CN104893398B - 一种水溶性油漆废弃漆渣的回收利用方法 - Google Patents

一种水溶性油漆废弃漆渣的回收利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水溶性油漆废弃漆渣的回收利用方法，包括：(1)收集混合漆渣溶液，调节pH值至3‑5，静置12～24小时后过滤取滤渣，调节滤渣的pH值至8‑11，静置2～3小时后过滤分别收集滤液和滤渣，滤渣干燥后得回收颜料，滤液浓缩后得回收树脂溶液；(2)将所得回收颜料和回收树脂溶液与分散剂、研磨树脂、水溶性醇溶剂、去离子水、消泡剂、增稠剂和pH调节剂复配制备得到再生水溶性涂料。本发明利用调节pH破乳的方法，使得分散在乳液体系中的颜料颗粒和树脂沉降，再利用树脂碱溶性的特点将其从沉降物中与颜料颗粒分开，从而实现颜料颗粒和树脂组份的回收，进一步将回收的颜料颗粒和树脂组份应用于具有同样理化性质和应用性能的水溶性油漆产品生产中。

Description

一种水溶性油漆废弃漆渣的回收利用方法
技术领域
本发明涉及一种废弃漆渣的回收工艺，具体涉及一种水溶性油漆废弃漆渣的回收利用方法。
背景技术
水性油漆(水性涂料)作为一种低有机挥发物(VOC)的环保型涂料，在机械、汽车、五金等工业中替代有机溶剂型油漆具有重要的环境效益和经济价值。在发达国家，水性漆的使用率已达80％以上。随着我国环境污染问题的日益严重，以及新环保法及相关法规的出台和不断完善，在我们国家各个行业中水性漆的使用也将越来越多。
油漆喷涂作业过程中，涂料的有效涂装效率是有限的。一般情况下，采用普通空气喷枪进行操作时，其涂装效率只有20-40％，而采用静电喷涂在60％左右，即在喷涂操作中只有少部分的涂料喷涂在工件上，其余的大部分都飞溅到了喷漆室里。
目前，国内大多数厂家均采用在喷漆室里安装水帘幕来收集废漆雾的方法进行处理，这些落地落水被污染的废油漆渣造成了巨大的资源浪费和经济损失，而且其处理过程也需要较高的成本，更加严重的是处理不当极容易造成二次环境污染。
近年以来，国内外都开始研究油漆废渣的回收再生利用方法，国内也有一些专利申请，如在申请号为200710016256.1的中国发明专利申请文献公开了一种由回收的废漆渣制备油漆的方法：将新鲜的漆渣去除杂质，所得漆渣加入溶剂并使漆渣溶解；将溶解液过滤后进行脱水处理；脱水后的生成物与起润湿、包裹及成膜的作用的树脂混合，再加入分散剂、润湿剂，混合均匀后进行研磨，最后加入流平剂和消泡剂，再在其中加入稀释溶剂，将混合物粘度降到要求的范围得到油漆。
申请号为200610068764.X的中国发明专利申请文献公开了一种油漆废渣再生方法。涉及废渣利用领域。特点是包括以下工序:有机溶剂与油漆废渣混合、均质分散、减压蒸馏、粉碎过滤、调整黏度、产品包装。
申请号为201210045564.8的中国发明专利申请文献公开了一种由油漆废渣制备油漆原料的方法，将漆渣经过预处理对其进行分类、去除异物后加入添加剂及保护剂，进行均匀分散；前处理后的漆渣送入有机废弃物回收利用系统中，设定合适的温度后进行分离改性；固体份经过产品回收制得产品并包装，该产品为粘稠胶泥状的改性树脂；溶剂和水的混合蒸气经过气体收集后再经过冷凝从而气液分离，气体部分经过尾气净化达标排放，液体部分进入油水分离，使得水和溶剂分离，溶剂部分收集集中利用，水部分经过废水处理后达标排放。
但是这些回收技术大多都只针对溶剂型油漆涂装过程中产生的废渣，而对于水性漆涂装过程中产生的废弃油漆渣则并不能适用。由于有机溶剂型油漆与水不相溶，因而过喷漆雾落水后很容易结块分离。而水溶性油漆则不同，过喷漆雾能完全溶解在水中，要从废水溶液中回收利用水性漆则相对困难。
