淺談涂裝行業廢氣處理方法
涂(tu)(tu)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)是(shi)指(zhi)對金屬和非金屬表面覆蓋保(bao)護(hu)層或(huo)(huo)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)飾(shi)層,是(shi)產品表面保(bao)護(hu)和裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)飾(shi)采用(yong)(yong)的(de)(de)最(zui)基本的(de)(de)技術手段。涂(tu)(tu)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)工(gong)(gong)藝可以簡單歸納(na)為(wei):前(qian)處(chu)(chu)理(li)→噴(pen)涂(tu)(tu)→干(gan)燥或(huo)(huo)固化(hua)。前(qian)處(chu)(chu)理(li)一般包括除(chu)(chu)油(you)、除(chu)(chu)銹(xiu)、鈍化(hua)(磷(lin)化(hua))工(gong)(gong)藝。針對不(bu)(bu)同的(de)(de)涂(tu)(tu)層及(ji)對抗(kang)腐蝕的(de)(de)要(yao)(yao)求,除(chu)(chu)油(you)、除(chu)(chu)銹(xiu)、磷(lin)化(hua)等處(chu)(chu)理(li)方法要(yao)(yao)視工(gong)(gong)件(jian)原(yuan)材料的(de)(de)狀況(kuang)來選擇。在前(qian)處(chu)(chu)理(li)除(chu)(chu)銹(xiu)工(gong)(gong)藝中,噴(pen)砂、拋丸(wan)或(huo)(huo)打磨(mo)工(gong)(gong)藝,也在不(bu)(bu)同行(xing)業的(de)(de)不(bu)(bu)同部門按(an)需擇用(yong)(yong)。
隨著涂(tu)裝(zhuang)技術的(de)飛速(su)發(fa)展,涂(tu)裝(zhuang)自(zi)動化(hua)生產(chan)有了(le)明(ming)顯的(de)進步,靜電(dian)噴涂(tu)、電(dian)泳涂(tu)漆、粉末噴涂(tu)技術得(de)到了(le)應用(yong)推廣。但是(shi),目前(qian)涂(tu)裝(zhuang)所采(cai)用(yong)的(de)還都(dou)是(shi)屬于有機溶劑型(xing)涂(tu)料。
根據(ju)涂(tu)(tu)裝生(sheng)產工(gong)藝,涂(tu)(tu)裝廢氣主要(yao)來自于(yu)前(qian)處理、噴(pen)(pen)涂(tu)(tu)、干(gan)(gan)燥過(guo)程(cheng),所排放(fang)的(de)(de)污染(ran)物(wu)主要(yao)為(wei):前(qian)處理過(guo)程(cheng)中產生(sheng)的(de)(de)粉塵(chen)或酸霧,噴(pen)(pen)漆(qi)時(shi)(shi)產生(sheng)的(de)(de)漆(qi)霧和(he)有(you)機(ji)溶劑(ji),干(gan)(gan)燥揮發時(shi)(shi)產生(sheng)的(de)(de)有(you)機(ji)溶劑(ji)。漆(qi)霧主要(yao)來自于(yu)空氣噴(pen)(pen)涂(tu)(tu)作業中溶劑(ji)型涂(tu)(tu)料(liao)飛(fei)散的(de)(de)部(bu)分,其(qi)成分與所使用的(de)(de)涂(tu)(tu)料(liao)一致(zhi)。有(you)機(ji)溶劑(ji)主要(yao)來自于(yu)涂(tu)(tu)料(liao)使用過(guo)程(cheng)中的(de)(de)溶劑(ji)、稀釋劑(ji),絕大部(bu)分屬揮發性排放(fang),其(qi)主要(yao)的(de)(de)污染(ran)物(wu)為(wei)二甲(jia)苯、苯、甲(jia)苯等。涂(tu)(tu)裝中排放(fang)的(de)(de)有(you)害廢氣主要(yao)集中在噴(pen)(pen)漆(qi)生(sheng)產線上,其(qi)中噴(pen)(pen)漆(qi)室(shi)(shi)、晾干(gan)(gan)室(shi)(shi)、烘干(gan)(gan)室(shi)(shi)是廢氣的(de)(de)主要(yao) 發生(sheng)源。
