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汽车喷漆废气VOCs处理技术应用进展探究

摘要:汽车喷漆废气含有大量的漆雾和VOCs有机废气,是造成大气污染的主要原因之一通过分析有机废气处理技术,针对汽车喷漆废气中VOC组分复杂问题和喷漆室、烘干室有机废气特点,研究了预处理+沸石转轮吸附+催化燃烧、预处理+活性炭纤维吸附+脱附+催化燃烧、预处理+生物滴滤+生物过滤的处理工艺等三种技术,以期为喷漆废气污染治理提供参考。

 

1.对于有机废气处理技术应用浅析

 

目前VOCs的处理技术主要有两类,一是回收技术,二是消除技术。回收技术是通过物理的方法,改变温度、压力或采用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来富集分离有机气相污染物的方法,主要有吸附技术、吸收技术、冷凝技术及膜分离技术。消除技术主要是通过化学或生化反应,用热、光、催化剂和微生物将有机化合物转变成为二氧化碳和水等无毒害或低毒害的无机小分子化合物,主要治理技术有直接燃烧、催化燃烧、生物氧化、光催化氧化、等离子体破坏等。

 

对VOCs处理技术的实际应用方式进行分析可知,工业VOCs气体对于处理技术的实际选择有重要的影响,结合实际的调查结果统计发现,若实际浓度处于TVOC>10000mg/m3则归属于有回收价值气体的范畴,若气体处于2000~10000mg/m3的浓度,就可以相应的考虑应用吸附技术来实现对其的处理,尤其是针对浓度较高的气体更应当着重处理,如若其本身的浓度较低时,则还可应用膜分离技术来对其实现回收。值得一提的是,TVOC的浓度小于2000mg/m3时,这一气体属于不具备回收价值的气体范围,此时则可以运用热力燃烧或催化燃烧等方式实现对它的处理。

 

此外,还需注意VOCs气体其内部成分较为繁杂,它的流量和浓度等都会随着外界条件的改变而发生变化,因此,在选择VOCs处理技术的过程中,一定要结合具体的气体特征,选用更为适宜的处理方法。

 

2对于汽车涂装VOCs废气处理技术方式的探讨

 

传统的溶剂型汽车涂装方式落实时,将会产生大量的VOCs气体,这一气体中,涵盖诸多的复杂成分,较为典型的有二甲苯、醚、酮、酯、醇以及芳香烃等,这些气体大多出现在烘干、喷漆以及流平等环节中,其中的VOCs气体在喷漆的过程中将会得到相应的挥发,大约会挥发15%,在烘干的环节此气体也会出现挥发现象,其中的85%将会在此环节予以消除。

 

2.1烘干室VOCs废气处理

 

烘干室中存在的VOCs气体的浓度较高,这一环节的排气量会较小,因此,在烘干室的运作中,将会需要诸多的热源来实现烘干作业,同时烘干室所产生的有机废气通常也会应用直接燃烧的方式来进行高效的处理,一般燃烧室内的温度可达到800~850℃,会借助天然气的易燃性来实现辅助燃烧,经过这一环节的处理之后,其中的甲苯以及二甲苯等物质大多会被净化和处理,其有效率可达到90%以上。

 

2.2喷漆室VOCs废气处理

 

喷漆室的运作和烘干室的运作方式不具备一致性,喷漆室内的浓度相对较低,这一环节的VOCs气体所经受的风量也较大,同时在此废气之中还掺杂中诸多的漆雾,因此,喷漆室内的有机废气的处理方式将会极为繁杂,一般都要经过诸多的程序和措施才能促使VOCs气体处理结果逐渐达标。

 

(1)预处理+沸石浓缩转轮吸附+催化燃烧的处理工艺

 

沸石转轮浓缩系统由疏水性沸石转轮串联蓄热式焚化炉,它的工作原理是利用沸石分子筛所具备的高吸附性能,对有机废气进行吸附浓缩,再由RTO设备净化处理浓缩后的有机废气。研究表明,沸石转轮浓缩系统是一种适合处理高流量(大风量)、低浓度、高湿度、多成分VOCs废气的净化设备,VOCs去除率达90%以上。

