汽车涂装工艺对环境的污染及其治理措施

田明辉

摘要：当前汽车行业迅速发展，但在汽车制造过程中却存在严重的环境污染问题，它严重影响了汽车行业的整体健康可持续发展。在众多汽车制造生产工艺环节中，喷涂工艺环节的污染问题最为突出，所以本文中首先探讨了汽车涂装工艺的基本价值作用、工艺材料选择以及汽车涂装工艺选择。并深入讨论了汽车涂装工艺对环境所造成的污染问题以及有效治理措施。

Abstract： The current automobile industry is developing rapidly， but there are serious environmental pollution problems in the automobile manufacturing process， which seriously affects the overall healthy and sustainable development of the automobile industry. Among the many automobile manufacturing production processes， the pollution problem of the spraying process is the most prominent， so this article first discusses the basic value function of the automobile coating process， the selection of process materials and the selection of automobile coating process. It also discussed in depth the environmental pollution caused by the automobile coating process and effective treatment measures.

关键词：汽车涂装工艺;环境污染;价值作用;废气;废水;治理措施

Key words： automobile coating process;environmental pollution;value effect;exhaust gas;waste water;treatment measures

中图分类号：[U473.9]                            文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2022）01-0187-03

0  引言

近年来，国内汽车涂装工艺已经获得较大进步，它主要是突破了固有生产设备与技术局限性，就外在技术而言发展较快。结合长期实践情况建立汽车涂装工藝技术体系。就目前看来，汽车涂装工艺在国内已经相当成熟，所以它希望有效弥补传统工艺生产与周围附加环境所呈现出的割裂状态，建立一个完整的工艺应用实践整体，如此才能创造生产出高水平的汽车涂装作品。

1  汽车涂装工艺的基本理论

1.1 汽车涂装工艺的价值作用

汽车涂装工艺首先是具备良好的保护作用的，在汽车表面涂抹材料，在多次重复以后材料就会凝固，为汽车提供有效保护，因为涂料可以将外界空气、水分隔离开来，避免某些刺激成分对汽车表面造成一定腐蚀效果。如果能够为汽车进行涂装，可在某种程度上延长汽车的使用寿命。再一方面，为汽车涂装主要是起到审美装饰效果，因为涂装材料是具有多种质感、肌理和颜色的，不同汽车涂装能够满足不同用户的不同需求，直接改变汽车工艺外观，提升汽车产品的自我经济价值，为用户带来了精神层面的极大愉悦。

1.2 汽车涂装工艺材料的选择

实际上，用户为汽车涂装工艺材料大多看重其外表变化，旨在满足自身喜好，这也使得汽车涂装工艺能够获得快速发展契机。目前部分汽车涂装公司在工艺材料选择上还是比较前卫的，他们一方面考虑到了汽车涂装工艺材料的经济价值效益，一方面也特别关注消费者用户的实际需求，为用户提供了多种涂装工艺方案，涉及多种涂装工艺材料。考虑到涂装工艺材料与环保工作会产生直接影响作用，因此在涂装工艺材料选择方面非常注重其环保性，真正做到了对于自然生态环境的有效保护，这也是目前确保涂装工艺材料行业稳定健康发展的根本所在，建立了我国非常友好的节约型环境社会。在该过程中，工作人员对于涂装工艺材料的选择上更注重材料强化筛选，综合考量了多种影响因素，希望最终选择性价比更高的涂装工艺材料。

