CN1906283A - 重金属补救脱漆剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改进的脱漆剂,该脱漆剂包含至少一种用至少一种重金属补救剂改性的脱漆试剂。任选的是,还可包含一种或多种粘度调节剂、分散剂或其它添加剂。本发明还提供了一种用于制备重金属补救脱漆剂的一套装容器,该一套装容器包括容纳脱漆试剂的桶和包含补救剂的可溶解的小袋。要使用该一套装脱漆剂时,油漆工或其他操作人员先打开装有脱漆试剂的桶,然后将装有补救剂的小袋放入桶内。于是小袋溶解而释放出的补救剂进入脱漆试剂中。
Description
技术领域
众所周知,铅及其许多化合物是有毒性的。1970年代之前,铝和其它重金属基颜料如镉基、铬基和砷基颜料就已广泛用于油漆的制造。这些油漆对健康构成了严重威胁,因此老油画的清除和油漆残留物的处置就成为一个问题,并是受监管的。用喷砂或火焰枪来清除铅基油漆(LBP)的方法在司法上已被禁止。在采用适当保健和安全措施并在外部环境实施封闭预防措施的条件下才可采用喷砂法。
已采用目前市场销售的商标为Blastox的含硅酸钙的砂粒进行喷砂来处理和清除铅基油漆。市场上还有一种以商标为Leadx销售的、含磷酸盐的用于喷砂的类似于吸附金属的磨料。当被含碱性硅酸钙的磨料剥下来的LBP残渣在随后用水浸湿时,会在富钙的水泥状基质中形成稳定的碳酸铅和硅酸铅的络合物。虽然没有对未经处理的残渣进行对照研究,但通过TCLP测试表明,硅酸钙LBP残渣中铅的淋溶量降至小于5毫克/升,达到了填埋“无害化”要求,这显然是由于磨料的稀释作用,内在的高碱性(pH值大于10)作用以及其粘结性质所导致的。然而,硅酸钙基质的性质对pH值下降是潜在敏感的,并会通过大气中二氧化碳的作用而变得不稳定。虽然由于该残渣具有较低的可淋溶铅而可认为是无害的,但由于残渣的高碱性也未必是全然无害的。此外,摄入或吸入残渣也不是没有毒性的。经硅酸钙砂粒喷砂形成的残渣是很细小的。为了避免风吹,必须采用常规遮挡技术加以封闭或采用喷淤浆的方法。同时,必须对操作人员采取防护措施以免吸入或摄入细小粉尘和气溶胶。
脱漆剂的作用不是“固定”油漆中的铅和其它金属颜料,而只是使表面上的油漆易于除去。产生的残渣(脱除的油漆)中包含呈潜在可淋溶形态的有毒金属,因而必须根据政府的有关法规加以处置,常需要高额费用。
一般来说,现代脱漆剂是由一种或多种脱漆试剂(如有机溶剂)混合配制而成的。二氯甲烷基脱漆剂的使用非常广泛。脱漆剂中其它常见成分包括助溶剂、活化剂、腐蚀抑制剂、蒸发抑制剂、增稠剂、乳化剂、润湿剂以及去垢剂。从化学上说,脱漆剂中其它成分包括氯化的和非氯化的烃、其它有机溶剂、有机油、水、醇、胺、酯、内酯、吡咯烷酮、酚、有机酸、磺酸、过氧酸及过氧化物。可在添加或不添加乳化剂的情况下,将这些成分形成均匀的悬浮体。也可添加其它试剂如保湿剂、消泡剂、硬度调节剂,以及调节酸性成分极性的偶联剂。
当脱漆剂涂敷在干燥的油漆过的表面上时,脱漆剂会使表面涂层(油漆层)聚合物溶胀,和/或使涂层聚合物的化学键断裂,从而可容易地用刮板,刷子或类似的工具以机械方法将油漆除去。由于一些脱漆剂包含粘度调节剂(如粘性油),胶态二氧化硅,羟乙基、羟甲基或羟丙基纤维素醚,聚乙烯蜡,以及聚乙烯醇,因此将脱漆剂涂敷在垂直的或其它表面上时,它们仍能与油漆保持足够长的接触时间以使油漆溶胀,从而易于将漆除去。
已有许多关于脱漆剂的专利。虽然一些专利已通过采用非氯化溶剂或通过降低挥发性有机化合物(VOC)数量而满足了“环境保护”脱漆剂的要求,但他们常忽略了对环境造成更大威胁的、存在于油漆本身中的铅和其它重金属颜料。美国专利6465405(Vitomir)公开了pH值为2-3、含过氧化物脱漆剂组合物的用途。这些脱漆剂可包含约0.5-4重量%(以组合物重量计)的螯合剂(如磷酸、柠檬酸、EDTA等)。然而,这类螯合剂并不是能降低重金属在这类组合物中所处pH值条件下的水溶性的重金属补救剂,而是起硬度调节剂的作用,即是用作抗硬水的稳定剂。硬水中的钙能与组合物中有机酸发生反应,导致乳化的脱漆剂去稳定化。
