廢氣處理技術在涂裝中的應用淺析

葛建波 弓孟浩

摘 要：隨著我國工業化進程的速度不斷加快，相應的在廢氣的排放方面也正逐年遞增，這不僅嚴重的危害著自然環境，同時還制約著我國經濟的可持續發展，并直接影響著人們的生命安全。因此，現階段廢氣處理已經不得不成為當代社會發展過程中的重點難題。鑒于此，本文主要針對于工程機械涂裝中比較常見的廢氣處理技術進行了分析與比較，并對“組合式過濾器+活性炭吸附+脫附催化燃燒再生”在涂裝線中應用的經濟性、實用性及環保性進行了淺析。

關鍵詞：廢氣；處理技術；分析

1前言

目前我國對環保的要求標準越來越嚴格，而在涂裝廢氣方面的治理工作亦日漸清晰。經筆者歷年來實踐經驗分析，涂裝廢氣的產生源主要在調漆室、噴漆室、流平室、烘干室和污水處理間這幾個地方。并且這些廢氣的濃度一般在排放限制值內，為應對標準中的排放速率要求，高空排放是眾多工程機械制造商通常采取的方法。雖然目前可以滿足環保排放要求，但是高空排放實質上就是對廢氣沒有做任何處理的直接排放，對大氣環境危害較大。

2廢氣處理工藝技術的分析

2.1吸收法

化學吸收和物理吸收是吸收法的兩種形式，但是化學吸收應用比較少，因為絕大多數廢氣物都不能采用化學吸收。物理吸收主要應用在中高濃度的廢氣，其原理是：廢氣物經過物理吸收后排放到大氣中，當物理吸收的吸收液飽和后，經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

液體吸收技術是采用氣、液態相互轉換的方式進行的，而活性碳吸附方法則是將氣態當中的分子吸收并固定在固體表面，從而使得氣態的有機分子轉化成為固態的形式。因為活性碳的類型及來源是不同的，因此其自身的特性，例如表面積親水性、極性等也存在一定的差異，所以對應的吸附機制不同，需要針對不同的有機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行脫附再生，蒸氣與脫附出來的有機氣體經冷凝、分離，可回收有機液體。該法凈化效率較高，但要求提供必要的蒸氣量。另外有機溶劑與水的分離不是很徹底，得到的混合液體品質不高，成分較為復雜，故無法直接用到生產中，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、大風量廢氣物的處理，它綜合了吸附法和催化燃燒法兩者的優點，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行吸附，飽和后通入熱空氣進行加熱，將有機廢氣從活性炭中脫附出來，這時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可，是實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

光催化技術是利用許多類型的VOC在常溫常壓下可以用特定波長光進行催化分解原理的一種技術，它可以是直接進行光照，也可以是在催化劑條件下進行光照，這些VOC中包括脂類、醇、醛、酮、芳烴等物質，因此應用前景很廣泛。低溫等離子體-光催化技術則是將這兩種技術聯合起來，低溫等離子體技術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中易處理的組分進行氧化反應，之后用光催化技術對之前沒有能去除的其余組分進行催化分解，從而達到去除VOC的目的。該方法的優點是效率高、耗能低、操作簡便、應用范圍廣等，但同時存在成本較高、反應條件較為苛刻、產物中可能存在有毒有害物質等問題，還需進一步完善，但該技術未來發展前景依然廣闊。

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所產生的廢氣，主要由液態的漆霧和氣態的揮發性有機物兩部分組成，漆霧顆粒微小、黏度大、易黏附于物質表面，凈化有機廢氣前必須先除漆霧；揮發性有機物大多難溶于水；排放不連續，主要集中在噴涂作業時間段，不作業時廢氣濃度很低。

此次處理廢氣有風量大、有機物濃度低、含一定黏性漆霧及顆粒粉塵等特點。結合同行業中的成功實踐經驗，采用“組合式過濾器+活性炭吸附+脫附催化燃燒再生”工藝來治理有機廢氣，此工藝是利用催化燃燒反應熱能脫附吸附在活性炭內的有機溶劑。

4工作原理

本次廢氣處理以“安全、節能、方便、可靠、經濟”為原則，預防廢氣中含有少量粉塵顆粒。首先有機廢氣經組合干式過濾器，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廢氣送入活性炭吸附箱進行吸附凈化，凈化后的潔凈氣體由主排風機排入大氣中。吸附裝置配有備用吸附箱1套，當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；脫附再生系統采用在線脫附再生，即吸附過程為連續式處理工藝，在備用吸附裝置投入使用的同時，飽和吸附箱則進行脫附工作，脫附后活性炭箱預備至下次循環使用。

5技術特點

⑴整個系統設備實現了凈化、脫附過程自動化，與回收類有機廢氣凈化裝置相比，無須配備壓縮空氣等附加能源，運行過程不產生二次污染，設備投資及運行費用低。

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，再生前吸附有機溶劑可以達到活性炭總質量的25%，具有使用壽命長、吸附系統運行阻力低、凈化效率高等特點。

⑶設備占地面積小、質量較小，吸附床濾料采用堆砌式結構、裝填方便、更換容易。

⑷采用優質貴金屬鈀、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、脫附預熱時間短、能耗低等特點；催化燃燒率達97%以上。

⑸采用PLC控制系統，設備運行、操作過程實現自動化，運行過程安全穩定、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：預處理（過濾）→吸附濃縮→解吸脫附→催化燃燒的工藝流程。系統由7個活性炭吸附器（“6 吸 1 脫”）和1個催化燃燒床構成，將各條生產線中的所有排氣管合并連接引至凈化設備，各個支管上安裝1個手動調節閥，配比調節風量；在吸附凈化裝置與廢氣進口之間安裝1套預處理設備，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行吸附凈化，當任一活性炭吸附器接近飽和時，系統將自動切換到備用活性炭吸附器（此時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行解吸脫附，將有機物從活性炭上脫附下來。在脫附過程中，有機廢氣已被濃縮，濃度較原來提高幾十倍，達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，活性炭吸附器進入待用狀態，待其他活性炭吸附器接近飽和時，系統再自動切換回來，同時對飽和活性炭吸附器進行解吸脫附，如此循環工作。最后凈化后的潔凈氣體由主排風機排入大氣中。

結論

總之，當下環保要求日益嚴格，廢氣處理問題應當得到高度重視。目前，除了選用水性、高固含、粉末等低VOC含量涂料，或是采用機器人噴涂工藝、靜電噴涂工藝等先進噴涂技術外，還有就是廢氣處理技術的應用。由于廢氣處理技術的種類比較多，且無詳細介紹，故本文通過對比分析了國內常用廢氣處理技術及國外新興處理技術，給初始接觸者相應的指導作用，并結合實際應用情況對應用比較成熟的“組合式過濾器+活性炭吸附+脫附催化+燃燒再生”進行了詳細介紹。

參考文獻

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[3]唐孝炎，張邵.大氣環境化學（第二版）[M].高等教育出版社.2006.

（作者單位：1.杭州楚天科技有限公司；

2.杭州（火炬）西斗門膜工業有限公司）