涂裝廢(fei)氣(qi) 的(de)治(zhi)理(li)(li)可(ke)分為(wei)防(fang)、治(zhi)兩條(tiao)途徑。防(fang)主要(yao)是(shi)減少廢(fei)氣(qi)的(de)排放,治(zhi)主要(yao)是(shi)對(dui)不可(ke)避免的(de)排放氣(qi)體進行凈化治(zhi)理(li)(li)。對(dui)于涂裝排放的(de)廢(fei)氣(qi),可(ke)采用適當的(de)方法進行凈化治(zhi)理(li)(li)。 凈化治(zhi)理(li)(li)存在兩條(tiao)途徑,一條(tiao)是(shi)將廢(fei)氣(qi)中的(de)有(you)機(ji)(ji)溶(rong)劑回收利用,另(ling)一條(tiao)是(shi)將廢(fei)氣(qi)中的(de)有(you)機(ji)(ji)溶(rong)劑分解為(wei)CO2和H2O。
1、有機溶劑的(de)回收利用(yong)
涂裝過(guo)程中(zhong)產(chan)生的(de)漆霧和揮發(fa)的(de)有(you)機溶(rong)劑(ji),可進行回(hui)收(shou)(shou)利用的(de)主要是有(you)機溶(rong)劑(ji)。回(hui)收(shou)(shou)方法(fa)(fa)有(you)活性(xing)炭吸(xi)附法(fa)(fa)、液體(ti)吸(xi)收(shou)(shou)法(fa)(fa)和冷(leng)凝法(fa)(fa)。
(1)活性(xing)炭吸(xi)(xi)附法。主要是利用(yong)活性(xing)炭比(bi)表面積(ji)(500-1200m2/g)大,具有優異的吸(xi)(xi)附性(xing)能(neng),使有機溶劑(ji)蒸氣(qi)(qi)吸(xi)(xi)附其表面,當加(jia)熱烘干吸(xi)(xi)附介質時,被吸(xi)(xi)附的氣(qi)(qi)體(ti)解析出來,經冷(leng)卻(que)成為液態,再經分離達到回收溶劑(ji)的目的。
活(huo)性(xing)炭吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)法(fa)(fa),需(xu)設(she)置(zhi)過(guo)濾器(qi)(qi)和(he)(he)冷(leng)卻器(qi)(qi)進(jin)(jin)行預處理(li),除去廢氣(qi)中的(de)(de)漆霧,并將廢氣(qi)降(jiang)低(di)至(zhi)適當(dang)的(de)(de)溫(wen)度(du)(du),以保(bao)(bao)證(zheng)活(huo)性(xing)炭不被(bei)堵塞,不會因廢氣(qi)溫(wen)度(du)(du)過(guo)高而(er)導致(zhi)燃燒。 由于活(huo)性(xing)炭吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)有(you)機溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)后(hou)(hou),其吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)力(li)將逐(zhu)漸降(jiang)低(di),為了(le)保(bao)(bao)證(zheng)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)效(xiao)率,需(xu)要脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu),使(shi)(shi)活(huo)性(xing)炭重新恢復活(huo)性(xing)。最常用(yong)的(de)(de)活(huo)性(xing)炭再生法(fa)(fa)是(shi)水(shui)(shui)蒸汽脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)法(fa)(fa),脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)(fu)后(hou)(hou)的(de)(de)混合 氣(qi)體進(jin)(jin)入冷(leng)凝器(qi)(qi)冷(leng)卻成液體,再進(jin)(jin)入分(fen)離(li)器(qi)(qi),使(shi)(shi)溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)和(he)(he)水(shui)(shui)分(fen)離(li),達到回(hui)收溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)目的(de)(de),而(er)分(fen)離(li)水(shui)(shui)需(xu)經處理(li)后(hou)(hou)才能排(pai)放。