一体化策略助涂料涂装行业VOC减排
□ 中国涂料工业协会 杨渊德
VOC是大气污染物中最主要的污染物之一，自身毒性强而且直接导致光化学烟雾和雾霾，是我国近年来大气区域性复合型污染的重要前体物和参与物。为此，政府《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见的通知》要求“开展挥发性有机物污染防治”；《大气污染防治行动计划》要求“从生产、运输、使用等环节对VOC进行排放控制”。可见，以VOC为代表的特征和毒性污染物已经成为我国大气污染防治的重点。
涂料涂装行业是我国VOC排放大户，但现有环保政策多关注涂装行业(涂料使用环节)的VOC污染控制，对更为源头、更为关键、更能有效而且决定涂装环节VOC排放的涂料设计与生产环节的VOC减用与减排理念尚未进行重点关注并形成明确控制思路。涂料设计与生产环节的具体问题主要体现在：一是溶剂型涂料产量占比高，产品VOC含量高。我国涂料产品主要有建筑涂料、木器涂料、汽车涂料、防腐涂料(船舶、钢结构)等，除建筑涂料(主要是内墙涂料)中水性涂料占比较高外，其余涂料品种均是溶剂型远远大于水性涂料。2012年我国涂料产量约1272万t，其中溶剂型涂料占60%左右，其余才是水性、粉末、光固化等低污染型涂料，而同期美国溶剂型仅占40%左右、日本占35%～40%，德国仅占30%。中国涂料VOC含量限值远远高于发达国家，欧美国家的溶剂型涂料VOC限值较我国低10%～20%。二是涂料行业的VOC种类多，溶剂毒性差异较大。不同类型涂料、不同生产工艺、不同配方要求的原料VOC差异较大，如醇酸树脂涂料使用甲苯、二甲苯、溶剂油等作为溶剂，环氧树脂涂料使用丁醇、甲苯、二甲苯等作为溶剂，丙烯酸及聚氨酯涂料使用乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、环己烷等作为溶剂，由此可见，毒性较强的苯系物是涂料生产中的VOC之一，也只能通过改进涂料生产配方才能实现生产过程和使用过程的排放消减。三是涂装行业(涂料使用过程)排放量大，排放源分散，污染控制技术不完全，污染控制难，环境监管难度大、成本高，而源头的用途管控与配方完善才是涂料涂装行业VOC减排的核心。由于建筑外墙、船舶、钢结构等必须在开放空间中涂装，所以VOC基本属于无组织排放，无法有效监管。而且，目前涂料行业VOC减排政策管理层面“重涂装、轻涂料”、“重末端控制、轻源头减用”，不仅行政成本高，而且监管效果不好。因此，直接控制产品中VOC含量或者使用水性涂料，形成涂料涂装行业从用途管控、配方设计、毒性替代、使用监管等VOC减排一体化战略，是降低涂料涂装行业VOC排放最有效的措施。
借鉴各国环保(大气净化)法规
美国、英国、德国早在20年前就制定大气净化法(Clean Air Act， CAA)、环境保护法、排出防止法(TALult)，规定了限制VOC排放标准和VOC削减目标值。但在VOC的定义、对象设施、限制内容等方面各国有差别。
1北美、欧洲地区的法规
在美国有联邦国家、州、地区级大气净化法规，实施的形式很复杂，随制品种类、涂料类型、地区等的不同，规定涂料中的VOC含有率的限制值也不同，联邦环境署(EPA)于1990年修改了国家级的大气净化法(CAAA)，在原来限制VOC上又强化增加有害大气污染物质(HAPs：Hazardous Air Pollutants)的限制。在大气净化法中为适应各区的环境基准又规定了相应的基准值RACT、BACT、LAER。
以HAPs为对象适用于工业涂装范畴又设定了最大(能)实现的控制标准(MACT：Maximum Achievable Control Technology)，并将CAA的有害大气污染物质从112种增加至183种(应该是189种)。
加拿大环境保护法(The Canadian Environmental Protection Act)，2003年实施。
在欧洲于1996年公布了关于完整的防止和控制污染的指令1996/61/EC(Integrated Pollution Preventionand Control)，对特定的产业活动设备制定了以最可采用的技术为基础的排放基准。对使用有机溶剂的特定事业、设施详细规定了关于挥发性有机化合物的排出限制的指令(VOC指令：溶剂指令)1999/13/EC。此指令的目的是削减由产业活动向环境中排出的VOC量，使属于特定产业的有排出一定量以上的VOC的企业，必须遵守VOC排出量的界限。在涂装领域，对新汽车涂装、卷材涂装、金属涂装、木工涂装等的设施都有限制。既有设备在2007年10月30日前都应满足指令所要求的事项。
随后的2004/42/EC指令对建筑物和汽车修补等特定用途的涂料设定了VOC的含有量的上限。要求欧盟各国在2010年采取各种削减手法，实现目标，按以指令为基准分别制定国内法，如果已有独自严格的基准，则遵守各国的法律。
欧美大气净化法中有关新汽车涂装的VOC法规表明，在欧洲汽车涂装的限值是以单位涂装面积的VOC排出量表示，美国CAA中适用于新设备场合的BACT法规(VOC限值42g/m2)基本上与欧洲的最终限制目标值相一致，如今欧洲汽车涂装的排放限值为36g/m2，严格的汽车厂家要求为20g/m2。
