廢氣處理技術(shù)在涂裝中的應(yīng)用淺析

葛建波 弓孟浩

摘 要：隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的速度不斷加快，相應(yīng)的在廢氣的排放方面也正逐年遞增，這不僅嚴(yán)重的危害著自然環(huán)境，同時(shí)還制約著我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，并直接影響著人們的生命安全。因此，現(xiàn)階段廢氣處理已經(jīng)不得不成為當(dāng)代社會(huì)發(fā)展過程中的重點(diǎn)難題。鑒于此，本文主要針對于工程機(jī)械涂裝中比較常見的廢氣處理技術(shù)進(jìn)行了分析與比較，并對“組合式過濾器+活性炭吸附+脫附催化燃燒再生”在涂裝線中應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性及環(huán)保性進(jìn)行了淺析。

關(guān)鍵詞：廢氣；處理技術(shù)；分析

1前言

目前我國對環(huán)保的要求標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，而在涂裝廢氣方面的治理工作亦日漸清晰。經(jīng)筆者歷年來實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析，涂裝廢氣的產(chǎn)生源主要在調(diào)漆室、噴漆室、流平室、烘干室和污水處理間這幾個(gè)地方。并且這些廢氣的濃度一般在排放限制值內(nèi)，為應(yīng)對標(biāo)準(zhǔn)中的排放速率要求，高空排放是眾多工程機(jī)械制造商通常采取的方法。雖然目前可以滿足環(huán)保排放要求，但是高空排放實(shí)質(zhì)上就是對廢氣沒有做任何處理的直接排放，對大氣環(huán)境危害較大。

2廢氣處理工藝技術(shù)的分析

2.1吸收法

化學(xué)吸收和物理吸收是吸收法的兩種形式，但是化學(xué)吸收應(yīng)用比較少，因?yàn)榻^大多數(shù)廢氣物都不能采用化學(xué)吸收。物理吸收主要應(yīng)用在中高濃度的廢氣，其原理是：廢氣物經(jīng)過物理吸收后排放到大氣中，當(dāng)物理吸收的吸收液飽和后，經(jīng)解析或精餾后可以重新利用。本法的二次污染問題較難解決且凈化效果不理想。

2.2吸附法

⑴活性炭吸附法

液體吸收技術(shù)是采用氣、液態(tài)相互轉(zhuǎn)換的方式進(jìn)行的，而活性碳吸附方法則是將氣態(tài)當(dāng)中的分子吸收并固定在固體表面，從而使得氣態(tài)的有機(jī)分子轉(zhuǎn)化成為固態(tài)的形式。因?yàn)榛钚蕴嫉念愋图皝碓词遣煌模虼似渥陨淼奶匦?，例如表面積親水性、極性等也存在一定的差異，所以對應(yīng)的吸附機(jī)制不同，需要針對不同的有機(jī)廢氣種類采取不同的方式。

⑵吸附-回收法

吸附-回收法利用過熱蒸氣反吹吸附飽和的吸附劑進(jìn)行脫附再生，蒸氣與脫附出來的有機(jī)氣體經(jīng)冷凝、分離，可回收有機(jī)液體。該法凈化效率較高，但要求提供必要的蒸氣量。另外有機(jī)溶劑與水的分離不是很徹底，得到的混合液體品質(zhì)不高，成分較為復(fù)雜，故無法直接用到生產(chǎn)中，須再采用蒸餾、精餾、萃取等多道程序處理。

⑶新型吸附-催化燃燒法

此方法主要解決低濃度、大風(fēng)量廢氣物的處理，它綜合了吸附法和催化燃燒法兩者的優(yōu)點(diǎn)，其基本原理是：低濃度的涂裝線廢氣物先通過新型活性炭進(jìn)行吸附，飽和后通入熱空氣進(jìn)行加熱，將有機(jī)廢氣從活性炭中脫附出來，這時(shí)廢氣物就從低濃度變成了高濃度的廢氣物，然后將這些高濃度的廢氣物再送入到催化燃燒床燃燒。這種方法正在得到推廣及認(rèn)可，是實(shí)用且處理效果比較好的一種方法。

2.3低溫等離子體-光催化技術(shù)

光催化技術(shù)是利用許多類型的VOC在常溫常壓下可以用特定波長光進(jìn)行催化分解原理的一種技術(shù)，它可以是直接進(jìn)行光照，也可以是在催化劑條件下進(jìn)行光照，這些VOC中包括脂類、醇、醛、酮、芳烴等物質(zhì)，因此應(yīng)用前景很廣泛。低溫等離子體-光催化技術(shù)則是將這兩種技術(shù)聯(lián)合起來，低溫等離子體技術(shù)比過去的單一熱催化或單一等離子體法去除率更高，先將VOC中易處理的組分進(jìn)行氧化反應(yīng)，之后用光催化技術(shù)對之前沒有能去除的其余組分進(jìn)行催化分解，從而達(dá)到去除VOC的目的。該方法的優(yōu)點(diǎn)是效率高、耗能低、操作簡便、應(yīng)用范圍廣等，但同時(shí)存在成本較高、反應(yīng)條件較為苛刻、產(chǎn)物中可能存在有毒有害物質(zhì)等問題，還需進(jìn)一步完善，但該技術(shù)未來發(fā)展前景依然廣闊。

3推薦工藝

本文以某部涂裝廢氣為研究對象，廢氣處理源為噴涂時(shí)所產(chǎn)生的廢氣，主要由液態(tài)的漆霧和氣態(tài)的揮發(fā)性有機(jī)物兩部分組成，漆霧顆粒微小、黏度大、易黏附于物質(zhì)表面，凈化有機(jī)廢氣前必須先除漆霧；揮發(fā)性有機(jī)物大多難溶于水；排放不連續(xù)，主要集中在噴涂作業(yè)時(shí)間段，不作業(yè)時(shí)廢氣濃度很低。