虽然EDTA已用于一些土壤的补救工艺和铝中毒的治疗,但它不能用来降低可溶性铅的溶解度,也不能用来降低铅化合物的毒性。将EDTA用于铅体系中以形成可溶性铅螯合物。在发生铅中毒的情况下,EDTA的给药增加了体内铅的溶解度以使其从尿和胆汁中排出体外。在对土壤进行补救的情况下,EDTA用来提高铅的溶解度以使其可从污染土壤中冲洗出来。
考虑到铅基和同类金属颜料漆在全世界的建筑物和其它表面上的用量以及现有脱漆剂的缺点,迫切需要一种能对油漆中铅和其它重金属进行补救的改进脱漆剂。
发明内容
本发明一方面提供了一种改进的脱漆剂,该脱漆剂包含至少一种经至少一种补救剂(有时称为环境补救剂,或重金属补救剂)改性的脱漆试剂。任选的是,也可包含一种或多种粘度调节剂、分散剂或其它添加剂。脱漆试剂优选是一种环境保护化合物,或是具有毒性低、VOC低(或零),pH值呈中性的化合物的混合物。或者,脱漆试剂包含一种或多种常规脱漆试剂如二氯甲烷或其它有机溶剂。补救剂包含一种或多种物质,通常是能“固定”铅和/或其它重金属离子的无机物质。也就是说,补救剂能降低或阻止通常用于油漆中的铅和/或其它金属颜料在水中的溶解。美国专利申请09/646544(Webster和Hurley)已对补救剂能起整体固定体系(IFS)部分的作用作了详细的说明,该专利申请内容已列入本文供参考。
本发明的另一方面提供了一种用于制备重金属补救脱漆剂的一套装容器,该一套装容器包括容纳脱漆试剂的桶和包裹补救剂的可溶解的小袋。要使用该一套装脱漆剂时,油漆工或其他操作人员先打开装有脱漆试剂的桶,然后将装有补救剂的小袋放入桶内。于是小袋溶解而释放出的补救剂进入脱漆试剂中。根据需要,可对该混合材料进行搅拌,在一些实施方案中混合物形成均匀的膏体。然后可将制得的组合物涂敷在油漆过的表面上以实施脱漆和金属补救。
重金属补救剂、脱漆试剂和聚合物粘度调节剂的混合物构成了整体固定体系,当将该混合物涂敷在涂有铅基或其它金属颜料油漆的表面上时,整体固定体系就能将油漆以无粉尘形态除去,同时还能通过使包含其中的铅或其它重金属基颜料中的金属变成不溶而达到对铅或其它重金属进行同时补救的目的。这种处理方法可使脱漆过程形成的残渣无害化,随之带来的是可以较低的费用对该废弃物进行填埋处理。与通过非补救方法脱除的含金属的油漆残渣相比,以补救方法脱除的、包含了可能可溶的重金属物质与容纳在聚合物基质(即被脱除的油漆和粘度调节剂)中的补救剂的结合物的油漆残渣对环境较有利。经当地管理机构核准,这种被脱除的残渣可作为无害化废物进行处置。
附图说明
如果参考下述详细说明和附图,会对本发明的这些和其它的特征以及实施方案有更好的了解,其中附图是一种用于盛装根据本发明的一个实施方案的自补救脱漆剂的一套装容器的示意图。
具体实施方式
根据本发明的第一方面,重金属补救脱漆剂包含一种或多种与补救剂相混合的脱漆试剂。优选的脱漆试剂是环境保护的、pH值呈中性、VOC低(或者更好是无VOC),并且是无毒性的,其非限制性实例包括Soy GelTM牌脱漆试剂即N-甲基吡咯烷酮(37.5%)与大豆油的混合物(购自Franmar Chemicals Inc.(USA,www.Soygel.com))和Home Strip牌脱漆试剂(购自ECO Solutions Limited(UK))。或者,脱漆试剂包含一种常规脱漆试剂如二氯甲烷或其它有机溶剂。