发明内容
为解决从废水溶液中回收利用水溶性油漆的问题，本发明提供了一种水溶性油漆废弃漆渣的回收利用方法。
一种水溶性油漆废弃漆渣的回收利用方法，包括如下步骤：
(1)收集混合漆渣溶液，去除机械杂质和异物后调节混合漆渣溶液的pH值至3-5，静置后过滤得滤液Ⅰ和滤渣Ⅰ；将滤渣Ⅰ与去离子水混合得混合液，调节混合液的pH值至8-11，静置后过滤得滤液Ⅱ和滤渣Ⅱ，滤渣Ⅱ干燥后得回收颜料，滤液Ⅱ即为回收树脂溶液；
(2)以原料总量为100重量份计，取10～20份回收颜料，依次加入分散剂0.5～5份、研磨树脂2～10份、水溶性醇溶剂5～15份、去离子水5～20份和消泡剂0.5～1.5份，得混合物料；将所得混合物料搅拌均匀，然后研磨分散至颜料粒子细度达到<15μm，得色浆；向所得色浆中加入回收树脂溶液30～50份、增稠剂水溶液9～18份、pH调节剂1～7份和余量去离子水，搅拌均匀得粘稠液体，所得粘稠液体经过滤得再生的水溶性涂料。
步骤(2)中以原料总量为100重量份计是指步骤(2)中所有原料即回收颜料、分散剂、研磨树脂、水溶性醇溶剂、去离子水、消泡剂、回收树脂溶液、增稠剂、pH调节剂和余量去离子水的总量为100重量份。
优选地，步骤(1)中调节漆渣溶液的pH值至3-5采用1-6mol/L的稀盐酸；调节滤渣的pH值至8-11采用工业氨水。浓度过高的酸容易导致树脂链中某些化学键的断裂，从而破坏树脂组份。
进一步优选，步骤(2)中回收颜料取10～15份；回收树脂溶液取35～40份；更进一步优选，回收颜料取12份，回收树脂溶液取35～40份。
本发明所说的份如无特殊说明均指重量份。
本发明利用调节pH破乳的方法，使得分散在乳液体系中的颜料颗粒和树脂沉降，再利用树脂碱溶性的特点将其从沉降物中与颜料颗粒分开，从而实现颜料颗粒和树脂组份的回收，进一步将回收的颜料颗粒和树脂组份应用于具有同样理化性质和应用性能的水溶性油漆产品生产中。
本发明中通过将水溶性油漆的废弃漆渣进行特殊的预处理，回收得到的颜料和树脂溶液纯度高，用于制备再生水溶性涂料所得再生水溶性涂料的性能达到同类产品的质量标准。
优选地，步骤(1)中第一次静置时间为12～24小时，第二次静置时间为2～3小时。
优选地，步骤(1)中滤渣Ⅰ与去离子水混合的质量比为1：1-2。
优选地，步骤(1)中所得回收树脂溶液的固含量为25～40％。具有较高固含量的回收树脂溶液在后续使用时更方便，不会导致由于制备油漆的总固含量低于产品标准而无法添加规定量的水溶性醇或者去离子水。
优选地，步骤(1)中将所得滤液Ⅱ返回滤渣Ⅰ中代替去离子水与滤渣Ⅰ混合，滤渣Ⅰ与滤液Ⅱ的质量比1：1-2。
优选地，步骤(1)中所得滤液Ⅰ回喷漆室循环水槽中循环使用或排入废液池进行常规的污水处理。
废弃漆渣的预处理过程为：向回收池内的混合漆渣溶液中加入稀酸，调节pH到酸性约3-5，静置过夜后，将混合物进行过滤，滤液在喷漆室循环水槽中循环使用或排入废液池进行常规的污水处理；回收的滤渣主要含有不溶性的树脂和颜料组份，在滤渣中加入去离子水和工业氨水，调节pH到8-11，搅拌均匀，静置2-3小时，过滤，所得滤渣中主要含有不溶于水的有机、无机颜料，将滤渣干燥后即得回收颜料，根据需要将滤液浓缩得到一定固含量的回收树脂溶液；或者将得到的滤液代替去离子水循环用于前一次过滤所得滤渣的处理，得到一定固含量的树脂溶液。将回收的颜料和树脂待用。
本发明中，为实现回收过程中对树脂溶液的浓缩，步骤(1)中将所得滤液Ⅱ返回滤渣Ⅰ中代替去离子水与滤渣Ⅰ混合，用滤液Ⅱ代替去离子水处理滤渣Ⅰ，再次过滤后所得滤液即为浓缩后的回收树脂溶液。为进一步提高浓缩效果，省去后续浓缩工艺，可以将第二次过滤后的进行多次循环处理滤渣Ⅰ。