1.3 汽车涂装工艺材料的预处理

在预处理汽车涂装工艺材料过程中，主要考虑到在预处理过程中可能会消耗掉大量的水资源，所以必须分析耗水量，它应该占到整个车间用水总量的4/5之多。在过往，采用传统APED技术方式在目前看来是无法满足汽车涂装工艺要求的，目前比较常见的是更为优质的生物降解表面活性剂材料技术，新材料技术在提升水洗性能表现上尤其出色，不断优化了涂装工艺材料的生态环保效果，也大幅度降低了漂洗水的化学浓度，是目前汽车涂装工艺材料最为理想的预处理技术之一。另外，还可考虑采用无氮脱脂剂以及无磷脱脂剂，两种材料在降低氧化物、营养物含量方面表现突出，都可以被应用于水性漆的使用过程中。另外在涂装材料选择过程中也可以充分结合二者考量涂装材料的有效环保效果、喷涂质量效果以及喷涂周期、范围等诸多影响因素。在对比中可以料及到，水性漆防腐油防腐效果最佳，这是因为它经常采用水作为基础稀释剂，在稀释溶解后不易于产生散发毒性气体，对人体完全无害。从涂装工艺角度考虑，水性漆在耐水、耐磨、耐黄等诸多特性上表现良好，使用效果突出，相比于水性漆、油性漆等传统有机溶剂涂料，它与水的稀释融合作用表现更好，且其中不含有苯、甲醛等重金属物质，不会导致环境污染问题出现。再一点是阴极电泳漆，它的密度极低且不存在有害物质，整体看来拥有较为出色的高泳透力，这种特性使得阴极电泳漆本身在含量上相对偏低，所以可以考虑将氨基磺酸添加剂添加入树脂材料之中，通过此方法改善高泳透力最为科学合理。

1.4 汽车涂装工艺的选择分析

在汽车涂装工艺中就包括了电泳、喷漆、喷粉等等，它们都能在汽车表面预处理之后根据汽车外观与抗腐蚀要求选择采用不同喷涂工艺。在采用上述类型汽车涂装工艺过程中，需要做好冷却、干燥与流水工序控制工作，避免不同工序可能为产品带来的诸多不利影响因素。通常情况下，喷涂工艺对于汽车外观质量的要求相当高，因为在汽车外涂层、油箱等等位置采用喷涂工艺，需要保证其外表层色泽与光泽表现良好。另外看喷粉工艺，它适用于防腐要求较高的场合环境中，一般来说可以作为汽车的底漆使用。而对于普通汽车的车架与车门锁可以考虑采用电泳漆工艺，在特殊场合则要综合采用上述多种技术内容，确保涂装工艺应用到位，延长汽车产品使用寿命。当然，无论是采用哪一种喷涂工艺目前在国内都需要采用进口方法，我国尚且不存在独立生产设备企业，例如国内就缺乏优质的喷粉设备，且喷涂工艺运行成本也相对较高，设备本身容易受到粉末烘烤技术影响，产生较大功耗结果。另一方面，我国在涂装工艺应用方面还需要注重其防腐性能变化，通过固化温度与流平性来调整喷涂效果，满足当前时代汽车涂装工艺的快速发展要求[1]。

2  国内汽车制造行业的生产环保问题提出

目前国内汽车制造行业依然延续传统工艺发展模式，但在新时代这一模式显然缺乏可持续发展特质，导致如此庞大的制造系统工程无法正常有序推进，特别是无法倡导国家所提出的汽车工业生产环保政策。比如说在对原材料的使用、产品的制造以及报废处理等诸多生产环节都可能存在严重的资源下号问题，对于环境所造成的负面影响极为严重。因此说，国内汽车制造行业需要结合汽车制造过程充分考量资源与环境等诸多外部因素，结合当前我国经济社会发展形势作出判断，有效调整国内汽车制造行业的生产环保问题，思考问题解决的有效方法。作为世界头号汽车生产大国，在过去20年来的汽车生产销售方面势头良好，因此国内汽车制造行业企业也实现了良性发展。不过，汽车制造过程中所产生的大量废液、废气、粉尘等污染内容不容忽视，它们都导致环境污染、人身伤害等诸多问题的频繁发生。由此看来，汽车制造工业过程中环境污染问题是不容小觑的，必须对其进行系统性的治理规划[2]。

就汽车制造行业的生产工艺流程而言，汽车涂装工艺贯穿于整车、零配件生产的多个工艺环节中，因此涂装工艺流程也是汽车制造工艺流程中耗时最长、技术应用最复杂的生产制造环节之一，它更是目前全球汽车制造生产过程中所公认的三废排放最多的环节。为此，深度探讨汽车涂装工艺的污染问题是有必要的，这也是为了有效保证涂装作业人员能够健康安全地展开技术工作[3]。

