來源:《化工設(shè)計通訊》 作者:徐綺坤 李淑瓊
摘要：汽車噴漆廢氣含有大量的漆霧和VOCs有機(jī)廢氣,是造成大氣污染的主要原因之一.通過分析有機(jī)廢氣處理技術(shù),針對汽車噴漆廢氣中VOC組分復(fù)雜問題和噴漆室、烘干室有機(jī)廢氣特點(diǎn)，研究了預(yù)處理+沸石轉(zhuǎn)輪吸附+催化燃燒、預(yù)處理+活性炭纖維吸附+脫附+催化燃燒、預(yù)處理+生物滴濾+生物過濾的處理工藝等三種技術(shù)，以期為噴漆廢氣污染治理提供參考。
1.對于有機(jī)廢氣處理技術(shù)應(yīng)用淺析
目前VOCs的處理技術(shù)主要有兩類，一是回收技術(shù)，二是消除技術(shù)。回收技術(shù)是通過物理的方法，改變溫度、壓力或采用選擇性吸附劑和選擇性滲透膜等方法來富集分離有機(jī)氣相污染物的方法，主要有吸附技術(shù)、吸收技術(shù)、冷凝技術(shù)及膜分離技術(shù)。消除技術(shù)主要是通過化學(xué)或生化反應(yīng)，用熱、光、催化劑和微生物將有機(jī)化合物轉(zhuǎn)變成為二氧化碳和水等無毒害或低毒害的無機(jī)小分子化合物，主要治理技術(shù)有直接燃燒、催化燃燒、生物氧化、光催化氧化、等離子體破壞等。
對VOCs處理技術(shù)的實際應(yīng)用方式進(jìn)行分析可知，工業(yè)VOCs氣體對于處理技術(shù)的實際選擇有重要的影響，結(jié)合實際的調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，若實際濃度處于TVOC>10000mg/m3則歸屬于有回收價值氣體的范疇，若氣體處于2000~10000mg/m3的濃度，就可以相應(yīng)的考慮應(yīng)用吸附技術(shù)來實現(xiàn)對其的處理，尤其是針對濃度較高的氣體更應(yīng)當(dāng)著重處理，如若其本身的濃度較低時，則還可應(yīng)用膜分離技術(shù)來對其實現(xiàn)回收。值得一提的是，TVOC的濃度小于2000mg/m3時，這一氣體屬于不具備回收價值的氣體范圍，此時則可以運(yùn)用熱力燃燒或催化燃燒等方式實現(xiàn)對它的處理。
此外，還需注意VOCs氣體其內(nèi)部成分較為繁雜，它的流量和濃度等都會隨著外界條件的改變而發(fā)生變化，因此，在選擇VOCs處理技術(shù)的過程中，一定要結(jié)合具體的氣體特征，選用更為適宜的處理方法。
2對于汽車涂裝VOCs廢氣處理技術(shù)方式的探討
傳統(tǒng)的溶劑型汽車涂裝方式落實時，將會產(chǎn)生大量的VOCs氣體，這一氣體中，涵蓋諸多的復(fù)雜成分，較為典型的有二甲苯、醚、酮、酯、醇以及芳香烴等，這些氣體大多出現(xiàn)在烘干、噴漆以及流平等環(huán)節(jié)中，其中的VOCs氣體在噴漆的過程中將會得到相應(yīng)的揮發(fā)，大約會揮發(fā)15%，在烘干的環(huán)節(jié)此氣體也會出現(xiàn)揮發(fā)現(xiàn)象，其中的85%將會在此環(huán)節(jié)予以消除。
2.1烘干室VOCs廢氣處理
烘干室中存在的VOCs氣體的濃度較高，這一環(huán)節(jié)的排氣量會較小，因此，在烘干室的運(yùn)作中，將會需要諸多的熱源來實現(xiàn)烘干作業(yè)，同時烘干室所產(chǎn)生的有機(jī)廢氣通常也會應(yīng)用直接燃燒的方式來進(jìn)行高效的處理，一般燃燒室內(nèi)的溫度可達(dá)到800~850℃，會借助天然氣的易燃性來實現(xiàn)輔助燃燒，經(jīng)過這一環(huán)節(jié)的處理之后，其中的甲苯以及二甲苯等物質(zhì)大多會被凈化和處理，其有效率可達(dá)到90%以上。
2.2噴漆室VOCs廢氣處理
噴漆室的運(yùn)作和烘干室的運(yùn)作方式不具備一致性，噴漆室內(nèi)的濃度相對較低，這一環(huán)節(jié)的VOCs氣體所經(jīng)受的風(fēng)量也較大，同時在此廢氣之中還摻雜中諸多的漆霧，因此，噴漆室內(nèi)的有機(jī)廢氣的處理方式將會極為繁雜，一般都要經(jīng)過諸多的程序和措施才能促使VOCs氣體處理結(jié)果逐漸達(dá)標(biāo)。
(1)預(yù)處理+沸石濃縮轉(zhuǎn)輪吸附+催化燃燒的處理工藝
沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)由疏水性沸石轉(zhuǎn)輪串聯(lián)蓄熱式焚化爐，它的工作原理是利用沸石分子篩所具備的高吸附性能，對有機(jī)廢氣進(jìn)行吸附濃縮，再由RTO設(shè)備凈化處理濃縮后的有機(jī)廢氣。研究表明，沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)是一種適合處理高流量(大風(fēng)量)、低濃度、高濕度、多成分VOCs廢氣的凈化設(shè)備，VOCs去除率達(dá)90%以上。