本发明中滤液Ⅰ作为喷漆室用水的循环使用，滤液Ⅱ代替处理滤渣Ⅰ的去离子水，实现循环使用，一方面可以减少用水量和废水排放，另一方面可以通过多次循环实现滤液Ⅱ的浓缩，不需要经过蒸发就可以实现浓缩，节约成本。
水溶性涂料中颜料大多都是分散型的，其乳化剂大多都是两亲性的盐，酸化后会破乳后，破乳后颜料将会直接沉淀；另外水溶性涂料中树脂大多都是碱溶性的，或者是乳液，酸化以后树脂将不溶于水中。由于其他组分的量都是比较少的，而且其他组分都是水溶性的并不会沉淀。因此本发明通过调节pH的方法，可以回收比较纯净的颜料和树脂，解决了水溶性废弃涂料中有效组份的回收利用问题。
步骤(1)的预处理过程，一种最优选的方案：
收集混合漆渣溶液，去除机械杂质和异物，调节混合漆渣溶液的pH值至5，静置12小时后过滤分别收集滤液Ⅰ和滤渣Ⅰ；滤液Ⅰ回喷漆室循环水槽中循环使用或排入废液池进行常规的污水处理，向滤渣Ⅰ中按滤渣Ⅰ与去离子水的质量比1：2加入去离子水得滤渣Ⅰ混合液，调节滤渣Ⅰ混合液的pH值至8，静置3小时后过滤分别收集滤液Ⅱ和滤渣Ⅱ；滤渣Ⅱ干燥后得回收颜料，滤液Ⅱ浓缩至固含量为25％得回收树脂溶液。
步骤(2)中，分散剂、研磨树脂、水溶性醇溶剂、去离子水和消泡剂可以以任一顺序加入回收颜料中，当然以分散剂、研磨树脂、水溶性醇溶剂、去离子水和消泡剂的顺序依次加入效果更好。
步骤(2)中所得混合物料在高速搅拌机(1000转/分钟-1200转/分钟)中搅拌均匀15～45min；研磨分散时间一般为2～3.5小时，能得到的颜料粒子细度达到<15μm。
优选地，步骤(2)中的分散剂为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂。
所述非离子表面活性剂优选为脂肪醇聚氧乙烯醚；所述阴离子表面活性剂优选聚苯乙烯磺酸钠、聚氧乙烯烷基醚硫酸盐或聚氧乙烯烷基醚磷酸酯。
优选地，步骤(2)中的研磨树脂为聚丙烯酸类型树脂。进一步优选如Basf的Joncry120、East 120、韩国韩华S-90等。
优选地，步骤(2)中的水溶性醇溶剂为乙醇、异丙醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙三醇、1，3-丁二醇、季戊二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、乙二醇甲醚和丙二醇甲醚中的至少一种。
优选地，步骤(2)中的消泡剂为有机硅类消泡剂。
优选地，步骤(2)中的增稠剂水溶液中增稠剂为羟乙基纤维素、高岭土、聚丙烯酰胺、和黄原胶中的至少一种。
由于增稠剂大多都是固体粉末，直接加入色浆中比较难以分散均匀，可能会影响到增稠效果，因此增稠剂可以先配制成一定浓度的水溶液，再加入到色浆中，更容易得到理想的增稠效果。增稠剂的用量需要依据产品的黏度检测结果而进行合理控制。步骤(2)中所加增稠剂为羟乙基纤维素、高岭土、聚丙烯酰胺或黄原胶溶于去离子水中后的水溶液，即增稠剂溶于去离子水后得到的水溶液加入量为9～18份。
优选地，步骤(2)中的pH调节剂为氨水、乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的至少一种。pH调节剂的用量需要依据产品的pH检测结果而进行合理控制。
与最优选的预处理步骤(1)对应的步骤(2)为：
