关键词：油漆;串级采样器;挥发分;自动换膜装置;性能评估
引言
精细化工行业在2017年进行了大范围的环境保护改造，在环境保护工作力度大幅度提高的同时，因为改造力度仓促，造成了新增加的职业病危害因素，可能损害到企业员工的职业健康。笔者在职业病危害评价的过程中，发现上述问题在精细化工行业的油漆涂料制造企业尤为严重，因此专门对油漆、涂料企业因环保改造后造成的新增加的职业病危害因素进行分析，并根据工作经验提出对策措施和建议。
1概述
精细化工（industryoffinechemicals），即生产精细化工品的工业，包括化学合成、制剂加工和商品化3部分，大多以灵活性较大的多功能装置和间歇方式进行小批量生产，多数采用液相反应，且流程长、精制复杂。精细化工中的涂料、油墨、颜料、香精等产品品种多，工艺随时调整，因此难以规模化生产、密闭性较差。同时，涂料、油墨、颜料、香精生产使用的溶剂极易挥发，在投料、分散、研磨、搅拌、调和、包装阶段，均有大量溶剂散发到空气中。因此，职业病危害因素中的生产性粉尘、有机溶剂、合成树脂在生产中尤为严重。化工行业在2017年进行的大范围环境保护改造，由于时间仓促，重点在环保改造，因此不可避免地新增加了生产车间内的职业病危害因素，这主要是因为车间设备布局、车间内隔间、车间密封度的变化引起的。根据《职业病危害因素分类目录》（国卫疾控发〔2015〕92号）辨识，油漆涂料企业生产中的生产性粉尘、有机溶剂、合成树脂因人员频繁接触产生职业病危害。其中产生的生产性粉尘主要是矽尘（代码FC1）；产生的有机溶剂主要是苯（代码HX41）、甲苯（代码HX42）、二甲苯（代码HX43）、正己烷（代码HX44）等及其混合物；产生的合成树脂主要是环氧树脂（代码HX91）、尿醛树脂（代码HX92）、酚醛树脂（代码HX93）。
2油漆喷涂车间挥发分爆炸特性研究
2.1挥发分主成分分析
根据油漆的用途和使用情况，选择硝基漆、醇酸漆和喷漆为实验对象，根据热重-红外光谱实验原理完成实验。实验条件主要分为升温和恒温2种，升温实验是以5℃/min的升温速率由23℃升至100℃，恒温实验由室温23℃升温到30℃和60℃，并在此温度下维持恒温5h。实验完成后，使用光谱分析软件的“基础红外图谱解析”功能对3种油漆的光谱图进行红外光谱基础解析，通过光谱的吸收特征确定油漆的主要物质成分。图1为油漆基础红外谱图解析，从图1(a)可以看出，醇酸漆主要含有2种官能团，分别为无机硝酸盐和脂肪烃;从图1(b)可以看出硝基漆主要含有2种官能团，分别为酯(普通)和脂肪烃;从图1(c)可以看出喷漆主要含有2种官能团，分别为反式烯烃和脂肪族碳酸酯。通过红外图谱解析可以获取3种油漆中所含的化学成分，其对应的化合物见表1。同一种油漆在不同的环境中红外光谱图是一致的，但不同油漆的光谱不同。每个光谱图都具特定的官能团，每一官能团有对应的波数区间。因此，可以通过获取油漆光谱图来确定环境中油漆的种类。此方法简单方便，且有助于作业人员选择对应的防护措施。
图1油漆基础红外谱图解析
表13种常见油漆中所含官能团和化合物
2.2主成分爆炸特性分析