将补救剂或更优选是补救剂的混合物与脱漆试剂相混合或分散在脱漆试剂中以形成重金属补救脱漆剂。补救剂的非限制性实例包括硫化钙,磷酸钙,氢氧化钙,碳酸钙,氧化钙,硫化镁,磷酸镁,氢氧化镁,碳酸镁,氧化镁,混合的含钙和镁的碳酸盐和磷酸盐,磷灰石,磷酸氢二钙,磷酸二氢钙,三元过磷酸钙,白云石,磷酸及其盐,磷酸X钙(其中X是金属离子),碱土金属硅酸盐,水合二氧化硅,水合矾土,以及吸附金属的白土如膨润土和酸性白土。“三元过磷酸钙”(TSP)是Ca(H2PO4)2·H2O(CAS No.65996-95-4)。矿质磷灰石Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)虽有这种功能,但作用较慢。由于碱土金属硅酸盐(例如硅酸钙)是通过吸附和高碱性起作用的,因此它的作用不大可能是永久性的。就补救剂本身的使用来说,磷酸盐被认为适用于对铅进行补救,但并不能对其它金属起补救作用。实际上,磷酸盐会使砷的淋溶现象更为严重。
优选的补救剂MBSTM 2.1是一种以Molecular Bonding SystemTM为商标的补救剂(购自Solucorp Industries(West Nyack,NY))。MBSTM 2.1是碳酸钙/硫化钙/三元过磷酸钙按3∶2∶1(重量/重量)的混合物。该补救剂能使由油漆残渣产生的有害金属变成不溶性,而使其浓度降至低于美国Universal Treatments Standard(UTS)的限定要求。一般来说,该补救剂的用量是MBS与脱漆剂之比为1∶20-3∶10,而1∶10是优选的,以有利于获得最大的补救效果又能保持脱漆剂在涂漆表面上的流动性。
MBSTM 2.1不受pH值影响,可在pH值为1-13的条件下对铅进行补救。而磷酸盐和硅酸盐会受pH值的影响,磷酸盐在较宽的中性(pH值6-8)条件发挥补救作用,而硅酸盐在强碱性(pH值>10)的条件下发挥补救作用。此外,MBSTM补救剂能使可溶性铅盐转变为硫化铝,而硫化铅口服是无毒的。因此,它的用途应是去除已脱除铅基油漆残渣的毒性,与喷砂脱漆过程相比,对工业卫生、健康保护和安全措施的严格要求可以低一些。然而,MBS如果与过氧酸或过氧化物(例如过乙酸或过氧化氢溶液)一同使用就可能会降低效能。因此,如果采用含这类成分的高侵蚀性脱漆剂(例如脱除高度交联的修饰剂如环氧树脂基油漆的话),则可在涂敷重金属补救剂前先行将它们涂敷预处理24小时,这样就不会对补救剂的效能造成任何损害。
脱漆试剂和补救剂的选择是相互关联的。例如,如果补救剂含硫化物,则脱漆试剂应避免含有强酸,因为强酸的存在有释放硫化氢的危险。同样,高氧化性或高碱性补救剂与氯化脱漆试剂(如二氯甲烷或氯仿)的混合物可能会导致痕量光气的释放。通常,脱漆试剂与补救剂的选择应相协同,小心避免发生有害的作用。
在本发明的一些实施方案中,使用粘度调节剂有利于改进已改善的脱漆剂的表面性能,即增加与待涂漆表面的接触时间。粘度调节剂的非限制性实例包括阴离子聚丙烯酰胺例如SuperfiocTM A120、A130和A150(购自Cytech Industries,(Rotterdam,The Netherland)),淀粉基或糖基粘度调节剂例如RhodapolTM 23,黄原胶(购自RhodiaChemicals(Cranbury,NJ)),以及水合二氧化硅。其它粘度调节剂的实例包括羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯蜡、聚乙烯醇,以及这类材料的共聚物。也可采用这些粘度调节剂的混合物。通常粘度调节剂的浓度,根据其性质可在100毫克/升(对阴离子聚丙烯酰胺而言)与高达10克/升(对羟基纤维素基材料而言)之间不等。应使用足够量的粘度调节剂以保证在脱漆操作期间IFS脱漆剂能与垂直表面保持良好的接触。
同样,使用分散剂或其它乳化剂也有利于改进补救剂在脱漆剂中的分布和/或悬浮性能。其非限制性实例包括阴离子和非离子超分散剂例如Sosperse 12000、22000、43000和44000(购自Lubrizol Corp.(Charlotte,NC)),脂肪醇烷氧基化物例如Brij(购自Uniqema BV(Gouda,The Netherlands)),脱水山梨醇酯例如Span(购自Uniqema BV),以及酯烷氧基化物例如Tween(购自Uniqema BV)。通常分散剂或乳化剂的浓度根据分散剂或乳化剂的性质可在100毫克/升与10克/升之间不等。应使用足够量的分散剂或乳化剂以便使补救剂迅速而均匀地分散,并使补救剂能在稳定的乳液中保持足够的时间,而在实施脱漆操作期间不会从配料中沉降出来。