以原料总量为100重量份计，取12份回收颜料，加入分散剂5份、研磨树脂10份、水溶性醇溶剂5份、去离子水15份和消泡剂1份，得混合物料；将所得混合物料搅拌均匀，然后研磨分散3.5小时，得色浆；向所得色浆中加入回收树脂溶液40份、增稠剂水溶液9份、pH调节剂3份和余量去离子水，搅拌均匀得粘稠液体，所得粘稠液体经过滤得再生的水溶性涂料。
本发明公开的水溶性油漆涂装的废弃油漆渣回收利用方法，其突出优点是：(1)由于水溶性油漆的过喷漆雾能完全溶解在水中，要从废水溶液中回收利用水溶性油漆则相对困难，本发明公开的方法解决了这一技术难题；(2)通过酸碱调节，利用颜料颗粒和树脂组份不同的溶解性能，实现了油漆中最重要的两种成分--颜料和树脂的分别回收，这样处理油漆废渣的工艺技术具有较好的经济效益和环境效益；(3)利用本发明公开的方法回收得到的树脂和颜料成分，可以应用于具有与原漆同样性能的水溶性油漆产品生产中，真正实现了废物资源的再生循环利用。
具体实施方式
以下实施例中所用原料均为常规工业原料或市售商品。
实施例1
颜料和树脂的回收：首先在回收池内的混合漆渣溶液中简单去除机械杂质和异物，加入6mol/L稀盐酸，调节pH到3。静置过夜后，将混合物进行过滤，滤液Ⅰ排入废液池进行常规的污水处理。在滤渣Ⅰ中按质量比1：1加入去离子水，用工业氨水调节pH到11，搅拌均匀，静置3小时，过滤，收集滤渣Ⅱ并干燥后得到回收的颜料，将得到的滤液Ⅱ进行蒸发浓缩，得到固含量为30％的树脂溶液。
水溶性涂料的再生制备：取12份回收颜料，依次加入脂肪醇聚氧乙烯醚分散剂0.5份、Joncry 120研磨树脂2份、异丙醇15份、有机硅类消泡剂1份、去离子水7份，混合物料在高速搅拌机(1000转)搅拌30分钟，然后上砂磨机研磨分散2小时。取4份羟乙基纤维素溶于8份去离子水中配成增稠剂溶液。往色浆样品中加入回收的树脂溶液(固含量30％)35份，以及配好的增稠剂溶液、三乙醇胺1份，去离子水14.5份。搅拌30分钟后，将所得粘稠液体过滤、包装，制备成再生的水溶性涂料。
实施例2
颜料和树脂的回收：首先在回收池内的混合漆渣溶液中简单去除机械杂质和异物，加入1mol/L稀盐酸，调节pH到5。静置过夜后，将混合物进行过滤，滤液Ⅰ排入废液池进行常规的污水处理。在滤渣Ⅰ中按质量比1：1.5加入去离子水，用工业氨水调节pH到8，搅拌均匀，静置2小时，过滤，收集滤渣Ⅱ并干燥后得到回收的颜料，将得到的滤液Ⅱ进行蒸发浓缩，得到固含量为25％的树脂溶液。
水溶性涂料的再生制备：取12份回收颜料，依次加入聚苯乙烯磺酸钠分散剂5份、Joncry 120研磨树脂10份、乙二醇5份、有机硅类消泡剂1份、去离子水15份，混合物料在高速搅拌机(1000转)搅拌30分钟，然后上砂磨机研磨分散3.5小时。取1份黄原胶溶于8份去离子水中配成增稠剂溶液。往色浆样品中加入回收的树脂溶液(固含量25％)40份，配好的增稠剂溶液，以及三乙醇胺3份。搅拌30分钟后，将所得粘稠液体过滤、包装，制备成再生的水溶性涂料。
实施例3
颜料和树脂的回收：首先在回收池内的混合漆渣溶液中简单去除机械杂质和异物，加入4mol/L稀盐酸，调节pH到3.5。静置过夜后，将混合物进行过滤，滤液Ⅰ排入废液池进行常规的污水处理。在滤渣Ⅰ中按质量比1：2加入去离子水，用工业氨水调节pH到10，搅拌均匀，静置2小时，过滤，收集滤渣Ⅱ并干燥后得到回收的颜料，将得到的滤液Ⅱ循环使用于处理滤渣Ⅰ，得到固含量为30％的树脂溶液。
水溶性涂料的再生制备：取12份回收颜料，依次加入聚苯乙烯磺酸钠分散剂2份、S-90研磨树脂5份、异丙醇5份、有机硅类消泡剂1份、去离子水15份，混合物料在高速搅拌机(1000转)搅拌30分钟，然后上砂磨机研磨分散3.5小时。取5份羟乙基纤维素溶于13份去离子水中配成增稠剂溶液。往色浆样品中加入回收的树脂溶液(固含量30％)35份，配好的增稠剂溶液，以及三乙醇胺7份。搅拌30分钟后，将所得粘稠液体过滤、包装，制备成再生的水溶性涂料。