噴漆室內(nèi)的運(yùn)作中產(chǎn)生大量的有機(jī)廢氣，這些廢氣首先要經(jīng)過預(yù)處理環(huán)節(jié)的初步凈化，有效的去除廢氣中的漆霧以及粉塵等小顆粒，借助過濾的方式，完成初步處理。
沸石濃縮轉(zhuǎn)輪的運(yùn)作需要多個單元的共同支撐而后實現(xiàn)高效的運(yùn)作，這些小的單元要經(jīng)過加工，首先要通過基材卷制處理之后，形成陶瓷基體，之后再將基體放置到沸石合成混合物之中，還要合理的控制溶液的實際濃度，把控好具體的放置時間，此時的基體表層就會形成一層分子篩膜，再借助它的作用，實現(xiàn)吸附工作。
陶瓷基體之上的沸石分子篩膜，將會體現(xiàn)出一定的應(yīng)用特征，它的表面將會呈現(xiàn)出較為細(xì)小的孔道，這些孔道將會對其實際吸附能力有所影響，這就使其將會具有較強(qiáng)的再生性能和疏水性，如果此時的廢氣經(jīng)過陶瓷孔道實現(xiàn)穿透時，在濃度梯度的影響下，有機(jī)氣分子將會附著在沸石分子篩膜的表層，逐漸的還會向內(nèi)部予以擴(kuò)散，進(jìn)而和膜內(nèi)的孔壁實現(xiàn)充分的接觸，尤其是在靜電的吸附作用和范德華力的吸引力影響下，其中膜內(nèi)的有機(jī)氣體分子達(dá)到一定的數(shù)量時，這時的蒸汽壓力以及內(nèi)外濃度也會相應(yīng)的保持平衡，最終達(dá)到吸附飽和的效果。
當(dāng)有機(jī)氣體經(jīng)過吸附作用達(dá)到飽和狀態(tài)時，就會應(yīng)用熱空氣實現(xiàn)對陶瓷孔的吹掃，從而借助沸石分子和有機(jī)氣體分子的靜電吸附和范德華力的作用，促使有機(jī)氣體可以從沸石分子篩膜中得到切實的釋放，最終被熱空氣予以吹散，得到脫附的效果。
(2)預(yù)處理+活性炭纖維吸附+脫附+催化燃燒的處理工藝
活性炭纖維是新一代的炭質(zhì)吸附介質(zhì)，跟傳統(tǒng)炭吸附介質(zhì)相比，具有更大比表面積、更高吸附容量、更短吸附脫附時間等優(yōu)點(diǎn)。奚海萍對某汽車企業(yè)噴涂有機(jī)廢氣選用了吸附濃縮-催化燃燒法，研究發(fā)現(xiàn)在除臭的同時能在較低溫度下使得有機(jī)廢氣中的有機(jī)物礦化為二氧化碳和水。噴漆廢氣經(jīng)水旋式漆霧凈化裝置后經(jīng)風(fēng)機(jī)抽出，凈化后的廢氣經(jīng)過濾棉過濾處理后再進(jìn)入活性炭吸附床進(jìn)行吸附，處理達(dá)標(biāo)后外排;活性炭達(dá)到飽和后進(jìn)行脫附再生，脫附產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢氣進(jìn)行催化燃燒處理。由某公司開發(fā)的揮發(fā)性有機(jī)廢氣吸附+催化燃燒凈化技術(shù)可適用于VOCs治理，有機(jī)廢氣凈化率大于98.5%。
(3)預(yù)處理+生物滴濾+生物過濾的處理工藝
生物法具有處理效率高、工藝簡單、投資和運(yùn)行成本低、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，生物法包括生物過濾、生物滴濾和生物洗滌技術(shù)等。劉建偉等將生物滴濾-生物過濾組合工藝應(yīng)用于某汽車噴漆車間廢氣的處理，汽車噴漆車間廢氣先經(jīng)水洗噴漆臺除去顆粒物，經(jīng)水洗噴漆臺處理后的廢氣在風(fēng)機(jī)作用下經(jīng)排風(fēng)管道和氣體分布器進(jìn)入生物滴濾塔，在生物滴濾塔內(nèi)氣液逆流操作，氣體由下而上經(jīng)過填料，循環(huán)液貯槽中的營養(yǎng)液由水泵經(jīng)噴淋裝置進(jìn)入生物滴濾塔。氣液在填料上充分接觸，氣體中的污染物首先溶于液相，然后被生物相的微生物降解。生物滴濾塔出氣后進(jìn)入生物濾塔，經(jīng)填料中的微生物降解后排入大氣。實驗表明，生物滴濾-生物過濾組合工藝對汽車噴漆室廢氣中的有機(jī)物有較好的去除效果，VOCs去除效率基本保持在98%以上，排放濃度小于20mg/m3。
3結(jié)束語
以汽車噴漆廢氣VOCs為處理對象，針對烘干室、噴漆室的有機(jī)廢氣的不同特點(diǎn)，對烘干室采用直接燃燒方法，對噴漆室采用吸附+催化燃燒或者生物滴濾+生物過濾的方法，均使汽車噴漆廢氣的VOCs得到有效的去除。在實際工作中，應(yīng)結(jié)合企業(yè)需求和處理效果，擇選合適的處理技術(shù)。