3  国内汽车制造行业的汽车涂装工艺污染问题

在汽车制造生产过程中，由于采用涂料涂装工艺必然会产生环境污染问题，这主要是因为涂装材料中存在大量的化学成分。汽车在喷涂涂装过程中就涵盖了预处理、电泳、油漆喷涂等诸多工序环节，每一环节都会运用到大量的化学品材料，直接导致污染问题产生。就喷涂工艺而言，它所产生的污染问题就相当严重，如果根据物理化學状态进行分类，喷涂过程中会产生大量的废气、废水以及固体废弃物，而各类污染的污染特点也是不同的，需要根据它们不同的污染特点来展开详细分析[4]。

3.1 废水污染问题

涂装废水污染十分常见，它出现于汽车涂装工艺的预处理与电泳涂装生产环节。汽车喷涂工艺中必然会产生大量废水，而废水中的重要成分则是酸、碱、金属盐类、有机溶剂、树脂以及化学填料等等，它们都是极为常见的有害化学物质，大体还可划分为以下4类：

第一类是脱脂废水，它主要源自于预处理环节，当进行碱洗去油操作时，汽车在涂装之前需要将表面油污杂质直接清理干净，一般比较常用的清洗液就包括了表面活性剂，即碱性脱脂剂。在预处理工艺实施过程中，要结合连续排放含污染物浓度进行分析，特别是分析其中的漂洗废水成分，因为这部分废水中含有极高浓度的污染物，属于典型的清槽废水，其中的污染物成分就包括了COD、pH、石油类污染物等等[5]。

第二类是磷化废水，它主要来源于前处理磷化清洗工艺过程，在磷化液转化为酸式磷酸盐、氧化剂过程中，需要实施定期排放共欧操作，此时所产生的污染物浓度普遍偏高，而废水中的主要成分就包含了金属离子以及磷酸根。

第三类是电泳超滤废水，它主要来源于电泳超滤工艺环节。在电泳工序中应该采用阴阳离子树脂涂料配合中和剂。而排放的废水成分中则包含了高浓度的电泳倒槽液、清洗液以及超滤液。这一污染物中的主要成分为各种高分子有机化合物，其表面活性成分表现较高，且包含了大量的低分子溶剂成分，需要进行及时处理[6]。

第四类是喷涂循环水，它主要来源于喷漆室喷雾捕捉装置之中。在这一处理工序中主要利用循环水吸附大量的喷雾空气，如此能达到净化空气的效果。在排放废水中是包含了大量的低分子有机溶剂的，需要及时进行相应处理。

上述4种物质就是汽车喷涂涂装工艺中容易产生的废水成分，需要及时加以有效处理[7]。

3.2 废气污染问题

汽车喷涂工艺制造过程中必然会产生大量废气，这些废气主要源自于喷涂过程中所散发的喷雾与溶剂所挥发的蒸汽，这其中溶剂蒸汽的毒性最大，而液态涂料溶剂中溶剂蒸汽含量则要占到60%以上，其中硝基涂料溶剂蒸气更高达80%以上。因此说上述溶剂在涂装过程中所挥发的气体毒性极大，必然对周围环境产生极大危害。在涂装废气过程中需要分析3点技术环节：首先在喷漆室排气过程中，为有效维持喷漆室内部作业环境，需要确保喷漆室内换气风扇速率控制在0.25～1.25m/s范围内[8]。而喷漆过程中所产生的废气则主要集中在喷漆室排气中;其次是晾干室的排气部分，它主要作用于被涂汽车表面涂装后，在烘干与强制干燥工艺实施之前，汽车涂膜中的一部分溶剂会挥发直接形成一层优质涂膜，所说该废气中溶剂蒸汽含量较大，几乎不含有漆雾成分;再次是在烘干室的排气中，被涂物表面涂层在经过烘干干燥后能够快速形成一层优质涂层，此时会从烘干室内排出大量废气，这些废气一般出自于燃料系统[9]。