该脱漆剂还可包含一种或多种其它常规脱漆剂中所包含的成分。这类成分的非限制性实例包括助溶剂,活化剂或腐蚀抑制剂,蒸发抑制剂,增稠剂,乳化剂,润湿剂和去垢剂。重金属补救脱漆剂可通过将一种或多种补救剂(以及任何所需的其它成分)添加到现有的包含至少一种脱漆试剂和任选一种或多种其它成分的脱漆剂中或使二者接触来制备。
根据本发明的脱漆剂可容易而廉价地制得,而且可完全按照与常规脱漆剂相同的方法使用,工作人员只需要戴最少的防护服如口罩和手套就可进行操作,除非由于油漆、脱漆剂的配方和/或工作条件的原因需要其它的防护。
根据本发明的另一方面,补救剂是经预包装、密封在可溶的或可分解的聚合物小袋或小包内的,在使用前只需将它加到预先制成的脱漆剂中。当小袋放入脱漆剂中时,小袋发生溶解或分解而释出的补救剂进入脱漆剂中。根据需要,可搅拌所得的混合物。在一些实施方案中,得到的是均匀的、能铺展亦能涂敷在待脱涂的油漆表面上的膏体。(根据聚合物袋或小包的组成,溶入脱漆剂中可产生起类似整体固定体系(已在美国专利申请09/646544专利申请中说明)基质作用的聚合物基质的聚合物。)
适用的聚合物小袋的非限制性实例包括由聚乙烯醇(PVA),聚醋酸乙烯酯及它们的共聚物,以及类似材料制的小袋。具体实例是“冷水可溶的PVA袋”(由Aquafilm Ltd(Hartlebury Kidderminster,UK销售)),厂商可按用户的具体尺寸和膜厚度的要求供货。按粗略的比例,在1升脱漆剂容器中可放入一个装有补救剂(净重100克)的PVA袋。其它适用的袋的尺寸以及补救剂和脱漆剂的用量、浓度取决于脱漆试剂、重金属补救剂及其它成分(如果存在)的选择和性质,待脱除油漆中所含的金属颜料,预期适用温度以及类似的条件。
已包装的补救剂可单独提供或与所选脱漆剂一起提供。因此,本发明还提供了一套装重金属补救脱漆剂。这种一套装脱漆剂的一个实施方案如图所示。该一套装脱漆剂10包括容纳有脱漆剂的桶20和可溶解的或可分解的、包含有至少一种补救剂的聚合物小袋30。任选的是,该一套装脱漆剂还包括或者销售时带有一个或多个刷子,漆辊或其它能将脱漆剂涂到油漆表面上的器具,和/或口罩、手套或其它用具。要使用该一套装脱漆剂时,油漆工或其他操作人员可阅读与脱漆剂,补救剂和/或该套脱漆剂包装在一起的说明书(包括材料数据安全页,如果有的话),穿戴适当的保护服(例如口罩和手套,根据需要,打开通风机和/或戴上护目镜),先打开装有脱漆剂的桶20,然后将装有补救剂的小袋30放入桶内。搅拌桶内混合物直至形成均匀的粘稠体。然后使用漆刷或其它工具将得到的重金属补救脱漆剂充分地涂敷在油漆过的表面上(例如每1升涂敷4-6平方米)。让脱漆剂在表面上保持适当的时间(例如1小时)后,采用刮刀、刚性刷子或其它适宜工具将油漆除去。表面涂有多层油漆涂层时可能需要额外处理和/或保持更长的时间。在炎热的气候或其它高温环境中,在脱漆剂保持期间,表面可能需要用塑料片材加以覆盖,以防止脱漆剂过早干燥。脱除的残渣可根据地方法规或其它适用法规加以处置。
下面是本发明实施方案的一个非限制性实例。
实施例
未经处理的鳞片状铅基油漆残渣是用机械方法从废轮船升降机的金属结构上脱除下来的。通过TCLP测试发现,淋溶的铅超过400毫克/升。重金属补救脱漆剂是通过将包含114克MBSTM 2.1补救剂(Solucorp Industries)的PVA密封小袋加到1.15升(1夸脱)Soy GelTM脱漆剂(Franmar Chemicals Inc.)中制成的。小袋溶解后,搅拌混合物至形成均匀的粘稠体。将改进的脱漆剂以每2平方米1.15升的比例涂敷在轮船升降机油漆过的工件的试验区域上。收集脱涂的残渣并进行TCLP测试,测试结果显示未检出可淋溶的铅,即铅含量低于0.010毫克/升,远低于US-UTS规定的0.750毫克/升。
