涂裝車間有機(jī)廢氣治理問題的探討

在實(shí)際的發(fā)展過程中，工業(yè)產(chǎn)品制造行業(yè)的耗能大戶就是工業(yè)涂裝車間，同時(shí)也是污染源之一。如汽車制造業(yè)，其涂裝車間生產(chǎn)階段，其自身的能耗占生產(chǎn)的百分之七十，同時(shí)產(chǎn)生相當(dāng)多的有機(jī)廢氣。所以，為了可以更好的對(duì)環(huán)境污染問題進(jìn)行改善，在今后的發(fā)展過程中，應(yīng)該加大重視，采用科學(xué)且合理的手段對(duì)涂裝車間有機(jī)廢氣進(jìn)行治理。

1 涂裝有機(jī)廢氣的主要來源分析

汽車制造業(yè)中涂裝技術(shù)是通過噴涂的形式在底材上覆蓋一層涂膜，這層涂膜將會(huì)起到保護(hù)材料、外觀裝飾以及其他特殊功能性?，F(xiàn)階段，在涂裝的過程中，應(yīng)用的材料主要包括樹脂、溶劑等。汽車用涂裝材料一般指的是涂裝和修補(bǔ)汽車、摩托車和其他機(jī)動(dòng)車及其零部件所用的涂料及其輔助材料（例如涂裝前表面處理材料和涂裝后處理材料等）涂裝行業(yè)有機(jī)廢氣中最主要的污染物為苯系物等，主要來自噴漆工段和烘干工段。

2 涂裝車間有機(jī)廢氣治理方案分析

當(dāng)前，以汽車制造產(chǎn)業(yè)為例，涂裝車間在工作的過程中能源消耗占整個(gè)汽車行業(yè)生產(chǎn)總消耗的70％，同時(shí)產(chǎn)生的污染物也占到了汽車制造整個(gè)過程的85%以上，其中尤以廢氣污染為重。針對(duì)汽車涂裝車間產(chǎn)生的廢氣污染治理問題，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行解決。

2.1 活性炭吸附技術(shù)

活性炭是由含碳材料構(gòu)成，其外觀主要為黑色。活性炭材料中的孔隙結(jié)構(gòu)十分發(fā)達(dá)，因此具有表面積大、吸附能力高的特點(diǎn)，是微晶質(zhì)碳素物質(zhì)中十分常見的一種材料。每克活性炭展開后的比表面積可以達(dá)到800~1 500m2，而這些細(xì)小的孔隙結(jié)構(gòu)，保證活性炭有著十分優(yōu)秀的吸附性能。

正是這些高度發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，使活性炭擁有了優(yōu)良的吸附性能。活性炭比表面積大以及孔隙發(fā)達(dá)等特點(diǎn)，可以有效地將廢氣中的有機(jī)污染物吸附在表面上，從而實(shí)現(xiàn)廢氣的凈化。

活性炭的吸附效率會(huì)隨著吸附量的不斷增加而日益減少，當(dāng)活性炭的吸附容量接近飽和時(shí)，需要對(duì)活性炭進(jìn)行及時(shí)的更換，讓其重新具備吸附的效果。該工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，適合濃度較低的噴涂廢氣。

2.2 UV光解技術(shù)

UV光解技術(shù)就是對(duì)烴、醇、醛、酮、氨、惡臭氣體等氣體進(jìn)行一定程度的降解。其機(jī)理主要是光催化劑吸收光子，與表面的水反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基和活性氧物質(zhì)，羥基自由基具有很高的反應(yīng)能（120 kJ/mol），高于有機(jī)廢氣中各類污染物的化學(xué)鍵能。因而光催化可迅速有效地分解揮發(fā)性有機(jī)物。

這一技術(shù)的反應(yīng)條件相對(duì)比較溫和，而且光解速度較快，工藝產(chǎn)物主要是CO2以及H2O或其他無害的小分子物質(zhì)，但是這一技術(shù)工藝的處理效率相對(duì)較低，有二次污染臭氧產(chǎn)生，一般情況下需要與其他技術(shù)協(xié)同使用。

2.3 低溫等離子體技術(shù)

