工業(yè)污廢水池防腐蝕

一、 前言 

隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，大量的工業(yè)污水和廢水，而這些未經(jīng)處理的工業(yè)污水或廢水均含有大量的腐蝕性或有害性化學(xué)物質(zhì)，不僅污染了自然環(huán)境，同時對人類自身健康產(chǎn)生了巨大的威脅，嚴(yán)重影響了可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程。為保護(hù)環(huán)境減少污染，國家通過立法要求對工業(yè)污廢水進(jìn)行處理，不能未經(jīng)處理而直接排放，因此許多廠房均采用先進(jìn)環(huán)保工藝，新建或重建了污水或廢水處理設(shè)施，對工業(yè)污、廢水進(jìn)行合理、有效的處理，達(dá)標(biāo)后排放。 

目前石油、化工、濕法冶煉、火力發(fā)電、制藥等企業(yè)中有許多大型混凝土貯池，其功能為：用作酸、堿液的儲放；酸堿的中和處理；污（廢）水存放；排煙脫硫系統(tǒng)中的石膏漿及石灰漿的堆放等。這些貯池一般為埋地式、半埋地式的封閉、半封閉或敝口露天形態(tài)，大都采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。這些貯池由于要長期受酸堿等化學(xué)品、工業(yè)污水、工業(yè)大氣、紫外線、固體顆粒的流動磨損、沖刷等因素的作用，存在著酸堿腐蝕、大氣腐蝕、磨蝕、滲透式脹裂的物理侵蝕，菌藻類的微生物腐蝕等多種較為復(fù)雜的腐蝕形態(tài)，嚴(yán)重影響使用壽命。

二、 常規(guī)防腐蝕處理

在污廢水處理池中，由于污廢水中含有大量的腐蝕性介質(zhì)，如含有廢酸、氧化性化學(xué)品等，對以混凝土為基礎(chǔ)的處理池其腐蝕性是較大，未經(jīng)防腐蝕處理的砼處理池，一般情況下，2-3月個就會出現(xiàn)池表面的損壞、強(qiáng)度下降明顯。因此，必須對混凝土基礎(chǔ)的處理池進(jìn)行防腐蝕處理，下面就分別介紹幾種目前國內(nèi)上比較常見的防腐蝕處理方法。 

玻璃鋼襯里 （乙烯基防腐）

 

 

這是最常見的防腐蝕處理方法，它是利用玻璃纖維增強(qiáng)塑料（俗稱“玻璃鋼”）結(jié)構(gòu)在混凝土基礎(chǔ)上形成一層防護(hù)，玻璃鋼襯里具有整體性、抗?jié)B性好和造價合理的特點，同時選用適當(dāng)?shù)姆栏g樹脂就能夠達(dá)到良好的防腐蝕效果。在玻璃鋼襯里防腐蝕工法中，一般采用玻璃纖維加玻璃纖維短切氈或表面氈的復(fù)合結(jié)構(gòu)，厚度在1-3mm之間。 

樹脂的選擇 

一般情況下許多廠家和工程公司均會選擇環(huán)氧樹脂，因為環(huán)氧樹脂具有來源廣、成本合理、耐腐蝕性能優(yōu)良、收縮率低的特點，同時在混凝土基礎(chǔ)上施工中，要求樹脂的收縮率不能太大，否則可能會導(dǎo)致在玻璃鋼襯里工藝時，出現(xiàn)由于樹脂的固化收縮造成的內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致“脫殼”的現(xiàn)象，而引起防腐蝕失效。但是環(huán)氧樹脂本身也有其化學(xué)組成等各方面的局限性，下面就分別一般述說：1)環(huán)氧樹脂的固化體系一般情況下會采用胺類固化體系或者酸酐類固化體系，胺類固化體系為常溫或室溫固化體系，酸酐類固化體系為中高溫固化體系，而一般在防腐蝕工程施工中均在室溫或常溫下施工，所以在污廢水防腐蝕處理中均采用胺類固化體系，其固化原理是利用胺基團(tuán)上的活潑氫與環(huán)氧基反應(yīng)而最后交聯(lián)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，但這個交聯(lián)結(jié)構(gòu)很容易在酸性的介質(zhì)作用下分解，導(dǎo)致三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)的解體而引起防腐蝕的失效，所以胺類固化的環(huán)氧樹脂在室溫下的耐酸性還是不錯的，但在大于40℃或者更高的作用溫度下的耐酸性就不太理想；選用室溫下固化環(huán)氧樹脂的熱變形溫度（HDT）一般情況下較低，均在60-70℃之間，因此也不能耐更高的溫度,推薦使用溫度不能超過75℃

