Особенности использования лакокрасочных материалов и оценка их экологичности

План

ВВЕДЕНИЕ

1. Особенности использования лакокрасочных материалов и оценка их экологичности
2. Влияние лакокрасочных производств на окружающую среду.
1.   Источники образования сточных вод, их количество и характеристика
2. Методы очистки сточных вод.

 

3.   Производства минеральных пигментов.

 

1. Источники образования сточных вод, их количество и характеристика
2. Методы очистки сточных вод

 

4. Требования к качеству воды.

 

1. Характеристика сточных вод.
5. Классификация процессов и аппаратов для очистки газовых выбросов от органических  растворителей
1. Абсорбционная очистка газов от органических растворителей
2. Адсорбционная очистка газов от органических растворителей
3. Термическая обработка газовых выбросов от органических растворителей

ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время на прилавках магазинов можно увидеть изобилие лакокрасочных изделий во всевозможных упаковках и самого разнообразного назначения. Уже практически не осталось таких поверхностей, для которых нельзя было бы подобрать определенный тип и марку лака и краски. Давайте попытаемся разобраться, что же представляют собой лакокрасочные материалы и чем они опасны для окружающей среды.

Лакокрасочные материалы составляют довольно широкий круг материалов, используемых в практике. Это и эмали, и растворители, и грунтовки. Самую большую опасность для окружающей среды представляют растворители.

Токсичными промышленными отходами (ТПО) называется смесь физиологически активных веществ, образующихся в процессе технологического цикла в производстве, и обладающих выраженным токсическим эффектом . Если принять общее количество промышленных отходов за 100 %, то отходы химической промышленности и других отраслей, обладающие токсическими свойствами, составляют от 10 до 20 %.

Одним из весьма распространенных и опасных для здоровья человека видов ТПО являются лакокрасочные материалы (ЛКМ). Они образуются в результате производственной деятельности и при потреблении в быту. Обычно отходами производства считаются остатки сырья, материалов или полуфабрикатов, образовавшиеся при изготовлении продукции, а также продукты физико-химической или механической переработки сырья. Практически все эти виды остатков и отходов характерны для производства ЛКМ. Однако не меньшее значение в их формировании имеет нанесение грунтов, красок и лаков, а также вспомогательных материалов на производстве и в быту, что дает право относить этот вид отходов и к категории бытовых. Последнее обстоятельство, как и относительно высокий коэффициент образования ТПО в лакокрасочной промышленности и производстве окрасочных работ, ведет к повышению степени риска воздействия данного вида отходов на здоровье работающих и населения, а также вероятного загрязнения ими окружающей среды.

Газовые выбросы производства растворителей представляют собой смесь разнообразного качественного и количественного состава в зависимости от марочного ассортимента и целевого назначения выпускаемого продукта. Получение растворителей общего назначения сопровождается выбросом в атмосферу винилацетата, метанола, метилацетата и ацетальдегида.

Цель работы заключалась в том, чтобы рассмотреть влияние производства лакокрасочных материалов на окружающую среду и здоровье человека, а также найти пути решения  проблем, связанных с негативным воздействием производства на экологическую ситуацию в целом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Особенности использования лакокрасочных материалов и оценка их экологичности.

Лакокрасочные материалы наносят на конструкции и части зданий с целью получения покрытий, которые повышают архитектурно-художественную выразительность зданий, улучшают санитарно-гигиенические условия эксплуатации помещений, обеспечивают защиту конструкций от гниения, коррозии и загорания.

В зависимости от назначения зданий и сооружений, а также от требований, которые относятся к отделке, окрашивание бывает:

• простым, которое используется для складских, вспомогательных и временных зданий;
• улучшенным, предназначенным для отделки жилищных, гражданских и промышленных зданий и сооружений;
• высококачественным, которое используется при отделке помещений в общественных помещениях (театрах, клубах, вокзалах, больницах, гостиницах и тому подобное).

 Процесс получения  лакокрасочного покрытия содержит  такие последовательно выполняемые операции:

• подготовку поверхности,
• грунтовки,
• шпатлевки,
• шлифования,
• окрашивания.

Причем необходимо учитывать совместимость основы и покрытия, что наносится. Известно, что внешний вид и долговечность покрытия зависят на 60% от подготовки поверхности, на 10...15% - от сдерживания технологических норм при выполнении окрашивания, на 25...30% - от качества краски.