低溫等離子技術(shù)通常適合處理一些低濃度的噴涂廢氣，其對(duì)污染物的凈化效率相對(duì)較低，經(jīng)常會(huì)和其他處理技術(shù)協(xié)同使用。此外，等離子體通常會(huì)被稱為物質(zhì)的第四種形態(tài)，主要包括電子、離子、自由基和中性粒子。

低溫等離子技術(shù)主要是通過介質(zhì)放電過程中產(chǎn)生等離子體以高速不斷的轟擊有機(jī)廢氣中的異味的氣體分子，從而激活、電離以及裂解污染物質(zhì)，通過氧化等一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，打開污染物分子內(nèi)部的化學(xué)鍵，使大分子污染物轉(zhuǎn)化成低毒、低害甚至是無毒無害的小分子。

2.4 組合技術(shù)

當(dāng)前較為單一的有機(jī)廢氣處理技術(shù)很難達(dá)到噴漆廢氣處理的標(biāo)準(zhǔn)，所以需要使用多種技術(shù)組合工藝進(jìn)行有機(jī)廢氣處理。其中應(yīng)用最多的組合工藝就是吸附濃縮和蓄熱燃燒的組合。將預(yù)處理后的有機(jī)廢氣通過吸附床，有機(jī)物被吸附，廢氣得到凈化后排入大氣。

吸附劑吸附飽和后，利用熱空氣將吸附在吸附劑內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)吹脫出來，通過控制脫附過程流量可將有機(jī)廢氣濃度濃縮。脫附濃縮后的有機(jī)廢氣再利用熱氧化技術(shù)分解生成CO2和H2O并釋放出大量熱量，該熱量通過熱交換器或蓄熱體可用于吸附劑脫附再生和加熱濃縮后的高濃度有機(jī)廢氣。

系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后有機(jī)物分解釋放的熱量可維持吸附劑再生，即達(dá)到再生過程熱量平衡，極大地減少能耗。凈化噴漆廢氣最常用的吸附劑主要有蜂窩活性炭以及沸石分子篩。此外為脫附提供能量的工段主要有蓄熱式燃燒和蓄熱式催化燃燒。

（1）蜂窩活性炭

蜂窩式活性炭是活性炭的一種，外形蜂窩狀。是指把粉末狀活性炭、水溶性粘合劑、潤(rùn)滑劑和水等經(jīng)過配料、捏合后擠出成型，再經(jīng)過干燥、碳化活化后制成的蜂窩狀吸附劑。蜂窩式活性炭同樣具有強(qiáng)度高、比表面積較大、吸附容量高、吸附速度快、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)等特點(diǎn)。當(dāng)在噴漆廢氣處理過程中若采用蜂窩式活性炭作為吸附劑時(shí)，氣體流速不應(yīng)大于1.20 m/s。

（2）沸石分子篩

沸石分子篩具有吸附性、離子交換性等特性，在噴漆廢氣處理中常被用作吸附劑。轉(zhuǎn)輪濃縮機(jī)的濃縮轉(zhuǎn)輪就是以沸石（Zeolite） 分子篩作為吸附劑。分子篩轉(zhuǎn)輪分為三個(gè)區(qū)域，即吸附處理區(qū)、再生區(qū)和冷卻區(qū)。

廢氣通過吸附處理區(qū)凈化VOCs后達(dá)標(biāo)排放，吸附了VOCs的再生區(qū)逆向通以少量熱空氣，將有機(jī)物吹脫出來?？筛鶕?jù)具體需要濃縮5~25倍，濃縮后的有機(jī)廢氣可采用熱氧化技術(shù)分解化成無害的CO2和H2O。沸石轉(zhuǎn)輪更適合大風(fēng)量、連續(xù)作業(yè)的噴漆廢氣凈化。

