Расчёт вредных выбросов в атмосферу при покрасочных работах

ХЕРСОНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ХИМИИ и ЭКОЛОГИИ

Рег. №16/881-25.06.2013

Основы экологии

Методические указания к проведению

Практического занятия №3

Расчёт вредных выбросов в атмосферу при покрасочных работах

Херсон 2013

Методические указания к проведению практических работ по дисциплине «Основы экологии»

Составил ст. преподаватель Кузнецов С.И., количество страниц 18.

Рецензент:

Утверждено на заседании кафедры Химии и экологии протокол №17

от 05.06.13г.

Зав. каф. проф. Мищенко А.В.

Чувство прекрасного, равно как и стремление продлить срок службы вещей неистребимы в человеке. Эти чувства и стремления особым образом соединяются при создании лакокрасочных материалов – удивительных веществ, которые образуют сегодня огромную отрасль, целый мир. Все они служили и служат одним и тем же целям – декоративным и защитным.

С глубокой древности дворцы и храмы, дома и усыпальницы окрашивали с помощью перетертых минералов и разноцветных глин. Их смешивали с водой или молоком, а в Индии – даже с рисовым отваром. Так было удобнее наносить их на поверхность – кистью или перьями птиц. Со временем люди научились не только бальзамировать останки фараонов, но и защищать от гниения лодки и корабли, а также деревянные конструкции домов. С этой целью они пропитывали и покрывали их природными смолами, в основном растительного происхождения. Затем в них стали добавлять красящие вещества – пигменты, и это было подлинным прорывом в область декоративного искусства. Цвет жилищ и храмов стал индикатором благосостояния. Например, долгое время самой дорогой краской был ультрамарин (кобальт). Скажи мне, какого цвета твой дом, и я скажу, кто ты.

А в индустриальную эпоху началась бурная эволюция лакокрасочной отрасли с периодами революционных вторжений новых материалов и веществ, экологическими бунтами "зеленых" и периодическим интересом всего человечества. Вместо природных красителей и смол появились искусственные, а наряду с водой начали использовать едкие растворители. Лаки и краски стали сложным продуктом химической промышленности. Даже очень сложным. Множество лабораторий продолжает работать над получением новых материалов – для того, чтобы повысить устойчивость покрытий к воздействиям различного рода, а также сделать использование лаков и красок удобным и безопасным. Однако принципиальная структура большинства лакокрасочных материалов остается неизменной с глубокой древности. В ней по-прежнему присутствуют три главные составляющие: связующая основа, пигменты и растворитель.

Краска – это то, что остается на третий день (час, месяц) после покраски. Связующая основа – это вещества, которые, собственно, и образуют на покрываемой поверхности прочную пленку при своем затвердевании. Поэтому их называют пленкообразующими. В этой роли используются самые разнообразные материалы – известь, цемент, жидкое стекло (основа силикатных красок), клей, олифа и, конечно же, разнообразные синтетические смолы – алкидные, полиуретановые, эпоксидные, акриловые. От их свойств в первую очередь и зависит стойкость, прочность и долговечность будущего покрытия.

Растворитель – это то, что испаряется за три дня (часа, месяца) после покраски. Растворитель разжижает пленкообразующие вещества (связующую основу), доводит их до нужной консистенции и делает их нанесение более удобным – с помощью валиков, кистей или распылителей. Участие растворителя необходимо только на стадии нанесения лака или краски на поверхность, после чего он благополучно испаряется. Например, в промышленности существуют другие способы окраски – без использования растворителей. Двери, листы металла или какие-либо еще предметы покрываются слоем сухой – порошковой – краски, которая затем соединяется с поверхностью при высокой температуре. Однако, это удовольствие дорогое и нам приходится пользоваться растворенными красками – материалами, содержащими растворитель.

Именно растворители и являются причиной экологических неурядиц во время покраски. Испаряясь, многие их них не только источают неприятный запах, но и поражают слизистую оболочку, дыхательные пути, ввергают организм человека в стрессовое состояние, вызывают головные боли и даже повышают уровень сахара в крови. Попадая на кожу, они иногда провоцируют дерматиты. То есть, чем меньше растворителя используется в краске – тем лучше. И, разумеется, экологическая безопасность лакокрасочного материала в первую очередь зависит от того, какое вещество применяется в нем в качестве растворителя. Например, самые ядовитые из них – дихлорэтан, толуол, ацетон, сольвент и ксилол. Менее вредными считаются уайт-спирит и скипидар. При работе с лаками, красками, эмалями, в которые они входят, необходимо соблюдать меры безопасности – проветривать помещения, использовать резиновые защитные перчатки. И даже применение противогаза вовсе не будет ошибкой.

Ничто на Земле не проходит бесследно. Запах, который источают органические растворители, может сохраняться довольно продолжительное время – от нескольких дней до нескольких месяцев. Чем прогрессивнее краска, тем быстрее после ее нанесения испаряется растворитель. Мы крайне не рекомендуем вам экономить деньги на качестве растворителя – и уж тем более в том случае, если вы не обладаете молодецким здоровьем, если у вас дети или беременная жена. Но, помимо того, что органические растворители ядовиты, они еще и горючи. Их пары могут образовывать весьма взрывоопасные смеси (если не открывать окна). Одним словом, органические растворители причиняют много вреда. Поэтому там, где это возможно, вместо них всё чаще используется вода. Например, в Европе с её жестким экологическим законодательством доля потребления водорастворимых красок составляет уже около 80 процентов. Правда, существует объективная причина, несколько ограничивающая их применение. На морозе краски, растворенные водой, замерзают. Однако в самых передовых водорастворимых материалах и этот недостаток постепенно преодолевается – правда, за счет некоторого ухудшения полезных свойств (краска начинает хуже ложится на поверхность).

