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            汽車行業噴漆揮發性有機物的治理探討
            瀏覽量:1778次 發布日期:2020/1/8 16:30:24
                 隨著經濟的飛速發展和人們生活水平的提高,各類汽車保有量較過去成倍的增加,相應的汽車維修行業也火了起來。經調查絕大部分汽車維修店噴漆過程揮發性有機廢氣治理措施簡單收集處理效率達不到要求,揮發性有機廢氣污染周圍環境,群眾反應強烈。如何做好汽車維修行業噴漆揮發性有機物的治理,本人結合日常工作經驗和相關技術方法進行探討。

            一、汽車維修噴漆揮發性有機物揮發量計算和源強分析

            汽車維修噴漆使用的涂料,在我國目前主要采用油性涂料,平均有機溶劑的使用量約占涂料總量的50%左右,不同的油漆有機溶劑差別較大,較大的為硝基漆類、氨基樹脂漆類、丙烯酸類等,較小的為聚氨樹脂類、酚醛樹脂類、環氧樹脂類等。

                                                               


            汽車維修噴漆、補漆和烘干的主要污染工序在中涂和面涂噴漆,根據噴漆方式有不同,分自動靜電噴涂和人工噴涂,自動靜電噴涂具有相應的涂料利用率高。為了達到良好的噴涂效果,噴漆室必須進行強制通風,及時排出漆霧和 VOCs。通風量因噴漆工藝、涂料種類(如固體份、溶劑含量)和涂料使用量等因素不同,需要及時調整通風量,通常手工噴漆、自動靜電涂裝所需的垂直截面風速分別為 0.45~0.5、 0.25~0.3m/s,所以一個簡單的5m 長的小客車噴漆室在整車噴漆時排風量約為 4×5×0.45×3600=40500m3/h),但車輛局部維修涂裝廢氣排放量相對較小。噴漆是產生 VOCs 的最主要工藝,也是當前 VOCs 治理的薄弱環節,應重點控制。烘干是噴漆、電泳之后的工序,烘干室通風量較小,一般在2000~10000m3/h。噴漆過程各階段有機溶劑的揮發系數不同,有機氣態污染物主要產生于:電泳底漆、中涂和面漆的噴涂及烘干過程和塑料件加工的涂漆工序。 在中涂和面漆噴漆過程中, 大約 80%左右的 VOCs 是在噴漆室和流平室排放,20%左右的 VOCs 隨車身涂膜在烘干室中排放,當然由于涂料的類別,不同階段的揮發系數落有變化。整車涂裝廢氣的特點是:大風量,中低濃度,車輛維修涂裝相對風量和濃度較小。

            二、汽車維修噴涂揮發性有機物的治理工藝技術選擇

            (一)末端治理技術分類

            有機廢氣的末端治理技術主要有兩類 :一類是回收法,主要包括吸附法、吸收法和冷凝法等;另一類是破壞法,主要包括催化燃燒、熱力焚燒技術、生物氧化、等離子體分解法、紫外光高級氧化技術等。

            (二)活性炭吸附和紫外光高級氧化技術的優缺點和影響因素。

            1、活性炭吸附法優缺點和影響因素

            活性炭吸附法吸附有機氣體是依靠活性炭高度發達的微孔結構和很大的比表面積(700-1500m2/g),由表面效應所產生的吸附作用來完成吸附?;钚蕴靠晌降挠袡C物種類多,吸附容量大,并在水蒸氣存在下也可對混合氣中的有機組份進行選擇性吸附,通常分子量越大吸附能力越強、效率越高。

            進氣的初始濃度越高,穿透點時間和完全飽和時間越短 ;汽車維修廢氣為多組分有機氣體共存氣體 ,活性炭吸附時會發生相互作用和競爭效應,吸附能力強的有機廢氣置換吸附能力弱的有機廢氣,從而形成部分污染因子在局部的濃度高于進氣濃度的現象,同比單組分有機廢氣,活性炭吸附多組分有機氣體的效率會下降,就是因為該效應造成的。此外,溫度、流量、吸附劑填充密度等也是重要的影響因素?;诨钚蕴康囊陨咸攸c,在利用活性炭吸附法處理汽車噴漆有機廢氣時,要加強漆霧的預處理,除去漆霧中的顆粒物和液滴。由于汽車噴漆有機廢氣的多組分性,使得競爭效應產生,從而使一部分組分在局部形成濃度高于進氣濃度的現象,因此為保障廢氣治理的效果應在多級活性炭吸附后,利用破壞法對外排氣體進行進一步消除。由于活性碳的透點時間和完成飽和的時間是有限的,因此應嚴格按照維修企業的油漆和有機溶劑的使用量核定活性炭的使用量和更換周期。