當(dang)前,活(huo)性(xing)炭吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)法(fa)(fa)有(you)了(le)新的(de)(de)發展,即以活(huo)性(xing)炭 纖維代替通常使(shi)(shi)用(yong)的(de)(de)粒狀或柱狀活(huo)性(xing)炭,其使(shi)(shi)用(yong)壽命(ming)比(bi)普(pu)通粒狀活(huo)性(xing)炭長3-4倍(bei)。國內也出現了(le)以活(huo)性(xing)炭纖維(ACF)作為吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)介質,回(hui)收有(you)機溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)的(de)(de)裝(zhuang)置(zhi)。對 于回(hui)收的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)有(you)兩種利用(yong)方法(fa)(fa):重新分(fen)餾利用(yong)或燃燒產(chan)生熱量。前者要視企業自身情況,可(ke)增加設(she)備(bei),自行分(fen)餾利用(yong)或委托溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)生產(chan)廠家分(fen)餾利用(yong)。
后者(zhe)需要在設(she)備中增加催(cui)(cui)化(hua)燃燒室(shi)及(ji)熱風循環(huan)系(xi)統(tong),將從(cong)活性炭纖維上脫附(fu)的(de)有機溶劑高溫催(cui)(cui)化(hua)燃燒,并為(wei)設(she)備的(de)運行提供能量,因此不再(zai)需要蒸(zheng)汽脫附(fu)有機溶劑,并且(qie)也不存在溶劑回收(shou)過程中對于(yu)分離水(shui)的(de)處理要求。
現在國際上最新(xin)的發展,是采(cai)用活性炭纖維布(ACFC)作為吸附介質,通電加熱脫附回收有機溶劑。
這種方法具有(you)的(de)優點(dian):有(you)機(ji)溶(rong)劑在固相和流體相之間的(de)質量轉移快(kuai),比粒狀活(huo)性(xing)炭快(kuai)2-20倍;ACFC使用(yong)壽命長;ACFC能夠(gou)快(kuai)速加熱、不需要(yao)水蒸汽(qi)脫附,因而(er)操(cao)作和維護簡(jian)便,脫附的(de)有(you)機(ji)溶(rong)劑不需要(yao)除水,可(ke)以直接(jie)應(ying)用(yong),并(bing)且不存在廢水處理問題。
(2)液(ye)體吸(xi)(xi)收(shou)(shou)法是以液(ye)體作為吸(xi)(xi)收(shou)(shou)劑(ji),使廢(fei)(fei)氣中的有害(hai)成分被液(ye)體吸(xi)(xi)收(shou)(shou),從而達到凈化的目的。液(ye)體吸(xi)(xi)收(shou)(shou)法的關鍵是吸(xi)(xi)收(shou)(shou)劑(ji)的選擇。一般采用水(shui)(shui)作為吸(xi)(xi)收(shou)(shou)劑(ji)來處理(li)水(shui)(shui)溶性涂料廢(fei)(fei)氣,采用柴油吸(xi)(xi)收(shou)(shou)涂裝生產烘干(gan)過程的有機(ji)溶劑(ji)廢(fei)(fei)氣。水(shui)(shui)作為吸(xi)(xi)收(shou)(shou)劑(ji),存(cun)在廢(fei)(fei)水(shui)(shui)處理(li)的問題,柴油作為吸(xi)(xi)收(shou)(shou)劑(ji),因(yin)其(qi)本身(shen)易揮發、易燃,存(cun)在二次污 染和安全風險(xian),并且再生和處理(li)也存(cun)在一些(xie)問題。因(yin)此,液(ye)體吸(xi)(xi)收(shou)(shou)法的應(ying)用不廣泛。
