涂裝廢氣的處理方法

 

1.涂料廢氣處理概述

 

涂料廢氣主要是涂料中含有的有機(jī)溶劑和涂料在噴涂和干燥過程中的分解產(chǎn)物，統(tǒng)稱為揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)。主要成分為苯、甲苯、二甲苯，對(duì)人體健康和生活環(huán)境有害，有異味。長期吸入低濃度有機(jī)廢氣，會(huì)引起咳嗽、胸悶、哮喘甚至肺氣腫等慢性呼吸道疾病，被公認(rèn)為強(qiáng)致癌物。

 

涂裝是指在金屬和非金屬表面覆蓋保護(hù)層或裝飾層，是產(chǎn)品表面保護(hù)和裝飾的基本技術(shù)手段。涂裝工藝可以簡單概括為:預(yù)處理→噴涂→干燥或固化。預(yù)處理一般包括脫脂、除銹和鈍化(磷化)工藝。根據(jù)不同的涂層和防腐要求，應(yīng)根據(jù)工件原材料的情況選擇除油、除銹、磷化等處理方法。在預(yù)處理除銹工藝中，也根據(jù)不同行業(yè)不同部門的要求選擇噴砂、拋丸或研磨工藝。

 

根據(jù)涂料生產(chǎn)工藝，涂料廢氣主要來自預(yù)處理、噴涂和干燥過程，排放的污染物主要包括預(yù)處理過程中產(chǎn)生的粉塵或酸霧，涂裝過程中產(chǎn)生的漆霧和有機(jī)溶劑，以及干燥和揮發(fā)過程中產(chǎn)生的有機(jī)溶劑。漆霧主要來源于空氣噴涂作業(yè)中溶劑漆的散落部分，其成分與所用油漆一致。有機(jī)溶劑主要來源于涂料使用過程中的溶劑和稀釋劑，多為揮發(fā)性排放物，主要污染物為二甲苯、苯、甲苯等。涂裝過程中排放的有害廢氣主要集中在涂裝生產(chǎn)線上，其中噴漆室、烘干室和烘干室是廢氣的主要來源。

 

2.涂裝廢氣的處理方法

 

噴漆產(chǎn)生的廢氣可以通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行凈化。凈化處理有兩種方式，一種是回收廢氣中的有機(jī)溶劑，另一種是將廢氣中的有機(jī)溶劑分解成CO2和H2O。

 

2.1有機(jī)溶劑的回收

 

涂裝過程中產(chǎn)生的漆霧和揮發(fā)性有機(jī)溶劑，可回收利用的主要是有機(jī)溶劑。回收方法有活性炭吸附法、液體吸收法和冷凝法。

 

(1)活性炭吸附法。主要是由于活性炭的***比表面積(500-1200m2/g)和***異的吸附性能，有機(jī)溶劑蒸氣被吸附在其表面。吸附介質(zhì)加熱干燥時(shí)，被吸附的氣體被分解，冷卻成液態(tài)，然后分離，達(dá)到溶劑回收的目的。

 

在活性炭吸附法中，應(yīng)設(shè)置過濾器和冷卻器進(jìn)行預(yù)處理，去除廢氣中的漆霧，將廢氣降至合適的溫度，以確保活性炭不會(huì)因廢氣溫度過高而堵塞和燃燒。由于活性炭吸附有機(jī)溶劑后吸附容量會(huì)逐漸降低，為了保證吸附效率，需要脫附來恢復(fù)活性炭的活性。常用的活性炭再生方法是蒸汽脫附，脫附后的混合氣體進(jìn)入冷凝器冷卻成液體，然后進(jìn)入分離器將溶劑與水分離，達(dá)到回收溶劑的目的，而分離出的水需要經(jīng)過處理后才能排放。目前，活性炭吸附法有了新的發(fā)展，即活性炭纖維取代了常用的顆粒或柱狀活性炭，其使用壽命比普通顆粒活性炭長3-4倍。我***采用活性炭纖維(ACF)作為吸附介質(zhì)回收有機(jī)溶劑。回收的溶劑有兩種利用方式:再分餾或燃燒產(chǎn)生熱量。前者視企業(yè)自身情況而定，可自行增加設(shè)備、分餾利用或委托溶劑生產(chǎn)廠家分餾利用。

 

在后者中，需要在設(shè)備中增加催化燃燒室和熱空氣循環(huán)系統(tǒng)，以在高溫下催化燃燒從活性炭纖維脫附的有機(jī)溶劑，并為設(shè)備的操作提供能量，因此不需要通過蒸汽脫附有機(jī)溶劑，并且不需要在溶劑回收過程中處理分離的水。

 

目前的新發(fā)展是使用活性炭纖維布(ACFC)作為吸附介質(zhì)，通過通電加熱脫附回收有機(jī)溶劑。

 

該方法具有以下***點(diǎn):有機(jī)溶劑在固相和液相之間的傳質(zhì)速度快，比顆粒活性炭快2-20倍；ACFC使用壽命長；ACFC可以快速加熱，無需水蒸氣脫附，因此易于操作和維護(hù)。脫附后的有機(jī)溶劑無需除水即可直接使用，不存在廢水處理問題。

 