此次處理廢氣有風(fēng)量大、有機(jī)物濃度低、含一定黏性漆霧及顆粒粉塵等特點(diǎn)。結(jié)合同行業(yè)中的成功實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用“組合式過濾器+活性炭吸附+脫附催化燃燒再生”工藝來治理有機(jī)廢氣，此工藝是利用催化燃燒反應(yīng)熱能脫附吸附在活性炭內(nèi)的有機(jī)溶劑。

4工作原理

本次廢氣處理以“安全、節(jié)能、方便、可靠、經(jīng)濟(jì)”為原則，預(yù)防廢氣中含有少量粉塵顆粒。首先有機(jī)廢氣經(jīng)組合干式過濾器，去除廢氣中的漆霧粉塵及顆粒物，以防活性炭微孔被堵塞，延長活性炭的使用周期；再將符合吸附條件的有機(jī)廢氣送入活性炭吸附箱進(jìn)行吸附凈化，凈化后的潔凈氣體由主排風(fēng)機(jī)排入大氣中。吸附裝置配有備用吸附箱1套，當(dāng)活性炭吸附飽和后通過控制閥門切換至催化燃燒脫附狀態(tài)；脫附再生系統(tǒng)采用在線脫附再生，即吸附過程為連續(xù)式處理工藝，在備用吸附裝置投入使用的同時(shí)，飽和吸附箱則進(jìn)行脫附工作，脫附后活性炭箱預(yù)備至下次循環(huán)使用。

5技術(shù)特點(diǎn)

⑴整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了凈化、脫附過程自動(dòng)化，與回收類有機(jī)廢氣凈化裝置相比，無須配備壓縮空氣等附加能源，運(yùn)行過程不產(chǎn)生二次污染，設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用低。

⑵使用特殊成型的蜂窩狀活性炭作為吸附材料，由于其相對密度為條形活性炭纖維的8～10倍，再生前吸附有機(jī)溶劑可以達(dá)到活性炭總質(zhì)量的25%，具有使用壽命長、吸附系統(tǒng)運(yùn)行阻力低、凈化效率高等特點(diǎn)。

⑶設(shè)備占地面積小、質(zhì)量較小，吸附床濾料采用堆砌式結(jié)構(gòu)、裝填方便、更換容易。

⑷采用優(yōu)質(zhì)貴金屬鈀、鉑載在蜂窩狀陶瓷上作催化劑，具有使用壽命長、分解溫度低、脫附預(yù)熱時(shí)間短、能耗低等特點(diǎn)；催化燃燒率達(dá)97%以上。

⑸采用PLC控制系統(tǒng)，設(shè)備運(yùn)行、操作過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，運(yùn)行過程安全穩(wěn)定、可靠。

⑹在活性炭吸附床前采用過濾器過濾小顆粒物，凈化效率高，確保吸附裝置的使用壽命。

6工藝流程

本裝置工藝流程為：預(yù)處理（過濾）→吸附濃縮→解吸脫附→催化燃燒的工藝流程。系統(tǒng)由7個(gè)活性炭吸附器（“6 吸 1 脫”）和1個(gè)催化燃燒床構(gòu)成，將各條生產(chǎn)線中的所有排氣管合并連接引至凈化設(shè)備，各個(gè)支管上安裝1個(gè)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，配比調(diào)節(jié)風(fēng)量；在吸附凈化裝置與廢氣進(jìn)口之間安裝1套預(yù)處理設(shè)備，去除廢氣中的UV漆霧，從而避免活性炭微孔被堵塞，然后送入活性炭吸附箱進(jìn)行吸附凈化，當(dāng)任一活性炭吸附器接近飽和時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)切換到備用活性炭吸附器（此時(shí)飽和活性炭吸附器停止吸附操作），然后用熱氣流對飽和活性炭吸附器進(jìn)行解吸脫附，將有機(jī)物從活性炭上脫附下來。在脫附過程中，有機(jī)廢氣已被濃縮，濃度較原來提高幾十倍，達(dá)2000mg/m3以上，濃縮廢氣送到催化燃燒裝置，最后被分解成CO2與H2O排出。完成解吸脫附后，活性炭吸附器進(jìn)入待用狀態(tài)，待其他活性炭吸附器接近飽和時(shí)，系統(tǒng)再自動(dòng)切換回來，同時(shí)對飽和活性炭吸附器進(jìn)行解吸脫附，如此循環(huán)工作。最后凈化后的潔凈氣體由主排風(fēng)機(jī)排入大氣中。

結(jié)論

總之，當(dāng)下環(huán)保要求日益嚴(yán)格，廢氣處理問題應(yīng)當(dāng)?shù)玫礁叨戎匾?。目前，除了選用水性、高固含、粉末等低VOC含量涂料，或是采用機(jī)器人噴涂工藝、靜電噴涂工藝等先進(jìn)噴涂技術(shù)外，還有就是廢氣處理技術(shù)的應(yīng)用。由于廢氣處理技術(shù)的種類比較多，且無詳細(xì)介紹，故本文通過對比分析了國內(nèi)常用廢氣處理技術(shù)及國外新興處理技術(shù)，給初始接觸者相應(yīng)的指導(dǎo)作用，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況對應(yīng)用比較成熟的“組合式過濾器+活性炭吸附+脫附催化+燃燒再生”進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

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（作者單位：1.杭州楚天科技有限公司；

2.杭州（火炬）西斗門膜工業(yè)有限公司）