            2、紫外光高級氧化法處理有機廢氣的原理和影響因素

            紫外光高級氧化法是基于催化劑在紫外光線的照射下,以光為能量,將有機物降解為CO2和H2O及其它無毒無害成份。通常采用的催化劑為半導體材料包括TiO2、ZnO、Fe2O3、CdS、WO3等,其中TiO2是目前公認的最佳光催化劑,反應效率最高的是納米級TiO2催化劑, 紫外光高級氧化法基本原理是在半導體光催化氧化反應中,通過紫外光直接照射有機廢氣使大分子有機物廢氣的化學鍵斷裂,在此基礎上,在通過紫外光照射在納米TiO2催化劑上,納米TiO2催化劑吸收光能產生電子躍進和空穴躍進,經過進一步的結合產生電子-空穴對,與廢氣表面吸附的水份(H2O)和氧氣(O2)反應生成氧化性很活波的羥基自由基(OH-)和超氧離子自由基(O2-、0-)進一步再與化學鍵已經斷裂的有機廢氣反應,生成二氧化碳和水等。由于該方法是基于紫外光能和生成的羥基自由基(OH-)和超氧離子自由基(O2-、0-)反應能與有機廢氣發生反應,因此對于鍵能較高的有機廢氣,紫外光高級氧化法是無能為力的,同時由于部分高分子有機廢氣每個鍵能大小不一,因此在紫外光高級氧化法的作用下會產生更多的其他物質,造成副產物較多。加上催化劑的有效性時限性有限,后期的凈化效率較低。因此應定期維護。

            (三)工藝技術選擇

            根據汽車維修行業特點分析,大部分汽車維修企業噴漆作業不連續、屬于無規律間斷性進行噴漆作業,汽車維修企業揮發性有機廢氣一般屬于中低濃度,又無回收利用價值。因此為便于管理和實現揮發性有機物的持續有效減排,筆者認為應根據具體的汽車維修企業的生產規模選擇性的采用廢氣凈化技術。具體選擇如下:對于年使用油性漆2噸及以上的(含稀釋劑)建議采用催化燃燒技術或吸附濃縮燃燒技術;對于年使用油性漆1噸以上2噸以下的(含稀釋劑)建議采用預處理+活性炭吸附+紫外光高級氧化組合技術或者采用預處理+活性炭吸附+生物技術組合或預處理+活性炭吸附+等離子體技術組合;對于年使用油性漆1噸以下(含稀釋劑)的汽車維修噴漆企業,在采用以上技術確有困難的、又能保證達標排放的情況下可采用預處理+活性炭吸附;預處理系統一般采用過濾棉+精過濾的方式,該預處理方式可有效去除漆霧和細粉塵;帶有"預處理+活性炭吸附"處理工藝的要根據實際使用的油漆量(含稀釋劑)核算吸附棉、活性炭的使用量和更換周期,并按危險廢物的管理要求進行管理。

            鑒于活性炭吸附法和紫外光高級氧化法的優缺點和影響因素,如果兩者合理組合可以實現優缺點互補,對于處理中小型汽車維修噴漆有機揮發性廢氣將會起到很好的效果。因汽車維修噴漆行業絕大部分年使用油性漆量都2噸以下(含稀釋劑),“預處理+活性炭吸附+紫外光高級氧化組合技術”將可作為汽車維修噴漆行業揮發性有機廢氣治理首選技術。

            結束語

            汽車維修噴漆揮發性有機廢氣(VOCs)的污染控制技術包括源頭控制和末端治理兩類。在源頭控制方面,首先要使用環境標志產品認證的環保型涂料和稀釋劑,從而減少強毒性VOCs的使用,其次是改良噴涂工藝,不露天噴涂,如實記錄油漆和稀釋劑的使用情況。在末端治理方面,根據不同汽修企業的油漆和稀釋劑的使用量科學選擇治理技術。在加強預處理的基礎上進行多技術組合,形成技術優缺點互補的聯合技術,可使汽修企業外排揮發性有機廢氣穩定達標排放,實現揮發性有機廢氣持續減排。


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