表2.1中列出了環(huán)氧樹脂的耐腐蝕性能： 

環(huán)氧樹脂耐介質(zhì)的濃度和溫度 

化學(xué)介質(zhì)	濃度（%）	溫度（℃）	化學(xué)介質(zhì)	濃度（%）	溫度（℃）
硫酸	20	66	鹽酸	20	60
硫酸	70	40	鹽酸	36	35
氫氟酸	10	20	醋酸	10	66
氫氧化鈉	30	40	苯	-	25
苯酚 - 66  66	-	66	氨水	稀
甲醛	<40	50	雙氧水	29	20

由于選用胺類固化體系的環(huán)氧樹脂的養(yǎng)護(hù)周期較長，更重要的是：采用的胺類固化劑的毒性較大，對施工人員的身體危害極大，如乙二胺的LD50（半數(shù)致死量）為620mg/kg，蒸氣壓高達(dá)14665Pa(11mmHg)，因此施工人員極易接觸和吸入乙二胺蒸汽而引起皮膚過敏、頭昏、失眠、健忘、急燥、胸悶等神經(jīng)系統(tǒng)癥狀和肝器官等疾病，嚴(yán)懲者甚至引起急性中毒或死亡，之后開發(fā)成功并大量應(yīng)用毒性較小的固化劑，如T31等。3）一般工程中采用的6101（E-44）的粘度較大，尤其是在冬天室溫或北方施工時，樹脂已凝結(jié)成固體或半固體狀，不可能直接操作，給現(xiàn)場施工等帶來了極大的不便，為了降低樹脂的粘度以方便施工，應(yīng)加入適當(dāng)比例的稀釋劑來來達(dá)到降粘的目的，稀釋劑有活性稀釋劑（如低粘度的液體狀環(huán)氧樹脂）和非活性稀釋劑（如丙酮等），但采用前者的成本相當(dāng)高，一般不會采用；而采用后者時，給環(huán)境和施工質(zhì)量帶來了負(fù)面的影響，丙酮極易揮發(fā)，而丙酮的氣味非常具有刺激性，在給現(xiàn)場施工人員造成身體上的傷害的同時，也造成了周圍環(huán)境的污染，并容易起火或發(fā)生爆炸。更為重要的，是由于揮發(fā)性的非活性稀釋劑的揮發(fā)造成了固化物的不致密，勢必影響玻璃鋼的抗?jié)B性，從而導(dǎo)致耐腐蝕效果的下降，尤其是電子工業(yè)中的污廢水處理中，由于工業(yè)廢水中含有氟化氫等化學(xué)介質(zhì)，而氟化氫介質(zhì)的腐蝕形態(tài)主要是由于分子體積較小，而在聚合物中容易發(fā)生分子水平上的擴(kuò)散或溶脹，正如上表中的數(shù)據(jù)所顯示的，環(huán)氧樹脂的耐氫氟酸的效果不是特別好。所以，目前在國外已經(jīng)很少采用環(huán)氧樹脂用于防腐蝕工程制作了，一般情況下會采用環(huán)氧樹脂改性的乙烯基酯樹脂。 

環(huán)氧乙烯基酯樹脂是由環(huán)氧樹脂與甲基丙烯酸通過開環(huán)加成化學(xué)反應(yīng)而制得。它保留了環(huán)氧樹脂的基本鏈段，又有不飽和聚酯樹脂的良好工藝性能，它在適宜條件下固化后，表現(xiàn)出某些特殊的優(yōu)良性能，具有良好的工藝性和耐腐蝕性。正如上面文章所言，樹脂的收縮率對于玻璃鋼法的耐腐蝕效果影響較大，而常規(guī)的雙酚A型乙烯基樹脂的室溫固化收縮率為3%左右，而新推出的一新低收縮891乙烯基樹脂的收縮率<1%，較環(huán)氧樹脂的線收縮率也低，這種樹脂更具有高耐蝕性、與填料良好的浸潤性的特點，尤其適合膠泥的制作或者玻璃鋼內(nèi)襯制作。目前，在國內(nèi)我們利用環(huán)氧乙烯基樹脂在各種電子工廠（如中芯國際等）、化工廠等均有成功的應(yīng)用案例。 

