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涂装车间有机废气治理研究

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涂装车间有机废气治理研究

发布日期:2019-07-17 作者:德尔环保 点击:

 工业涂装车间是工业产品制造业的耗能大户和污染源。以汽车制造业为例,涂装生产过程中的能耗占汽车生产总能耗的70%左右,同时涂装车间生产过程中产生的三废也占到汽车生产过程中的85%以上,这里边包含VOC(挥发性有机化合物),生产废水,固体废弃物等。这些物质若不进行必要的无害化处理,而肆意排放,将必然对环境带来严重的污染。在涂装的三废中以VOC的排量最大,最难处理,对环境的污染最为严重,越来越受到人们的重视。近年来伴随着国家及地方性法规的不断升级,各个科研机构及企业针对涂装行业的VOC治理方案也在不断的进步与完善,通过设备及工艺的提升,处理效果取得了长足的发展,使得VOC对环境的危害在逐步减少

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目前,汽车涂装所用的涂料主要由树脂、助剂、颜填料、溶剂组成,其中成膜物质主要包含树脂、颜填料,溶剂主要起稀释、混合、分散树脂、颜填料的作用,使树脂与颜填料充分混合、不凝聚,降低沉降速率。目前汽车涂料所使用溶剂的主要成份为苯、甲苯、乙苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等。涂料在喷涂、挥发、烘干过程中溶剂、助剂会逐渐挥发出来,形成有机废气(VOC)。在汽车涂装过程中产生的有机废气主要有喷漆废气和烘干废气,随着涂料的种类及涂装方法的不同,挥发到空气中的溶剂占涂料总用量的20%~80%。通过对汽车涂装生产车间进行检测发现,在涂装车间内可检测出15种有机物。这些有机废气排放到大气中,在一定条件下通过光化学反应,对臭氧层造成严重破坏,影响大气质量,同时若长期在含有高浓幅度有机废气环境中工作,会损害人的中枢神经系统严重影响作业人员的健康。

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近几年,从国家到地方,均越来越重视环境污染问题,各个地方在依照国家标准的基础上均不同程度的颁布了针对涂装行业的挥发性有机物排放控制标准,在标准内部对VOC最高允许排放浓度及排放总量均作出严格要求。通过标准的严格实施,促使相关企业对环保设施进行改造及技术升级,并促进行业的技术进步。目前涂装行业针对有机废气比较常用的处理方式有以下几种。

活性炭吸附

活性炭吸附主要针对喷漆废气,利用活性炭比表面积(500~1700 m²/g)大,孔隙发达、表面官能团丰富和活性高、具有优异的吸附性能等特点,能够将有机溶剂蒸汽分子吸附在其表面,从而达到降低有机废气浓度的目的,是废气治理中应用最广泛的方式。

目前,在常用的活性炭吸附装置中一般会设置过滤器和冷却器,对废气进行预处理,从而除去有机废气中的漆雾和水份,并将废气降低至适当的温度,以保证活性炭不被堵塞,确保设备的安全性。预处理后的有机废气经过活性炭吸附床,废气中的有机物分子会填充在活性炭表面的的孔穴中被吸附在表面,从达到有机废气分离的目的,实现净化效果。由于活性炭吸附属于物理去除法,活性炭的吸附效率会随着吸附量的增加进行衰减,当吸附饱和之后,活性炭的孔隙会被有机分子堵塞,从而丧失吸附作用,这时就需要对活性炭进行更换或者脱附处理,使之重新具备吸附效果。经检测,目前常用的活性炭的最高吸附效率为87%,经活性炭吸附后,有机废气的浓度可降低30%~50%。此方法具有设备简单、投资小、处理量大等优点,适合应用在喷涂量较小,浓度低,有机废气成分较为简单的喷涂环境中。

2 UV光解

低温等离子法是利用等离子体内部产生富含极高化学活性的特点,使用高压放电装置在放电时产生高能电子和离子,将空气中的氧分子进行分离,氧分子吸收能量后产生游离态的氧离子。有机废气中的苯,甲苯与游离氧基团发生反应,最终转化为CO2和H2O等物质,从而达到净化废气的目的。此种方法具有适用范围广,净化效率高,设备占地面积小的特点,适用于其他方法较难处理的有机废气体;但由于采用高压放电装置,在含水、含尘、有机废气浓度较高的密闭空间易发生爆炸,因而限制了其使用。

低温等离子法

低温等离子法是利用等离子体内部产生富含极高化学活性的特点,使用高压放电装置在放电时产生高能电子和离子,将空气中的氧分子进行分离,氧分子吸收能量后产生游离态的氧离子。有机废气中的苯,甲苯与游离氧基团发生反应,最终转化为CO2和H2O等物质,从而达到净化废气的目的。此种方法具有适用范围广,净化效率高,设备占地面积小的特点,适用于其他方法较难处理的有机废气体;但由于采用高压放电装置,在含水、含尘、有机废气浓度较高的密闭空间易发生爆炸,因而限制了其使用。

吸附浓缩+催化燃烧法

“吸附+催化燃烧法”作为有机废气的处理方法分为吸附、脱附和催化燃烧三部分。有机废气通过吸附、脱附处理后,提高了浓度,通常会达到到1000 mg/m³以上,然后在催化剂的作用下,使有机废气中的碳氢化合物在特定的温度下迅速氧化成CO2和H2O等物质,从而达到净化空气的目的。有机废气首先通过吸附床,使有机废气中的有害物质被吸附床吸附,吸附净化后的洁净空气高空排放。当吸附床达到饱和后,采用80~100 ℃的气体对吸附床进行反向脱附,将有机废气从吸附床中脱离出来,同时使吸附床重新具有活性继续进行再次吸附处理。被脱附出来的高浓度废气在热交换器的作用下预热到200~400 ℃,后通过风机将其送入燃烧室,在催化剂床的作用下有机废气分子和混合气体中的氧分子催化分解,在催化剂的表面迅速分解成CO2和H2O,并放出大量的热,从而达到净化有机废气的目的。此种方法适用于涂料、橡胶、塑料、树脂加工等大风量,低浓度行业,能满足地方环保法规要求。


近年来,各个行业通过不断的努力,无论是喷涂材料、工艺,还是废气治理设备均取得了长足的发展,对节能减排做出了突出的贡献。涂装车间作为有机废气的重点产生单元,越来越受到行业的重视,所以在节能减排的道路上,作为涂装工艺技术人员应该挖掘各方面的潜力从材料、工艺技术、设备、现场管理等各个方面入手,降低污染物的排放量,努力营造绿色车间。同时工厂在设计之初,就应该充分考虑环保措施,按照绿色工厂的标准进行设计、建设,以造福后代。

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