一、          前言

    隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，大量新的工廠、礦山得以投產(chǎn)運(yùn)行。由于工藝原因，會(huì)產(chǎn)生大量的工業(yè)污水和廢水，原來相當(dāng)數(shù)量的廠礦企業(yè)會(huì)直接向自然界排放，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(shí)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，因此許多廠礦均采用先進(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(chǔ)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(dòng)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。為此在設(shè)計(jì)貯池時(shí)就要充分考慮采取防腐蝕的處理技術(shù)問題。大型鋼筋混凝土貯池一般均建在室外，要經(jīng)歷一年四季的溫差變化，容易發(fā)生脹裂滲透的物理性破壞；貯池中存放的廢酸或酸性介質(zhì)、堿液，能使水泥固化物中的游離鋁酸三鈣、氫氧化鈣的水化物反應(yīng)生成可溶性鹽類，造成水泥表面層層剝減；大氣中的二氧化碳與水泥中的氫氧化鈣作用生成不溶于水的碳酸鈣，堵塞在混凝土的孔隙中，還可以和碳酸鈣進(jìn)一步反應(yīng)生成易溶于水的碳酸氫鈣，使混凝土受到破壞。當(dāng)水質(zhì)為碳酸鈉、碳酸鈣型時(shí)，水中的碳酸鈣呈不飽和狀態(tài)，有可繼續(xù)溶解混凝土中碳酸鹽的能力，致使混凝土強(qiáng)度減弱。此外，大多數(shù)貯池的污水由于長期存放，當(dāng)夏季溫度升高到30—40℃時(shí)，污水中菌藻類微生物大量繁殖，從而形成嚴(yán)重的微生物腐蝕。

    如上所述，就要求對各類腐蝕性的工業(yè)污（廢）水進(jìn)行防腐蝕處理，以盡量延長污（廢）水處理設(shè)施長期有效的運(yùn)行。根據(jù)我們對各類污廢水池多年的實(shí)際處理經(jīng)驗(yàn)，對各種防腐蝕處理方法進(jìn)行了一個(gè)總結(jié)，并介紹一些新型防腐蝕材料的發(fā)展及應(yīng)用給業(yè)界，以利于提高我國的環(huán)保和防腐蝕技術(shù)水平。

    二、          常規(guī)防腐蝕處理結(jié)構(gòu)

    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(gè)就會(huì)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。

    2.1玻璃鋼襯里

    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(jià)合理的特點(diǎn)，同時(shí)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。

    2.1.1 樹脂的選擇

    一般情況下許多廠家和工程公司均會(huì)選擇環(huán)氧樹脂，因?yàn)榄h(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(diǎn)，同時(shí)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(huì)導(dǎo)致在玻璃鋼襯里工藝時(shí)，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(huì)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(gè)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(cuò)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：

    表2.1 環(huán)氧樹脂耐介質(zhì)的濃度和溫度

    2）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(shí)，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(huì)采用；而采用后者時(shí)，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(shí)，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(huì)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(diǎn)，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。

    表2.2 891環(huán)氧乙烯基酯樹脂耐介質(zhì)的濃度和溫度

    表2.3 902芳烴樹脂耐介質(zhì)的濃度和溫度

    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(diǎn)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(jì)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。

    2.1.3 施工過程及要點(diǎn)

    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(shí)，趕凈氣泡，其上再涂一層膠料，膠料應(yīng)飽滿。

    3.       應(yīng)固化24 h，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(jì)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(shí)，應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)。

    5.       鋪襯時(shí)，同層纖維增強(qiáng)材料的搭接寬度不應(yīng)小于50 mm，上下兩層纖維增強(qiáng)材料的接縫應(yīng)錯(cuò)開，錯(cuò)開距離不得小于50 mm。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(shí)，上下兩層纖維增強(qiáng)材料的接縫應(yīng)錯(cuò)開，錯(cuò)開距離不得小于50 mm，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(jì)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(shí)，待第一遍固化后，再涂刷下一遍。

    2.2 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(diǎn)：

    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）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(yàn)，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(shí)，經(jīng)100次交變試驗(yàn)后未能有異常現(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(shí)，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(diǎn)。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(diǎn)。

    2.2.1 膠泥施工過程及要點(diǎn)

    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(shí)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；

    2.3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(shí)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。

    表3.1 耐酸磚的腐蝕性能

    2.3.1 施工過程及要點(diǎn)

    1>     鋪砌塊材時(shí)，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(shí)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(shí)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

    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(shí)，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(shí)間相適應(yīng)，砌體不得變形。

    3.當(dāng)鋪砌塊材時(shí)，應(yīng)在膠泥或砂漿初凝前，將縫填滿壓實(shí)，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(shí)，宜分次進(jìn)行，縫應(yīng)密實(shí)，表面應(yīng)平整光滑。

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

    3、應(yīng)用舉例

    1>在一目前國內(nèi)最大的芯片集成電路制造廠的工業(yè)污水處理池中，含有一些廢酸，其中包括一些氫氟酸，在這個(gè)工程中采用了891乙烯基酯樹脂玻璃鋼結(jié)構(gòu)，已經(jīng)運(yùn)行2年，效果良好，其玻璃鋼結(jié)構(gòu)是2層04布再加一層表面氈的結(jié)構(gòu)，總厚度約為2mm。

    2>在湖南一石油化學(xué)品公司的工業(yè)廢水處理池中，由于池的面積較大，同時(shí)廢水又含有大量的烴類等化學(xué)介質(zhì)，對化水處理池最后采取VEGF樹脂鱗片膠泥結(jié)構(gòu)，以確保整個(gè)防腐蝕內(nèi)襯層的整體性和抗?jié)B性，另外在砼基礎(chǔ)上加襯一層04玻纖布。

    3>在浙江一家農(nóng)藥廠，排放的廢水中含有一些三氟乙酸、硫酸等強(qiáng)腐蝕性的化學(xué)介質(zhì)，同時(shí)剛排放的廢水溫度較高，部分達(dá)到90℃甚至更高，最后在有關(guān)專家的建議下，并結(jié)合外方在國外同類工廠的防腐蝕經(jīng)驗(yàn)，最后選取耐酸磚襯里，溝縫用膠泥采用耐高溫898乙烯基酯樹脂膠泥。

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責(zé)任編輯：王元

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