 

喷漆室内的运作中产生大量的有机废气,这些废气首先要经过预处理环节的初步净化,有效的去除废气中的漆雾以及粉尘等小颗粒,借助过滤的方式,完成初步处理。

 

沸石浓缩转轮的运作需要多个单元的共同支撑而后实现高效的运作,这些小的单元要经过加工,首先要通过基材卷制处理之后,形成陶瓷基体,之后再将基体放置到沸石合成混合物之中,还要合理的控制溶液的实际浓度,把控好具体的放置时间,此时的基体表层就会形成一层分子筛膜,再借助它的作用,实现吸附工作。

 

陶瓷基体之上的沸石分子筛膜,将会体现出一定的应用特征,它的表面将会呈现出较为细小的孔道,这些孔道将会对其实际吸附能力有所影响,这就使其将会具有较强的再生性能和疏水性,如果此时的废气经过陶瓷孔道实现穿透时,在浓度梯度的影响下,有机气分子将会附着在沸石分子筛膜的表层,逐渐的还会向内部予以扩散,进而和膜内的孔壁实现充分的接触,尤其是在静电的吸附作用和范德华力的吸引力影响下,其中膜内的有机气体分子达到一定的数量时,这时的蒸汽压力以及内外浓度也会相应的保持平衡,最终达到吸附饱和的效果。

 

当有机气体经过吸附作用达到饱和状态时,就会应用热空气实现对陶瓷孔的吹扫,从而借助沸石分子和有机气体分子的静电吸附和范德华力的作用,促使有机气体可以从沸石分子筛膜中得到切实的释放,最终被热空气予以吹散,得到脱附的效果。

 

(2)预处理+活性炭纤维吸附+脱附+催化燃烧的处理工艺

 

活性炭纤维是新一代的炭质吸附介质,跟传统炭吸附介质相比,具有更大比表面积、更高吸附容量、更短吸附脱附时间等优点。奚海萍对某汽车企业喷涂有机废气选用了吸附浓缩-催化燃烧法,研究发现在除臭的同时能在较低温度下使得有机废气中的有机物矿化为二氧化碳和水。喷漆废气经水旋式漆雾净化装置后经风机抽出,净化后的废气经过滤棉过滤处理后再进入活性炭吸附床进行吸附,处理达标后外排;活性炭达到饱和后进行脱附再生,脱附产生的高浓度有机废气进行催化燃烧处理。由某公司开发的挥发性有机废气吸附+催化燃烧净化技术可适用于VOCs治理,有机废气净化率大于98.5%。

 

(3)预处理+生物滴滤+生物过滤的处理工艺

 

生物法具有处理效率高、工艺简单、投资和运行成本低、无二次污染等优点,生物法包括生物过滤、生物滴滤和生物洗涤技术等。刘建伟等将生物滴滤-生物过滤组合工艺应用于某汽车喷漆车间废气的处理,汽车喷漆车间废气先经水洗喷漆台除去颗粒物,经水洗喷漆台处理后的废气在风机作用下经排风管道和气体分布器进入生物滴滤塔,在生物滴滤塔内气液逆流操作,气体由下而上经过填料,循环液贮槽中的营养液由水泵经喷淋装置进入生物滴滤塔。气液在填料上充分接触,气体中的污染物首先溶于液相,然后被生物相的微生物降解。生物滴滤塔出气后进入生物滤塔,经填料中的微生物降解后排入大气。实验表明,生物滴滤-生物过滤组合工艺对汽车喷漆室废气中的有机物有较好的去除效果,VOCs去除效率基本保持在98%以上,排放浓度小于20mg/m3。

 

3结束语

 

以汽车喷漆废气VOCs为处理对象,针对烘干室、喷漆室的有机废气的不同特点,对烘干室采用直接燃烧方法,对喷漆室采用吸附+催化燃烧或者生物滴滤+生物过滤的方法,均使汽车喷漆废气的VOCs得到有效的去除。在实际工作中,应结合企业需求和处理效果,择选最合适的处理技术。