環(huán)氧乙烯基酯樹脂耐介質(zhì)的濃度和溫度 

 

但在玻璃鋼襯里制作時，環(huán)氧乙烯基酯樹脂的成本較高，在目前國內(nèi)一些廠家還不能承受。 

表2.3 902芳烴樹脂耐介質(zhì)的濃度和溫度 

化學(xué)介質(zhì) 濃度（%） 溫度（℃） 化學(xué)介質(zhì) 濃度（%） 溫度（℃）

 

化學(xué)介質(zhì)	濃度（%）	溫度（℃）	化學(xué)介質(zhì)	濃度（%）	溫度（℃）
硫酸	<70	60	氨水	飽和	常溫
硝酸	10	80	硝酸	<30	常溫
鹽酸	31	80	醋酸	<40	常溫
氫氧化鈉	40	60	硫酸銨	飽和	常溫
醛化液	-	80	尿素	飽和	常溫
氫氟酸	<30	25	鹽酸	<37	常溫
鉻酸	<30	60	碳酸鈉	飽和	常溫

在此我們推薦一種高性能的芳烴型樹脂（902），這是一種特種不飽和聚酯樹脂，含有較多的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，它在硫酸和硝酸的情況下的性能尤為特出，902樹脂較常用的環(huán)氧樹脂具有低毒、更好的工藝性的特點外，更具與環(huán)氧樹脂相比的低成本性，我們對環(huán)氧樹脂與902樹脂進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)成本核算，計入各種稀釋劑等綜合成本，環(huán)氧樹脂相當(dāng)17.10元/公斤，而902樹脂相當(dāng)于15.20元/公斤。 

施工過程及要點 

1、封底層：在經(jīng)過處理的基層表面，均勻地涂刷封底料，不得有漏涂、流掛等缺陷，自然固化不宜少于24 h。 

2、修補(bǔ)層：在基層的凹陷不平處，應(yīng)采用樹脂膠泥料修補(bǔ)填平，自然固化不宜少于24 h，用樹脂膠泥料修補(bǔ)刮平基層。 

3、間歇法樹脂玻璃鋼鋪襯層的施工，應(yīng)符合下列規(guī)定： 

1. 玻璃纖維布應(yīng)剪邊，滌綸布應(yīng)進(jìn)行防收縮的前處理。 

2. 先均勻涂刷一層鋪襯膠料，隨即襯上一層纖維增強(qiáng)材料，必須貼實，趕凈氣泡，其上再涂一層膠料，膠料應(yīng)飽滿。 

3. 應(yīng)固化24h，修整表面后，再按上述程序鋪襯以下各層，直至達(dá)到設(shè)計要求的層數(shù)或厚度。 

4. 每鋪襯一層，均應(yīng)檢查前一鋪襯層的質(zhì)量，當(dāng)有毛刺、脫層和氣泡等缺陷時，應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)。 

5.鋪襯時，同層纖維增強(qiáng)材料的搭接寬度不應(yīng)小于50mm，上下兩層纖維增強(qiáng)材料的接縫應(yīng)錯開，錯開距離不得小于50mm。陰陽角處應(yīng)增加一至二層纖維增強(qiáng)材料。