已经参考了各个实施方案和不同方面对本发明进行了说明,但本发明不限于此,因为技术熟练人员在阅读本说明书公开内容时就有可能提出其它变体。这类变体和等同内容被认为是本发明范围之内,本发明的范围仅由下述权利要求书所限定。
Claims (22)
1.一种重金属补救脱漆剂,该脱漆剂包含:
至少一种与至少一种脱漆试剂相混合或分散其中的重金属补救剂。
2.根据权利要求1的脱漆剂,其中重金属补救剂选自硫化钙,磷酸钙,氢氧化钙,碳酸钙,氧化钙,硫化镁,磷酸镁,氢氧化镁,碳酸镁,氧化镁,混合的含钙和镁的碳酸盐和磷酸盐,磷灰石,磷酸氢二钙,磷酸二氢钙,三元过磷酸钙,白云石,磷酸及其盐,磷酸X钙其中X是金属离子,碱土金属硅酸盐,水合二氧化硅,水合矾土,以及吸附金属的白土。
3.根据权利要求1的脱漆剂,其中重金属补救剂包含碳酸钙、硫化钙和三元过磷酸钙的混合物。
4.根据权利要求1的脱漆剂,其中所述至少一种脱漆试剂包含大豆油和N-甲基吡咯烷酮。
5.根据权利要求1的脱漆剂,其中所述至少一种脱漆试剂包含二氯甲烷。
6.根据权利要求1的脱漆剂,还包含至少一种粘度调节剂。
7.根据权利要求6的脱漆剂,其中粘度调节剂选自阴离子聚丙烯酰胺、淀粉基粘度调节剂、糖基粘度调节剂、水合二氧化硅、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯蜡、聚乙烯醇及其共聚物。
8.根据权利要求1的脱漆剂,还包含至少一种分散剂。
9.根据权利要求8的脱漆剂,其中分散剂选自阴离子超分散剂、非离子超分散剂、脱水山梨醇酯以及酯烷氧基化物。
10.一种重金属补救脱漆剂,该脱漆剂包含:
与包含大豆油和N-甲基吡咯烷酮的脱漆试剂相混合或分散其中的碳酸钙、硫化钙和三元过磷酸钙。
11.一套装重金属补救脱漆剂,包括脱漆剂和可溶解的含有至少一种补救剂的聚合物小袋。
12.根据权利要求11的一套装脱漆剂,其中脱漆剂包含大豆油和N-甲基吡咯烷酮。
13.根据权利要求11的一套装脱漆剂,其中脱漆剂包含二氯甲烷。
14.根据权利要求11的一套装脱漆剂,其中可溶解的聚合物小袋是由聚乙烯醇或其共聚物组成的。
15.根据权利要求11的一套装脱漆剂,其中所述至少一种补救剂选自硫化钙,磷酸钙,氢氧化钙,碳酸钙,氧化钙,硫化镁,磷酸镁,氢氧化镁,碳酸镁,氧化镁,混合的含钙和镁的碳酸盐和磷酸盐,磷灰石,磷酸氢二钙,磷酸二氢钙,三元过磷酸钙,白云石,磷酸及其盐,磷酸X钙,其中X是金属离子,碱土金属硅酸盐,水合二氧化硅,水合矾土,以及吸附金属的白土。
16.根据权利要求11的一套装脱漆剂,其中所述至少一种补救剂包含碳酸钙、硫化钙和三元过磷酸钙。
17.根据权利要求11的一套装脱漆剂,其中脱漆剂包含至少一种脱漆试剂和至少一种粘度调节剂。
18.根据权利要求17的一套装脱漆剂,其中脱漆试剂包含大豆油和N-甲基吡咯烷酮。
19.根据权利要求17的一套装脱漆剂,其中脱漆试剂包含二氯甲烷。
20.根据权利要求17的一套装脱漆剂,其中所述至少一种粘度调节剂选自阴离子聚丙烯酰胺、淀粉基粘度调节剂、糖基粘度调节剂、水合二氧化硅、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯蜡、聚乙烯醇及其共聚物。
21.根据权利要求11的一套装脱漆剂,其中脱漆剂包含至少一种脱漆试剂、至少一种粘度调节剂和至少一种分散剂。
22.根据权利要求21的一套装脱漆剂,其中所述至少一种分散剂选自阴离子超分散剂、非离子分散剂、脱水山梨醇酯以及酯烷氧基化物。
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