И хранение водорастворимых красок на морозе тоже нежелательно. Это не значит, что однажды замерзшая в банке краска теряет свои свойства. Но если она многократно замерзала и оттаивала, то потеря качества может стать весьма ощутимой. Некоторые сорта красок даже сопровождаются подобными предупреждениями производителей: "Краска допускает до 5 циклов замерзания и размораживания". Жаль только, что покупатель не в состоянии проследить жизненный путь данной конкретной банки. Сколько раз она замерзала, остается на совести сотрудников торговой компании.

Есть и еще один недостаток, он касается водорастворимых красок для наружных работ. Свеженанесенное покрытие может быть сильно повреждено дождем. Но, правда, краски на быстрой основе быстро сохнут (за один-два-три часа), поэтому для проведения работ можно выбрать солнечный день и свести, таким образом риск к минимуму. Зато после испарения воды из лакокрасочного слоя ему уже никакой ливень не страшен. Кстати, среди водорастворимых материалов есть особо влагостойкие и даже способные выдерживать частое мытье. Однако, всё же, при всех преимуществах водорастворимых красок покрытые ими поверхности не имеют такого лоска, какой свойственен краскам на органических растворителях. Поэтому любители глянцевых стен могут по-прежнему использовать органоразбавляемые краски, тем более, если жильцы не будут ими дышать.

Олифа используется в качестве растворителя (и – одновременно с этим – в роли пленкообразующего вещества) с незапамятных времен. На её основе изготавливаются все масляные краски, в том числе и для живописи. На воздухе олифа полимеризуется (отвердевает) и образует эластичные пленки. Для ускорения полимеризации в нее добавляют катализаторы, которые зачастую содержат свинец. Но он ускоряет отвердение не только олифы. Подобное воздействие свинец оказывает и на ткани человеческого организма, отрицательно влияет на здоровье людей. Поэтому многие производители всячески подчеркивают тот факт, что в их продукции отсутствует свинец.

К сожалению, лакокрасочный слой, образуемый олифой, со временем становится хрупким и покрывается трещинами. Даже на полотнах художников часто бывают подобные повреждения, хотя технология изготовления красок для живописи более тонкая, а сами картины не висят на улице и не испытывают нагрузок подобно стенам или потолкам дома. Особенно интенсивное разрушение слоя олифы происходит под воздействием ультрафиолетового излучения.

Олифы бывают натуральными и полунатуральными – то есть смешанными с уайт-спиритом, который растворяет их. Хорошо всем известная "Олифа-Оксоль" является как раз полунатуральной. Заметим, что уайт-спирит несколько токсичен, но зато отвердение олифы происходит быстрее. Но сегодня уже более распространены алкидные олифы. Они представляют собой сложный химический продукт, в состав которого входят алкидные смолы и уайт-спирит. Причем олифами они называются только потому, что алкидные смолы содержат до 30% растительных масел. Алкидные краски, полученные на основе алкидной олифы, по многим свойствам превосходят масляные – те, которые делают из натуральной или полунатуральной олифы.

Чистота бывает не только экологической. Пигменты придают лакокрасочным материалам различные цвета. Чем лучше пигмент, тем дольше краска сохраняет свой первоначальный цвет, будучи под воздействием осадков, перепадов температур, агрессивных химических веществ, и, конечно же, солнечного света. Качество пигмента непосредственно связано также с чистотой цвета. Вероятно, вы замечали, что некоторые краски привлекательно чистые, они имеют подлинно определенный цвет. Если рассмотреть такую краску, то окажется, что ее оптический спектр весьма узок, она почти монохромна. И если на банке написано "персиковый", то это действительно персиковый. А если сказано "песочный", это значит в самом деле песочный. И напротив, каждый из нас многократно сталкивался с красками неопределенного цвета, в которых намешаны разнообразные составляющие. Разумеется, не намешаны специально, но и не удалены из состава краски. Получается, что основной цвет не очищен от многих других компонентов, которых не должно было быть. В народе такие краски по праву называются серо-буро-малиновыми. По их выпуску советское производство значительно опережало развитые страны. К сожалению, у нас продолжают фабриковать неочищенные краски, и они по-прежнему "украшают" стены многих домов.

Отметим также, что многие пигменты далеко не безвредны для человека (впрочем, как и для домашних животных), поскольку содержат ядовитые вещества – свинец, хром и другие тяжелые металлы. Это особенно важно учитывать при выборе материалов для внутренних работ. Обычно информацию о количественном содержании (или наоборот – полном отсутствии) вредных веществ производители помещают на упаковке или в каталоге своей продукции. Если вы такую информацию не обнаружите, не пытайтесь выяснить её у продавца. Лучше поищите другой материал, состав которого известен. Здоровье и еще раз здоровье.

И наконец, помимо обязательных составляющих – связующей основы, пигментов и растворителей – в некоторые лаки и краски вводят различные добавки – отвердители, загустители, пластификаторы, стабилизаторы, антисептики. Это делается для придания им каких-либо особых качеств. Однако, внешний вид и основные свойства любых лакокрасочных материалов зависят от того, каков тип и качество главных – обязательных – ингредиентов.