（3）蓄熱式燃燒

蓄熱式氧化法原理是在800 ℃高溫下將有機(jī)廢氣（VOCs） 氧化成無害的CO2和H2O，去除效率高達(dá)97%以上，熱回收率高達(dá)95%以上。RTO的熱回收是利用陶瓷材料的高熱傳導(dǎo)系數(shù)特性作為熱交換介質(zhì)。有機(jī)廢氣首先經(jīng)過已經(jīng)“蓄熱”的陶瓷填充層預(yù)熱后，廢氣繼續(xù)通過燃燒室加熱到800 ℃左右，氧化成無害的CO2和H2O，同時(shí)釋放大量熱量。

（4）蓄熱式催化燃燒

蓄熱式催化氧化法（RCO）原理是以250 ℃～400 ℃溫度在催化劑的作用下將污染物氧化成無害的CO2和H2O，去除效率可達(dá)97%以上，熱回收率高達(dá)95%以上。

RCO的熱回收是利用陶瓷材料的高熱傳導(dǎo)系數(shù)特性作為熱交換介質(zhì)。有機(jī)廢氣首先經(jīng)過已經(jīng)“蓄熱”的陶瓷填充層預(yù)熱后，廢氣繼續(xù)通過加熱室加熱到300 ℃左右，在催化劑的作用下氧化成無害的CO2和H2O，同時(shí)釋放大量熱量。經(jīng)催化氧化分解后的廢氣導(dǎo)入低溫的蓄熱體填充層，回收熱能后排到大氣中，其排放溫度僅略高于廢氣處理前的溫度。通過切換閥的工作，所有的陶瓷蓄熱體完成放熱、吸熱的循環(huán)步驟，熱量得以充分利用。

3 減少涂裝車間有機(jī)廢氣問題的具體方案分析

在實(shí)際的發(fā)展過程中，為了可以進(jìn)一步對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行改善，有效推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的可持續(xù)進(jìn)程，在具體的發(fā)展過程中，應(yīng)該在積極響應(yīng)國(guó)家節(jié)能環(huán)保號(hào)召的同時(shí)，依照實(shí)際情況，采用合理的手段，對(duì)涂裝車間有機(jī)廢氣問題進(jìn)行有效的減少，進(jìn)而從根本上對(duì)環(huán)境的質(zhì)量進(jìn)行提升。

第一，應(yīng)該強(qiáng)化對(duì)新材料的應(yīng)用。面對(duì)現(xiàn)階段有機(jī)廢氣問題，除了要對(duì)傳統(tǒng)環(huán)保材料進(jìn)行應(yīng)用之外，

還應(yīng)該加大對(duì)先進(jìn)材料的應(yīng)用。通常情況下，針對(duì)涂裝行業(yè)來說，其有機(jī)廢氣的主要來源就是涂料，所以，在具體的發(fā)展過程中，如果對(duì)低揮發(fā)性涂料進(jìn)行有效的應(yīng)用，可以在一定程度上對(duì)有機(jī)廢氣的排放量進(jìn)行降低。

新時(shí)期下，在具體的進(jìn)步階段，各個(gè)涂裝供應(yīng)商也強(qiáng)化了對(duì)技術(shù)的升級(jí)，并逐步開發(fā)了高固含材料，有效對(duì)溶劑的使用量進(jìn)行降低[。同時(shí)，為可以更好地滿足當(dāng)前排放標(biāo)準(zhǔn)，在工作中，也加大了對(duì)水性材料的開發(fā)和利用，通過水來對(duì)溶劑進(jìn)行替代，保證可以限度地對(duì)有機(jī)廢氣濃度進(jìn)行降低。

此外，對(duì)于涂裝車間內(nèi)部所應(yīng)用的防銹蠟等材料，也應(yīng)該實(shí)現(xiàn)低排放，通過采用無害的水來對(duì)傳統(tǒng)材料進(jìn)行代替，進(jìn)而達(dá)到全過程減排的目的，真正意義上實(shí)現(xiàn)綠色涂裝。

第二，強(qiáng)化對(duì)新工藝的應(yīng)用。在具體的發(fā)展期間，為了減少涂裝車間有機(jī)廢氣排放量，除了要對(duì)廢氣收集方式進(jìn)行優(yōu)化外，還應(yīng)該加大對(duì)新工藝的選擇和應(yīng)用。一般情況下，可以對(duì)涂噴方式進(jìn)行合理的優(yōu)化和改革。

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