(2)液體吸收法利用液體作為吸收劑，使廢氣中的有害成分被液體吸收，從而達(dá)到凈化的目的。液體吸收法的關(guān)鍵是吸收劑的選擇。水溶性涂料的廢氣處理一般采用水作為吸收劑，涂料生產(chǎn)的干燥過程中采用柴油吸收有機(jī)溶劑的廢氣。水作為吸收劑，有廢水處理的問題。柴油作為吸收劑，由于其揮發(fā)性和易燃性，存在二次污染和安全風(fēng)險(xiǎn)，再生和處理也存在一些問題。因此，液體吸收法沒有得到廣泛應(yīng)用。

 

(3)冷凝法是采用低溫將有機(jī)成分冷卻到露點(diǎn)以下，然后液化回收。適用于處理高濃度廢氣，***別是含有純有害物質(zhì)成分的廢氣。可作為燃燒和吸附凈化的預(yù)處理。它可以處理含有***量水蒸氣的高溫廢氣。該方法所需的設(shè)備和操作條件相對(duì)簡單，回收產(chǎn)品純度高。然而，廢氣的凈化程度受到冷凝溫度的限制，冷凝溫度要求高凈化程度，或者在處理低濃度廢氣時(shí)將廢氣冷卻到非常低的溫度是不經(jīng)濟(jì)的。

 

2.2有機(jī)溶劑分解法

 

有機(jī)溶劑分解方法包括燃燒法、光氧催化法、等離子體法、生物法和uv光解法。

 

(1)燃燒法

 

燃燒包括直接燃燒和催化燃燒，這兩種燃燒在***外已經(jīng)比較成熟，應(yīng)用也比較廣泛。適用于處理高濃度、小風(fēng)量的VOCs，對(duì)整個(gè)工藝的安全性和氣密性要求較高。在處理***風(fēng)量、低濃度的VOCs時(shí)，需要有相關(guān)的濃縮技術(shù)進(jìn)行預(yù)處理。

 

工作原理:高溫燃燒是指廢氣中的有機(jī)成分在高溫下燃燒，產(chǎn)生二氧化碳和水。在催化燃燒中，借助催化劑，降低了反應(yīng)所需的溫度，廢氣可以在室溫下燃燒生成二氧化碳和水。

 

(2)光氧化催化

 

光催化氧化技術(shù)是利用***殊的紫外波段來破壞廢氣分子，使其分子鏈斷裂。同時(shí)，通過分解空氣中的水和氧氣，它們變成高活性的臭氧或游離羥基，從而氧化廢氣分子，產(chǎn)生水和二氧化碳。添加催化劑可以提高反應(yīng)速率和廢氣處理效率，從而達(dá)到廢氣凈化的目的。

 

(3)等離子體法

 

等離子體催化應(yīng)用廣泛，凈化效率高，***別是對(duì)于化工、醫(yī)藥等行業(yè)中難以用其他方法處理的多組分惡臭氣體。但是一次性投入巨***，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

 

有機(jī)廢氣經(jīng)等離子體激發(fā)、解離、活化，然后活化后的廢氣通過高能射線與廢氣中的氧氣在稀有金屬氧化物表面發(fā)生催化氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。

 

(4)生物學(xué)方法

 

生物有機(jī)廢氣的發(fā)展源于污水的生物處理，生物膜法是處理***風(fēng)量低濃度有機(jī)廢氣的前沿。微生物固定附著在多孔介質(zhì)填料表面，污染空氣在填料床層中進(jìn)行生物處理，使其中的污染物在空隙中被去除和降解；揮發(fā)性有機(jī)化合物等污染物吸附在孔隙表面，被孔隙中的微生物消耗，降解為CO2、H2O和中性鹽。目前有機(jī)廢氣的生物處理主要有生物濾池和生物濾池，***外已用于甲苯、二氯甲烷、硫化氫、二硫化碳等廢氣的處理。采用生物法處理有機(jī)廢氣運(yùn)行成本低，處理效果穩(wěn)定，但處理效率較低，一般為60-85%。針對(duì)不同的廢氣產(chǎn)生情況，可以采用不同的處理方法。

 

(5)uv光解

 

uv光解利用uv光解凈化設(shè)備發(fā)射的***殊高能紫外光束照射惡臭氣體，裂解H2S、硫化物、VOC、苯、甲苯、二甲苯的分子鏈結(jié)構(gòu)，使有機(jī)或無機(jī)高分子惡臭化合物的分子鏈在高能紫外光束照射下降解為CO2、H2O等低分子化合物。惡臭氣體中細(xì)菌的分子鍵被高能紫外光束裂解，細(xì)菌的核酸(DNA)被破壞，然后被臭氧進(jìn)行氧化反應(yīng)，從而完全達(dá)到除臭殺菌的目的。

 

***點(diǎn):高效除臭，除臭效率可達(dá)95%以上；適應(yīng)性強(qiáng)，適用于中低濃度、***氣量及不同惡臭氣體物質(zhì)的除臭凈化處理；產(chǎn)品性能穩(wěn)定，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，可24小時(shí)連續(xù)工作；運(yùn)行成本低，設(shè)備能耗低，沒有專人管理維護(hù)，只有定期檢查。

 

uv光解凈化設(shè)備投資少、處理風(fēng)量***、處理濃度高、運(yùn)行成本低、操作管理簡單、除臭效率高、無二次污染，使其在有機(jī)廢氣處理中高效、節(jié)能、環(huán)保，已被許多環(huán)保公司***先采用來凈化工業(yè)廢氣。