Подготовка поверхности перед окрашиванием имеет большое значение для получения высококачественного покрытия и обеспечения длительного срока его эксплуатации. Подготовка поверхности предусматривает ее очистку от продуктов коррозии, старой краски, пыли, жировых и других загрязнений. Способы подготовки поверхности разделяют на три группы:

• механические,
• термические,
• химические.

 К механическим способам  очистки относят: очистка инструментом  (щетки, шлифовальные машины) или с помощью песка, дроби, смеси песка, воды и тому подобное. Применяя эти способы, можно получить хорошо очищенную поверхность с равномерной шероховатостью, которая повышает адгезийные свойства лакокрасочной пленки.

К химическим способам очистки поверхности относят обезжиривание поверхности, которое осуществляется с помощью щелочных моющих средств или активных растворителей в зависимости от типа загрязнения.

Термический способ применяется в основном для очистки металлической поверхности от ржавчины и окалины с использованием пламени кислородно-ацетиленовой горелки.

После очистки поверхности основы необходимо проверить ее влажность: для откосного окрашивания влажность не должна превышать 8%. Если основой является (бетон, то желательно начинать окрашивание не раньше, чем после одного сезона отопления. Последующий технологический цикл содержит укрепляющее грунование, финишное выравнивание поверхности, обеспыливание, а если необходимо, обезжиривание, а затем шпатлевка (для выравнивания цвета и повышения адгезии покрытия краски к подкладке).

Грунтовка является первой операцией после подготовки поверхности. Грунтующий слой позволяет укрепить саму основу, существенно увеличить срок эксплуатации покрытия в результате создания крепкой связи между поверхностью основы и следующими и лакокрасочными слоями, обеспечивает равномерное импрегнирование (всасываемость) краски.

Шпатлевка осуществляется с целью выравнивания поверхности. Шпатлевку наносят слоями (не более трех). Каждый слой шпатлевки нужно высушивать для предотвращения трещинообразований и снижения защитных свойств покрытия. Затвердевшую шпатлевку шлифуют специальными шлифовальными дисками.

Шлифование необходимо для выравнивания поверхности и улучшения адгезии между слоями покрытия.

При выборе краски необходимо учитывать ее совместимость с материалом основы, в том числе подобие значений рН. Нанесение лакокрасочных покрытий может осуществляться разными методами, в том числе погружением, наливом, струйным обливанием, електроосаждением, псевдоразжижением, пневматическим, безвоздушным или электростатическим распылением с помощью разных устройств.

Пневматическая распыленность (с помощью пистолета) позволяет использовать быстросохнущие краски и красить со скоростью 30 м²/год, создавая тонкослойное декоративное покрытие. Однако при применении этого способа отмечается высокая эмиссия паров растворителей, увеличивается затрата краски, осложняется использование вязких красок, загрязняется окружающая среда. Необходимость ограничения эмиссии растворителей в атмосферу содействовала развитию гидродинамической технологии окрашивания, то есть безвоздушной распыленности, что предусматривает крестовидное нанесение покрытия пистолетом. Это достаточно сложный процесс, который требует высокой квалификации оператора.

Высокая мощность гидродинамического окрашивания (200...400 м²/год) является эффективной при покрытии больших поверхностей. Сушка нанесенного покрытия может быть естественной и искусственной (горячей, радиационной, фотохимической).

Разрушение лакокрасочных покрытий может происходить в результате невыполнения правила совместимости, непредвиденного действия атмосферных факторов или нарушения общих правил эксплуатации.

 К основным видам  разрушений, которые характеризуют  изменение декоративных свойств  покрытий, относят потерю блеска, изменение цвета, грязеудержание, крошение.

Учитывая растущее внимание к экологическим аспектам производства и применения строительных материалов, достаточно актуальной является оценка уровня опасности устраивания и эксплуатации лакокрасочных покрытий.

Причинами отравления людей наиболее часто является миграция токсичных веществ из лаковых покрытий. Именно такие компоненты лакокрасочных материалов как органические растворители и кислотный отвердитель, составляют наибольший риск отравления во время нанесения покрытия и последующего процесса полимеризации пленки. Опасным является применение ластификатора дибутилфталата, который при эксплуатации лакокрасочного покрытия длительное время мигрирует в окружающую среду.