4>連續(xù)法樹脂玻璃鋼鋪襯層的施工，應(yīng)符合下列規(guī)定： 

1．平面一次連續(xù)鋪襯層數(shù)或厚度，以不應(yīng)產(chǎn)生滑移，固化后不起殼、脫層為限。 

2．立面一次連續(xù)鋪襯層數(shù)或厚度，以不應(yīng)產(chǎn)生滑垂、固化后不起殼、脫層為限。 

3．鋪襯時，上下兩層纖維增強(qiáng)材料的接縫應(yīng)錯開，錯開距離不得小于50mm，陰陽角處應(yīng)增加一至二層纖維增強(qiáng)材料。 

4．應(yīng)在前一次連續(xù)鋪襯層固化后，再進(jìn)行下一次連續(xù)鋪襯層施工。 

5．連續(xù)鋪襯到設(shè)計要求的層數(shù)或厚度后，應(yīng)自然固化24 h，即可進(jìn)行封面層施工。 

5>樹脂玻璃鋼封面層的施工，應(yīng)均勻涂刷面層膠料。當(dāng)涂刷兩遍以上時，待第一遍固化后，再涂刷下一遍。 

    樹脂鱗片膠泥襯里

所謂的鱗片膠泥襯里，就是將具有一定片徑和厚度的玻璃鱗片，分別與各類耐腐蝕樹脂等混合，經(jīng)專用機(jī)械配制而成的膠泥（涂料），再經(jīng)施工涂敷于混凝土表面，室溫固化后所得到防腐蝕內(nèi)襯。根據(jù)樹脂基體的不同，有二種可供選擇：一種是環(huán)氧樹脂鱗片膠泥；另一種乙烯基酯樹脂鱗片膠泥（vinyl ester glass flake mortar），簡稱為VEGF鱗片膠泥。相對而言，后者的綜合性能包括耐腐蝕性能和耐溫性能均優(yōu)于前者，目前在日本、美國等國家均采用后者。VEGF鱗片膠泥具有以下特點： 

1） 耐腐蝕性能好：由于VEGF鱗片膠泥采用的基體樹脂是高性能的乙烯基酯樹脂，該類型樹脂具有較環(huán)氧樹脂更好的耐腐蝕性能； 

2） 較低的滲透率：VEGF鱗片膠泥的抗水蒸汽滲透率比普通環(huán)氧樹脂涂料高6-15倍，比普通環(huán)氧FRP高4倍； 

3） VEGF鱗片膠泥具有較強(qiáng)的粘結(jié)強(qiáng)度，不僅指樹脂基體與其中的玻璃鱗片之間的粘結(jié)強(qiáng)度較高，而且VEGF鱗片膠泥與混凝土基材之間的粘結(jié)強(qiáng)度高，與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度≥2.5Mpa 。因此VEGF鱗片膠泥涂層不易產(chǎn)生龜裂、分層或剝離，附著力和沖擊強(qiáng)度較好，從而保證較好的耐蝕性； 

4）耐溫差（熱沖擊）性能較好：涂層中由于含有許多玻璃鱗片，因此消除了涂層與基材之間的線膨脹系數(shù)的差別，VEGF鱗片膠泥涂層的線膨脹為11.5×10-6 /℃,，使VEGF鱗片膠泥適合于溫度交變的重腐蝕環(huán)境。我們進(jìn)行了耐熱沖擊性能試驗，即把涂有VEGF膠泥的鋼板交變放置在100℃沸水和0℃的冰水各1小時，經(jīng)100次交變試驗后未能有異?，F(xiàn)象出現(xiàn)。 

5） 耐磨性好：VEGF鱗片膠泥在固化后的硬度較高，比普通醇酸漆高2-3倍，耐磨性較好，如VEGF鱗片膠泥的耐磨性為105mg（CS-17W-500 g情況下），而受外機(jī)械損傷時，VEGF鱗片膠泥的破壞是局部的，其擴(kuò)散趨勢小，易于修復(fù)。 

6） 工藝性較好：由于VEGF鱗片膠泥的固體成份較高，可以一次性成較厚的涂層，涂層方法可以是噴涂（spay coating）、鏝涂(trowel coating)、刷涂（roller coating）等成型工藝，并具有當(dāng)場配制和室溫下固化的特點。在VEGF鱗片膠泥涂層使用幾年后，若出現(xiàn)遭損壞的情況，只需在該處作簡單的處理即可進(jìn)行修復(fù)，并可繼續(xù)使用而不影響使用性能，具有修補(bǔ)性好的特點。 

2、膠泥施工過程及要點 

在工業(yè)污廢水處理池等混凝土基層上施工的方法及過程相當(dāng)簡單，具體的使用過程如下： 

① 基礎(chǔ)混凝土要求養(yǎng)護(hù)期不少于28天，表面含水率應(yīng)＜6%。首先中和去掉表面的堿性物質(zhì)，并之后利用噴砂或其它機(jī)械方法去除混凝土表面浮灰，清理干凈后，然后用VEGF樹脂打底一至二道，待干后施工； 

② 用手工泥刀刮鏝成1-2mm(每道)厚的VEGF膠泥層，硬化后，再進(jìn)行第二刀刮鏝，直至達(dá)到規(guī)定厚度。一般在每涂1mm厚度時進(jìn)行檢測，以確認(rèn)涂層是否有針孔及其它瑕疵； 

③ 凹凸部位，適當(dāng)增加厚度，或用FRP復(fù)合使用； 

④ 用VEGF樹脂罩面一至二道； 

 