3.3 固体废弃物污染问题

最后是固体废弃物污染问题，它们多产生于工艺化学反应中，其中就包括了固体废渣、废涂料处理过程中。大体可以总结归纳以下3类：

第一类是涂料废渣，涂料废渣一般呈现固态或半固态状态，其中腻子成分含量最高，所以其流动性表现也最差[10]。

第二类是水性沉渣，比如说磷化沉渣、报废的水性涂料等等。

第三类是报废的油布、手套、涂料桶等等，在修补涂装过程中消耗的纸类也会转化为固体废弃物直接污染生态环境[11]。

4  国内汽车制造行业的汽车涂装工艺污染问题的有效治理措施

4.1 废气污染的有效治理措施

在汽车涂装工艺中所产生大量废气会严重污染大气，因此不能将其直接排放到大气环境中，也不能采用传统中处理废气与废渣的方法进行处理，这种气态污染必須在制造生产厂内就加以有效控制，即建立厂内控制治理机制，避免其扩散[12]。一般来说，可以采用的治理措施就包括了活性炭吸附法、触媒燃烧法、直接燃烧法、低VOC或无VOC环保型涂料等等。就以直接燃烧法为例，它可以将含有有机溶剂的气体直接加热到800℃以上，通过直接燃烧产生氧化反应，直接分解污染物中的二氧化碳与水成分。整体看来其操作相当简单且养护容易便捷，不需要进行任何预处理，同时可确保有机物完全燃烧。在燃烧过程中可以利用烘干室作为直接热源，综合利用废气污染物[13]。

目前环保型涂料中不会使用或少量使用有机溶剂涂料，例如比较常见的水性涂料、粉末涂料、光固化涂料等等。其中粉末涂料不排放任何有害废气，近年来发展十分迅速，诸多汽车生产企业已经将粉末涂料成功应用于车厢喷涂生产环节，其生产线也实现了大量量产。而采用粉末涂料可最大减少车厢喷涂过程中的废气排放量，在节约废气治理设备投资与运行成本方面表现突出。不过由于近年来汽车生产环节中环保问题日益凸显，所以新建生产线在环评工作中需要一般会采用到水性漆，水性漆已经全面普及到各个汽车涂装行业中。水性漆的主要成分是水，溶剂含量一般在20～25%左右，远远低于溶剂型涂料，使用水性漆，从根源上减少废气中VOCs的排放量。

另一方面，可采用活性炭材料处理废气污染。活性炭作为涂装车间的废气吸附剂已经有很多年的应用经验。活性炭价格便宜，表面有疏水性，比表面积（500～1200mg）大，因而具有优异的吸附生物功能，可使有机溶剂吸附在其表面，吸附饱和后，采用100℃左右的热空气进行脱附，脱附过程中被吸附的气体解析出来。涂装喷漆废气治理如采用活性炭吸附法，常规采用活性炭吸附与催化燃烧（脱附）相结合的处理工艺。它是根据高吸附率和催化燃烧节能两大基本原理设计的。

4.2 废水污染的有效治理措施

汽车涂装工艺中废水污染浓度极高，在处理工艺选择上还需要做到具体问题具体分析。比如说在处理电泳清洗废水过程中需要首先分析是否达到生产车间的排放口标准，结合这一类废水在车间展开预处理操作，配合中和沉淀处理方法将废水直接排放到废水处理总站并对废水进行打磨。在车间打磨工序中需要最大限度减少废水外排量。在这一过程中可以考虑采用P2 Zero概念法、高压脉冲电凝法、絮凝法等等，治理效果均表现突出[14]。

4.3 固体污染物的有效治理措施

在涂装汽车过程中固体污染物常有产生，首先要减少废渣的产生，尽量考虑在回收、再利用涂装工艺过程中有效焚烧处理掉含硫、铅量较低的废渣，并尽量进行回收再利用。另外就是要对固体废弃物进行分类收集处理，参考废渣种类做好适宜处理。最后就是要防止焚烧过程中产生二次污染，比如说要在焚烧涂料过程中有效控制氯气产生含量，配合静电除尘装置与洗涤器处理撸起，避免异常燃烧情况出现[15]。

5  总结

综上所述，汽车涂装工艺中所产生的环境污染物种类多且危害大，所以在汽车生产过程中必须有效采用各种方法减少废气、废水、固体污染物的产生，加强治理措施与强度，确保汽车生产行业快速稳定可持续发展。

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