Для изготовления и разведения ряда масличных или алкидных лакокрасочных материалов используют натуральные и синтетические олифы. Вредное влияние на окружающую среду имеют летучие компоненты, которые входят в состав этих олиф - органические углеводные растворители (стирол, ксилол, дифениловый спирт, триметилбензол, бензин, скипидар и др.).

 Установлено, что эмаль на основе эпоксидной смолы нельзя использовать в жилищных помещениях в результате выделения в окружающую среду комплекса вредных веществ (формальдегид, ацетон, эпихлоргидрин, ксилол, толуол и сложные эфиры) в количестве, что превышает допустимый уровень безопасного их содержания в составе воздуха. Водорастворимые краски сравнительно с органорастворимыми менее токсичны, но они содержат тяжелые металлы, растворители для ускорения высыхания и другие токсичные добавки. Даже в состав современных модернизированных латексных красок входят ксилол, метиленхлорид и тетрахлорид углерода, которые негативно влияют на окружающую среду. Особенно опасной для здоровья людей является пыль токсичных пигментов (к которым относят все пигменты на основе свинца, оксидов хрома, сульфида кадмия и др.). Применение этих пигментов может привести к отравлению организма даже в процессе приготовления красок.

Покрытие на основе красок, которые содержат токсичные пигменты, также опасные при их эксплуатации и имеют ограниченное использование. Для предотвращения отравления токсичными пигментами при их получении и использовании в производстве необходимо применять средства индивидуальной защиты, а также обязательным является оборудование помещений местной и общей приточно-вытяжной вентиляцией. В некоторых странах использование лакокрасочных материалов ограничено в связи с их экологической безопасностью, например английскими стандартами качества, запрещены масляные краски (на основе олифы), нитрокраски, а также пентафталовые (ПФ) и глифталовые (ГФ) краски.

Таким образом, главным заданием промышленности лакокрасочных материалов, учитывая условия настоящего, есть снижение содержания растворителей в лаках и эмалях и создание экологически чистых материалов за счет подавляющего использования воднодисперсных и порошковых красок.

2. Влияние лакокрасочных производств на окружающую среду.

 

1. Источники образования сточных вод, их количество и характеристика

Сточные воды производства смол, лаков и красок образуются:

а) в технологических процессах получения лаков, синтетических смол (фенолформальдегидных, эпоксидных, карбамидных и др.), полупродуктов минеральных пигментов;

б) при мойке возвратной тары, аппаратуры и помещений.

Количество сточных вод производства лакокрасочных материалов, виды и концентрация загрязняющих воду веществ колеблются в широких пределах и зависят от изготовляемого продукта и метода его получения. Обычно сточные воды содержат примеси исходного сырья промежуточных и конечных продуктов. Состав загрязняющих веществ многокомпонентный. Сюда относятся акролеин, формальдегид, фенол, фталевая и малеиновая кислоты, метанол и бутанол, ацетон, ароматические углеводороды, 148 смолистые вещества, хлориды щелочных металлов, сульфаты аммония и натрия.

Количество и характеристика сточных вод приведены в табл.27.

 

 

 

 

 

Таблица.27

 

 

2. Методы очистки сточных вод.

Вследствие разнообразного и сложного состава сточных вод на предприятиях лакокрасочной промышленности ограничимся рассмотрением в качестве примера комплексной очистки загрязненных сточных вод производства фенолформальдегидных смол.

Локальная очистка на I стадии – технологическая, предусматривает щелочную конденсацию фенола и формальдегида, содержащихся в сточной воде, при одновременной ректификационной отгонке спиртов. Усредненные и нейтрализованные сточные воды, подогретые до температуры 60-65° С, поступают в ректификационную колонну, где после подщелачивания едким натром до рН=9-11 нагреваются до температуры 96-98° С. Из колонны отбирают метанольно-бутанольную и водно-бутанольную фракции.

 Первая фракция подвергается  вторичной ректификации для дополнительного  получения товарных продуктов, вторая  разделяется на бутанольный слой, который возвращается в производство, и водный слой, присоединяемый к обрабатываемым сточным водам. Оставшаяся в кубе ректификационной колонны жидкость подается на II стадию очистки - регенерацию, которая осуществляется методом контактного испарения с применением погружной горелки (рис.16).