耐酸塊材砌筑 

但在是許多工業(yè)場合中，剛排放的污（廢）水的腐蝕性能較強(qiáng)，溫度較高（有的達(dá)120℃），或者固體粉粒的含量較高，如熱軋車間的含酸廢水（達(dá)到180℃）；鈦白粉生產(chǎn)中的含硫酸廢水等更具有腐蝕性。在這種情況下，用玻璃鋼襯里或者VEGF襯里就不能解決這種既要求耐高溫耐腐蝕，又要求耐磨耗的情況，這種腐蝕條件下一般用耐酸塊材砌筑的方式來解決。選用的耐腐蝕塊材有耐酸磚、各類耐腐蝕石材（如花崗石、石英石等），這些耐腐蝕塊材的基本成份是二氧化硅，具有優(yōu)良的耐酸性能，同時由于結(jié)構(gòu)致密，吸水率小，耐磨耗性好。表3.1中耐酸磚的部分耐腐蝕情況。 

耐酸磚的腐蝕性能 ：

 

化學(xué)介質(zhì)	濃度（%）	溫度（℃）	化學(xué)介質(zhì)	濃度（%）	溫度（℃）
硫酸	98	70	尿素	任意	沸點
硝酸	任意	低于沸點	氯化鈉	任意	沸點
鹽酸	37	70	甲醛	任意	沸點
氫氧化鈉	20	60	丙酮	飽100%以下	沸點
醋酸	任意	低于沸點	硫酸銨	任意	沸點

施工過程及要點 

1、鋪砌塊材時，基層的表面應(yīng)均勻涂刷封底料，待固化后再進(jìn)行塊材的鋪砌。在某些情況下，基層上可采用璃鋼隔離層，此時宜先涂刷一遍與襯砌用樹脂相同的膠料，然后進(jìn)行塊材的鋪砌。  

2、塊材結(jié)合層厚度、灰縫寬度和灌縫或勾縫的尺寸，均應(yīng)符合表3.2的規(guī)定。 

3、塊材在鋪砌前先進(jìn)行試排；鋪砌時的順序應(yīng)由低往高，先地坑、地溝，后地面、踢腳板或墻裙。陰角處立面塊材應(yīng)壓住平面塊材，陽角處平面地材應(yīng)蓋住立面塊材，塊材鋪砌不應(yīng)出現(xiàn)十字通縫，多層塊材不得出現(xiàn)疊縫。 

表3.2 結(jié)合層厚度、灰縫寬度和灌縫或勻縫的尺寸  

結(jié)合層厚度 灰縫寬度 縫寬 縫深 縫寬 縫深 

耐酸磚、 耐酸耐溫磚 厚度≤30mm 4~6 2~3 — — 6~8 10~15 

厚度＞30mm 4~6 2~4 — — 6~8 15~20 

天然石材 厚度≤30mm 4~8 3~6 8~12 15~20 8~12 15~20 

厚度＞30mm 4～12 4～12 8～15 滿灌 

4、塊材的鋪砌，還應(yīng)符合下列規(guī)定： 

1.耐酸磚和厚度≤30mm石材的鋪砌，宜采用樹脂膠泥揉擠法施工；平面上鋪砌厚度＞30mm石材，宜采用樹脂砂漿座漿、樹脂膠泥灌縫法施工；立面上鋪砌厚度＞30mm石材，宜采用樹脂膠泥揉擠法砌筑定位，其結(jié)合層應(yīng)采用樹脂膠泥灌縫法施工。結(jié)合層和灰縫的膠泥或砂漿應(yīng)飽滿密實，塊材不得滑移。 

2. 立面塊材的連續(xù)鋪砌高度，應(yīng)與樹脂膠泥的固化時間相適應(yīng)，砌體不得變形。 

3. 當(dāng)鋪砌塊材時，應(yīng)在膠泥或砂漿初凝前，將縫填滿壓實，灰縫的表面應(yīng)平整光滑。 

5、塊材的灌縫與勾縫，應(yīng)符合下列規(guī)定： 

   

    1． 樹脂膠泥的灌縫與勾縫，應(yīng)在鋪砌塊材用的膠泥、砂漿固化后進(jìn)行。 

    2． 灌縫或勾縫前，灰縫應(yīng)清潔、干燥。 

    3． 灌縫時，宜分次進(jìn)行，縫應(yīng)密實，表面應(yīng)平整光滑。  

    4． 勾縫時，縫應(yīng)填滿壓實，灰縫的表面應(yīng)平整光滑。