本发明采用回收的树脂和颜料而制备的水溶性涂料，测试结果如表1所示。
表1原油漆和再生油漆性能对照
由表1的结果可知，本申请回收得到的颜料和树脂制备得到的再生油漆其性能指标完全达到同类材料的质量标准。
以上列举的具体实施例是对本发明进行的说明，需要指出的是，上述实施例只能用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明的提示而做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水溶性油漆废弃漆渣的回收利用方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)收集混合漆渣溶液，去除机械杂质和异物后调节混合漆渣溶液的pH值至3-5，静置后过滤得滤液Ⅰ和滤渣Ⅰ；将滤渣Ⅰ与去离子水混合得混合液，调节混合液的pH值至8-11，静置后过滤得滤液Ⅱ和滤渣Ⅱ，滤渣Ⅱ干燥后得回收颜料，滤液Ⅱ即为回收树脂溶液；
(2)以原料总量为100重量份计，取10～20份回收颜料，依次加入分散剂0.5～5份、研磨树脂2～10份、水溶性醇溶剂5～15份、去离子水5～20份和消泡剂0.5～1.5份，得混合物料；将所得混合物料搅拌均匀，然后研磨分散至颜料粒子细度达到<15μm，得色浆；向所得色浆中加入回收树脂溶液30～50份、增稠剂水溶液9～18份、pH调节剂1～7份和余量去离子水，搅拌均匀得粘稠液体，所得粘稠液体经过滤得再生的水溶性涂料。
2.根据权利要求1所述水溶性油漆废弃漆渣的回收利用方法，其特征在于，步骤(1)中第一次静置时间为12～24小时，第二次静置时间为2～3小时。
3.根据权利要求1所述水溶性油漆废弃漆渣的回收利用方法，其特征在于，步骤(1)中滤渣Ⅰ与去离子水混合的质量比为1：1-2。
4.根据权利要求1所述水溶性油漆废弃漆渣的回收利用方法，其特征在于，步骤(1)中所得回收树脂溶液的固含量为25～40％。
5.根据权利要求1所述水溶性油漆废弃漆渣的回收利用方法，其特征在于，步骤(1)中将所得滤液Ⅱ返回滤渣Ⅰ中代替去离子水与滤渣Ⅰ混合，滤渣Ⅰ与滤液Ⅱ的质量比1：1-2。
6.根据权利要求1所述水溶性油漆废弃漆渣的回收利用方法，其特征在于，步骤(1)中所得滤液Ⅰ回喷漆室循环水槽中循环使用或排入废液池进行常规的污水处理。
7.根据权利要求1所述水溶性油漆废弃漆渣的回收利用方法，其特征在于，步骤(2)中，混合物料搅拌均匀后研磨分散2～3.5小时。
8.根据权利要求1所述水溶性油漆废弃漆渣的回收利用方法，其特征在于，步骤(2)中的分散剂为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂。
9.根据权利要求1所述水溶性油漆废弃漆渣的回收利用方法，其特征在于，步骤(2)中的研磨树脂为聚丙烯酸类型树脂。
10.根据权利要求1所述水溶性油漆废弃漆渣的回收利用方法，其特征在于，步骤(2)中的水溶性醇溶剂为乙醇、异丙醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙三醇、1，3-丁二醇、季戊二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、乙二醇甲醚和丙二醇甲醚中的至少一种。
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