2亚洲地区的法规与欧美相比，亚洲地区法规的颁布要滞后近20年。
2000年日本汽车工业会自主限制VOC排放量为60 g/m2。2005年5月日本政府颁布了188号政令修订过的大气污染防止法和189号政令，明确了免除物质、设施基准和实施日期。20世纪90年代日本汽车业在欧美建厂，均按当地VOC排放法规执行，自2000年以来日本国内开始按德国的VOC排放标准，改造和新建汽车涂装线。
韩国的大气环境保护法(Air Quality Preseriation Act)，1995年修正，VOC的削减目标是到2000年要比1995年削减50%。2007年以后制定了新的国家基准。
我国的环保法规：我国原有“大气污染综合排放标准”(GB 16297—1996)，仅对苯和甲苯、二甲苯等有限制。2006年8月15日国家环保总局颁布了HJ/T293—2006《清洁生产标准 汽车制造业(涂装)》，2006年12月1日开始实施，它是国内对工业涂装的VOC排放量第一次做出了具体规定。环保部2006年立项的《涂装工业污染物排放标准》至今还没有完成制定，但有些地方和部分汽车厂家已经将汽车涂装排放限值加严至20g/m2。
探寻VOC减排技术措施
在涂料涂装行业实现清洁生产，必须降低VOC排放量，达到清洁生产标准规定的VOC限值以下。具体技术措施如下：
1采用低VOC或无VOC的环境友好型涂料
低VOC或无VOC的环境友好型涂料(高固体分涂料、水性涂料、粉末涂料等)替代溶剂型涂料，这是较彻底地解决VOC对大气污染的治本措施。环境友好型涂料中的高固体分涂料在原有涂装工艺及设备上不需做大的改动就可采用，降VOC效果也十分显著，如汽车涂料施工黏度下的中涂、面漆固体分提高10%～15%，可达到削减VOC 30%～40%的效果。可是在涂料方面不是简单地减少有机溶剂的用量，而要保持施工性能(如施工黏度)基本不变，需重新设计或调整配方和研制，采用新型树脂和吸油量小的有机颜料。采用水性涂料和粉末涂料替代溶剂型涂料，涂装工艺和设备要作大的改动，一般宜在新建涂装线时采用。
2涂料生产采用连续密闭一体化的生产方式
涂料生产过程中加强投料、拌和、分散、调漆和包装等各个环节的管理，调漆换色时减少溶剂的使用量。
3提高涂着效率，尤其是提高喷涂作业场合的涂着效率
通过以下手段提高涂着效率：手工空气喷涂实现低压化、静电化(用空气静电喷枪替代一般的空气喷枪)；克服人的因素(熟练程度、责任性和身体状况等的不同造成的喷涂质量和涂料利用率的差异)，采用自动静电喷涂替代手工喷涂；采用机器人自动杯式静电喷涂替代往复式自动杯式静电喷涂；通过喷涂条件合理化和控制智能化等措施来减少过喷涂(Over Spray)。
4加强溶剂管理，降低有机溶剂使用量
在现场加强溶剂管理，如回收洗枪用的溶剂再利用；换色编组，顺序统一，减少换色次数，即减少洗枪次数和洗枪的溶剂损失量；涂料、溶剂容器加盖等。设备上改进优化，减少稀释剂添加量，配置溶剂再生装置、涂料管理线缩短化；在汽车静电喷涂工艺中，选用弹匣式旋杯供漆系统，可使换色时的涂料和溶剂损失减少93%。喷漆室的风速调整也可以减少VOC的排放。
5加强VOC排放的末端治理
涂料生产车间、涂装车间设置废气处理装置，减少污染大气的VOC的散发量。VOC一般都是可燃性的或易燃的有机化合物，采用直接燃烧法、触媒燃烧或吸附法进行废气处理。在采用燃气、燃油作为烘干室热源的场合，烘干室废气一般都采用直接燃烧法，并回收热量综合利用。涂装喷漆室的废气，一般因排气量大、VOC浓度低，处理很困难，现用吸附法与燃烧法配套的处理装置。
削减涂料涂装行业VOC排放量的建议
1形成一体化控制策略、技术体系与政策体系
参照国外制定VOC相关法规和标准的经验，建议摸清我国涂料涂装行业VOC中所含溶剂的种类和类别，系统识别与评估其环境危害，梳理总结我国涂料涂装行业现有技术、标准和政策体系的不足，基于国际涂料涂装行业污染控制战略选择与政策经验和我国涂料涂装行业发展的现状以及污染防控的需求，形成用途管控-配方设计-涂装使用的一体化控制策略、技术体系与政策体系，有效降低涂料涂装行业VOC载荷、使用和排放，进行有效降低全国的工业源VOC排放。
2加强环保宣传力度和执行清洁生产法规的力度
增强人们的环保意识和树立科学发展观，尤其是使领导决策者认识到环保是企业社会责任。一个企业、一个地区的环保状况，取决于官员、决策者的环保意识和责任感的强弱。基于国家尚无强制性的大气净化法规和政令，很多企业领导的环保责任性不强，因而作为不大。
3制定相关的奖励和优惠的经济政策
如环境经济政策、税收政策、价格政策、排污权交易政策等，奖励表彰涂料涂装清洁生产与国际水平接轨的企业，奖励有贡献的科技成果和人员。将这些政策作为地区官员、企业领导政绩考核的重要内容，实行严格的问责制和一票否决制。
4采用环境友好型涂料和全密闭一体化生产
涂料涂装行业VOC主要源自所采用的涂料及其施工性能(固化性能)，要实现我国涂料涂装行业清洁生产，必须采用环境友好型涂料和全密闭一体化生产。建议我国涂料工业抓住“雾霾”治理这一机遇，引进、自主开发环境友好型涂料，替代现用的有机溶剂型涂料，来适应涂装工业VOC减排和创新涂装工艺的需求。