.

Загрязненный обезжиривающий раствор из агрегата струйной подготовки поверхности (или ванны) поступает на установку реге­нерации, где проходит через гидроциклон (для грубой очистки от механических загрязнений), тонкослойный полочный отстойник (для отделения масла и осаждения мелких взвешенных частиц) и двух­секционный фильтр (для окончательной очистки раствора). Очи­щенный раствор стекает в бак-сборник, где подогревается, и обратно поступает в агрегат для обезжиривания; масло стекает в маслосбор­ник и, по мере накопления, сливается и направляется на утилизацию или сжигается. Образующийся в сборнике раствора отстой (пульпа) сливается в шламосборник или, в случае необходимости, отправля­ется в общезаводские очистные сооружения.

Установки "Мойдодыр" имеют разную производительность по раствору - от 0,6 до 5,0 м3/ч. Они не только очищают растворы от масляных и других загрязнений, но и продлевают срок их жизни, например для составов типа КМ с 1-2 мес до 1 года. При этом требует­ся только корректирование ванны. Установки пригодны для очист­ки как щелочных, так и кислотных составов (типа КФА-8), применяе­мых для современного обезжиривания и аморфного фосфатирования. Обычно растворы, содержащие фосфат железа, легче поддаются очи­
стке, чем растворы с фосфатом цинка. В первом случае достаточно повысить уровень pH, например с 4 до 7, и такой раствор нередко допускается для слива в канализацию; растворы для кристаллическо­го фосфатирования требуют дополнительной очистки.

Если процесс обезжиривания проводят в ваннах, нередко приме­няют простейшие способы удаления масла с поверхности раствора после отстаивания при перерывах в работе: слив (при конструкции наклонной ванны), счерпывание, снятие пористым материалом (на поверхность укладывают мат из поролона).

Очистка сточных вод в установках обезжиривания упрощается, если применяют бесфосфатные составы на основе биоразлагающих - ся ПАВ, бесхроматных пассивирующих растворов или составов, не требующих после обработки поверхности промывки (состав "Фор - михром").

При комплексной подготовке поверхности, включающей опера­ции обезжиривания, кристаллического фосфатирования, хроматиро - вания, пассивирования, стоки на предприятиях обычно группируют на ряд потоков: кислый, щелочной, эмульсионный, поток, содержа­щий хромовые соединения, и т. д. Каждый из потоков подвергают соответствующей очистке - нейтрализации или регенерации полез­ных веществ.

На рис. 12.5 приведена последовательность операций по очистке сточных вод при такой подготовке поверхности (исключая хромсо­держащие стоки).

Отработанные растворы из агрегата химической подготовки по­верхности (АХПП) сливают в реактор-нейтрализатор, куда, в зави­симости от pH среды, вводят щелочной или кислотный агент до полной нейтрализации раствора. Далее подают флокулянт и после перемешивания образующуюся суспензию направляют в отстойник.

Отстоявшуюся суспензию фильт­руют, а раствор направляют на дополнительную очистку.

Хромсодержащие сточные во-

Ды освобождают от Сг6+ путем его

Рис. 12.5. Схема очистки сточных вод при комплексной подготовке поверх­ности:

1 - реактор-нейтрализатор; 2, 4 - баки - дозаторы щелочного и кислотного агентов; 3 - бак для раствора флоку­лянта; 5 - отстойник; 6 - механический фильтр; 7 - насос; 8 - блок дополни­тельной очистки
восстановления до Сг3+, для чего используют гидросульфит или ме­табисульфит натрия. Восстановление ведут при pH 2,0-2,5. Далее раствор нейтрализуют до pH 8,5-9,0, добавляют хлорид кальция для связывания фосфатов, вводят полимерный коагулянт и после от­стаивания суспензии осветленную жидкость сливают, а осадок от­фильтровывают.

Интересны установки подготовки поверхности, работающие по замкнутому циклу с полной регенерацией отработанных растворов. Например, регенерацию серной кислоты из травильных растворов осуществляют по следующей схеме. Отработанный раствор, обога­щенный сульфатом железа, обрабатывают хлороводородом. Обра­зующийся по реакции

Ре504 + 2НС1 -► РеС12 + Н2504

Хлорид железа(И) отделяют от серной кислоты центрифугированием и разлагают в обжиговой печи:

2РеС12 + 2НгО + 0,502 -► 4НС1 + Ре203.

Хлороводород вновь используется для обработки БеБО^ Ре203 является побочным продуктом, а регенерированная серная кислота возвращается в травильную ванну.

Очистка сточных вод, отходящих с установок нанесения лако­красочных материалов, основана преимущественно на принципах хемо - и электрокоагуляции и последующей ультрафильтрации. Наи­более широко используется прием, связанный с хемокоагуляцией и фильтрованием суспензий. Применяют как традиционные неоргани­ческие и органические коагулянты - сульфат алюминия, гидроксихло - рид алюминия, полиакриламид, так и специальные - соли магния, кальция, цинка, алюмокремниевый коагулянт АКФК, ЛКР-52-016 и др. Последние два типа коагулянтов пригодны для очистки воды от водоразбавляемых и воднодисперсионных красок. Оптимальная кон­центрация коагулянтов составляет 0,3-2,0 кг/м3 при содержании ла­кокрасочного материала в воде 0,8-3,5 г/л.

Способ коагуляции и последующего выделения краски в спе­циально оборудованной очистной установке позволяет достигать степени очистки воды, циркулирующей в гидрофильтрах распы­лительных камер, 80 % и более. В этом случае вода может не заме­няться в течение месяца и более, тогда как при локальном спосо­бе очистки содержимое ванн необходимо обновлять еженедельно или чаще. Очистные установки при распылительных камерах осо­бенно эффективны там, где налажена переработка отходов лако­красочных материалов, а объем циркулирующей воды превышает 1500 м3/ч.

Технический, экологический и экономический эффект достига­ется при очистке способом ультрафильтрации отработанных рас­творов ванн электроосаждения: в 2-3 раза уменьшается расход тех­нической и обессоленной воды на промывку, в 7-10 раз снижаются потери лакокрасочных материалов при окрашивании. Ультрафильт - рационные установки поэтому стали неотъемлемой частью всех ли­ний электроосаждения.