data-full-width-responsive="true"> 0 前 言我国改革开放30年,以经济建设为核心,建成工业大国,成为全球第二大经济体,连续6年成为全球第一的汽车和涂料的产销大国(2014年我国生产汽车2 37229万辆,销售汽车2 34919万辆,涂料产量1 64819万t)。汽车工业和涂料工业高速发展,已经成为我国经济的重要支柱,满足人们日益提高的生活需求。可是对涂装公害(VOC、CO2、废水和废弃物等污染物)的防治关注不够,给人们的生存环境带来越来越严重的不利影响,如有些地区的雾霾天数增多了,VOC、CO2排放量远高于国际当前平均水平。国家有关部门已确认挥发性有机化合物(VOC)是大气污染中最主要污染物之一,
它自身毒性强而且导致光化学烟雾和雾霾。《大气污染防治行动计划》要求从生产、运输、使用等环节对VOC进行排放控制。可见以VOC为代表的特征和毒性污染物已经成为我国大气污染防治的重点。从2015年2月1日起对施工黏度下VOC含量>420 g/L的涂料开始征收涂料消费税,并从10月1日起开征VOC排污费。国家已经开始重拳出击,以政策为导向,促进涂装企业(涂料用户)转型升级,减少VOC的使用和排放。2013年我国环境友好型涂料(粉末涂料、水性涂料)的年产量占全国涂料总产量的55%,而美国早超过70%,德国的环境友好型涂料占比80%以上。涂装、涂料行业产生的VOC95%以上是在涂装过程中排放,污染环境和大气。国内仍有70%以上的汽车涂装线采用有机溶剂型涂料,应用国外20世纪80年代涂装技术,VOC排放量远高于35 g/m2,有的甚至高2~3倍。本文从VOC定义及其测试方法、VOC的相关法规、VOC排放量的计算和VOC的减排技术等方面介绍作者的研究和学习心得,供有关领导和同行参考。1 VOC的定义及其检测方法11 VOC的定义VOC(挥发性有机化合物)是英文Volatile Organic compounds的缩写,其定义、标准和检测方法在各国(地区)有所不同,并还在变化中。比如欧盟对其定义是指在标准大气压(1013 kPa)下初沸点250 ℃的有机化合物;美国环保署(EPA)对其定义是指所有参与大气光化学反应的碳化合物(不包括碳酸、金属碳化物、CO、CO2、碳酸盐和碳酸铵等);世界卫生组织(WHO)对总挥发性有机化合物(TVOC)的定义为,熔点低于室温而沸点在50~260 ℃的挥发性有机化合物的总称;德国DIN 55649-2000标准在测定挥发性有机化合物含量时又做了一个限定,即在通常压力条件下,沸点或初馏点低于或等于250 ℃的任何有机化合物。我国涂料消费税中所指的VOC采用我国涂料行业的定义:在1013 kPa标准大气压下,任何初沸点250 ℃的有机化合物。12 VOC的检测方法VOC的检测方法:基本是热失重法和气相色谱法两类。比如美国环保署(EPA)的方法24,即用热失重法测定VOC的方法(ASTM D2369测试涂料中不挥发物含量)。另一种VOC测试方法(ASTM D6886),是用气相色谱法来测定VOC含量,用于某些法规的监管。欧盟也采用气相色谱法(ISO 11890-2)用于测定化合物的相对挥发性。还有试验箱测验法,测定在1个月的时间内从物体释放的VOC量,在试验箱内暴露规定时间后,将收集的VOC脱附到气相色谱仪。试验箱法也可用来测定施工涂层的VOC。在我国,申请涂料为免消费税产品的VOC检测方法,可任选以下3种之一:(1)GB/T 239852009《色漆和清漆挥发性有机物(VOC)含量的测定 差值法》;(2)GB/T 239862009《色漆和清漆挥发性有机物(VOC)含量的测定 气相色谱法》;(3)涂料产品国家国家标准或行业标准中规定的检测方法。按涂装行业的实况,除氟碳涂料的烘干温度高于200 ℃外,工业涂装的涂膜固化烘烤温度一般都在200 ℃以下,笔者认为测定原漆(涂料厂出厂产品)和施工状态下(即施工黏度)涂料的挥发性有机化合物(VOC)含量,采用热失重法(差值法),即测定涂料中不挥发物(NV或固体分)含量方法较实用,可操作性好。水性涂料的挥发分中扣除水分,即为挥发性有机化合物(VOC)含量。在涂装领域产生VOC源来自以下几方面:(1)所选用涂料中所含的VOC量。(2)涂装工艺所用的有机溶剂,它包括调漆用的有机溶剂(即将原漆黏度稀释到施工所需黏度所耗用的有机溶剂),清洗涂装工具及容器所消耗的有机溶剂,换色所耗用的清洗溶剂等。(3)涂膜烘干固化过程中的失重,即加热减量(产生低分子有机化合物),例如:电泳涂料涂膜在105 ℃下吹干(涂膜未固化),再在工艺所需温度(160~180℃)下烘干涂膜完全固化产生的失重(即在烘干过程中产生的油烟),一般约为4%,严重的达10%左右。2 VOC的相关环保法规欧美国家早在20世纪90年代就制定大气净化法(Clean Air Act,CAA)、环境保护法、排放防止法(TALuft),规定了限制VOC排放标准和VOC减排目标值。规定涂料中的VOC含量的限制值,后又增加了有害大气污染物质(Hazardous Air Pollutants,HAPs)的限制。在涂装、涂料行业中,VOC限值有两种表示方法:每升涂料的VOC含量(g/L)和涂装1 m2被涂面积所排出(或产生)的VOC含量(g/m2)。汽车涂装是现代工业涂装最典型代表,在制定法规中常以汽车车身作为范例。涂装面积一般应是实测的涂装合格面积,例如车身涂装的总面积是以阴极电泳底漆涂装面积为基准。在汽车行业中也有采用涂装1台轿车车身产生的VOC量来表示(参见图1)。