通过醇酸漆、硝基漆、喷漆3种油漆的热重－红外光谱分析，得出醇酸漆中含有乙酸乙酯、硝基漆中含有乙酸甲酯、喷漆中含有碳酸二甲酯的结论。根据工业易燃易爆粉尘种类及其成分查询结果可知，含有乙酸乙酯、乙酸甲酯、碳酸二甲酯的3类油漆颗粒不仅具有挥发性，还有爆炸危险性。根据颗粒物爆炸条件可知，当生产加工场所中聚集一定浓度的油漆挥发分之后，一旦存在一定的点火源，就会发生油漆爆炸事故。因此，考虑使用国际上通用的20L球形爆炸特性测试装置，对3种不同的油漆颗粒物进行爆炸压力特性测试分析，得出不同浓度下醇酸漆、硝基漆、喷漆3种颗粒物的爆炸压力随时间的变化规律及最大爆炸压力，测试设置点火能量为2kJ。3种颗粒物的爆炸压力随时间变化曲线如图2所示。由图可知，在颗粒物浓度从300g/m3增大至400g/m3和500g/m3过程中，3种油漆颗粒物的爆炸压力都为增大的趋势，说明油漆颗粒物浓度对其爆炸特性的影响作用较大。当浓度分别为500，400和300g/m3时，醇酸漆颗粒物对应的最大压力为0．68，0．66和0．61MPa;硝基漆颗粒对应的最大压力为0．7，0．68和0．63MPa;喷漆颗粒物对应的最大压力为0．64，0．62和0．59MPa。因此，为了预防油漆喷涂车间挥发分爆炸事故，需要特别关注检测车间挥发分浓度。本文根据油漆喷涂车间的需求和挥发分的特性对油漆挥发分浓度检测装置进行设计并进行装置性能测定。
图2不同浓度油漆爆炸压力值变化
2.3结构设计
挥发分收集装置由气体样品输送系统、非挥发性收集系统、挥发分补偿系统、尾气收集系统和智能控制系统组成。其中，气体样品输送系统主要由空气入口过滤器、切割器、气体管路、气体流量计和抽气泵等组成;非挥发性收集系统由颗粒物捕集装置和自动换滤膜装置组成，包括上电磁吸盘、下电磁吸盘、滤膜架、滤膜夹、齿轮、轴和步进电动机等，滤膜架在上电磁吸盘和下电磁吸盘之间，通过步进电机带动齿轮和轴传动，为了实现自动换膜，每次收集完毕之后的滤膜旋转180°，由人工取下滤膜，保存并换上新的滤膜;挥发分补偿系统是由换向阀和2个串级冲击采样器(内设串级冲击采样器滤膜架、水冰箱、进出水口和温度传感器)组成，且通过智能控制系统的换向阀分别与2个串级冲击采样器连通，气体经过加热套管加热后非挥发分将被滤膜截留，挥发分则经过串级采样器冷却凝结被内部的滤膜截留，这样串级冲击采样器就收集到经加热套管加热后的挥发分，因而对挥发分起到了补偿作用;尾气收集系统是用来收集没有被捕集到的挥发分，并把收集的尾气送往实验室做实验样品。
结语
1)醇酸漆挥发分官能团为无机硝酸盐和脂肪烃，硝基漆挥发分官能团为酯(普通)和脂肪烃，喷漆挥发分官能团为反式烯烃和脂肪族碳酸酯。3种油漆均具有爆炸特性，且随着油漆颗粒物浓度增大，爆炸压力也增加。2)设计装置基于串级采样器采样原理、颗粒物切割器的分离原理、滤膜称重法测量原理及连续采样动作要求。对装置的气密性、精确度及绝缘性和工作噪音进行性能评估，保证了装置在采样过程中可靠的采样数据及其稳定性。装置对挥发分的采集率在90%以上，总采集率为93．1%～98．9%，表明装置实用可靠，精确度高，对挥发分具有很好的浓度检测效果，为喷涂车间挥发性爆炸颗粒物浓度检测检验的研究提供参考。
参考文献:
［1］盖国胜，陶珍东．粉体工程［M］．北京:清华大学出版社，2010．
［2］李德文．煤矿粉尘及职业病防治技术［M］．北京:中国矿业大学出版社，2007．
［3］范雪云．工矿企业粉尘危害防护指南［M］．北京:煤炭工业出版社，2011．
论文作者:童炬兀
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/8
标签：油漆论文; 滤膜论文; 浓度论文; 官能团论文; 装置论文; 颗粒物论文; 光谱论文; 《防护工程》2019年第2期论文;