(3)冷(leng)(leng)(leng)凝(ning)法(fa)是通過采用低溫,使有(you)機物組(zu)分冷(leng)(leng)(leng)卻(que)至露點以下(xia),進(jin)行(xing)液化(hua)回收(shou)。其適用于處理高(gao)濃度(du)(du)廢(fei)(fei)氣,特別是含有(you)害物單純(chun)組(zu)分的(de)(de)(de)廢(fei)(fei)氣;可作為燃燒與吸附凈 化(hua)的(de)(de)(de)預處理;可處理含有(you)大量水蒸汽的(de)(de)(de)高(gao)溫廢(fei)(fei)氣。該(gai)法(fa)所(suo)需(xu)(xu)設備和(he)操作條件比較簡單,回收(shou)物純(chun)度(du)(du)高(gao),但是,對廢(fei)(fei)氣的(de)(de)(de)凈化(hua)程度(du)(du)受(shou)冷(leng)(leng)(leng)凝(ning)溫度(du)(du)的(de)(de)(de)限制(zhi),要求凈化(hua)程度(du)(du)高(gao),或(huo)處理低濃度(du)(du)廢(fei)(fei)氣時,需(xu)(xu)要將廢(fei)(fei)氣冷(leng)(leng)(leng)卻(que)到很低的(de)(de)(de)溫度(du)(du),經(jing)濟上不合算。
2、有(you)機溶劑分解(jie)
是指把有(you)機(ji)溶(rong)劑分(fen)解成CO2和H2O。分(fen)解有(you)機(ji)溶(rong)劑的方法(fa)有(you)燃(ran)燒(shao)法(fa)、催(cui)化(hua)燃(ran)燒(shao)法(fa)、紫外線-臭(chou)氧法(fa)和微生物分(fen)解法(fa)。
(1)燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)法:采用燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)法處理(li)涂(tu)裝(zhuang)廢(fei)氣(qi)(qi)(qi)時,當廢(fei)氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)混合溶(rong)劑的(de)濃(nong)度較(jiao)高(gao)時,從安全(quan)(quan)考慮(lv),需(xu)用空氣(qi)(qi)(qi)稀(xi)釋(shi)到混合溶(rong)劑爆(bao)炸下限濃(nong)度的(de)1/4-1/5,才(cai)能進行 燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)處理(li)。燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)法需(xu)將含有的(de)有機溶(rong)劑廢(fei)氣(qi)(qi)(qi)加熱到700-800℃,使其燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)或(huo)氧化(hua)(hua)分解(jie)為CO2和H2O。廢(fei)氣(qi)(qi)(qi)在燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)室停留0.5-1.0s,碳氫(qing)化(hua)(hua)合物(wu)等 廢(fei)氣(qi)(qi)(qi)在較(jiao)高(gao)溫度下完全(quan)(quan)燃(ran)(ran)(ran)燒(shao),同時產(chan)生光化(hua)(hua)學煙(yan)霧物(wu)質(zhi)NOx。NOx的(de)產(chan)生與燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)品種、燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)溫度、裝(zhuang)置(zhi)結構和燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)時所需(xu)空氣(qi)(qi)(qi)量(liang)有關,其中(zhong)最重要的(de)是燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)溫 度。為避免產(chan)生大量(liang)的(de)光化(hua)(hua)學煙(yan)霧物(wu)質(zhi)NOx,燃(ran)(ran)(ran)燒(shao)溫度應控制在800℃以下。
廢氣經燃燒處(chu)理(li)后(hou)(hou)可(ke)達標排放。由于燃燒后(hou)(hou)的(de)氣體(ti)溫度達500-600℃,可(ke)設置熱(re)交換器,將(jiang)(jiang)熱(re)能回收(shou)利用于廢氣燃燒前(qian)的(de)預熱(re),以減少(shao)燃料(liao)用量(liang)。或(huo)者將(jiang)(jiang)廢氣用于發電(dian),如(ru)福特汽車公司引進了吸(xi)收(shou)涂(tu)料(liao)VOC發電(dian)設備,用以吸(xi)收(shou)涂(tu)裝(zhuang)車間揮(hui)發的(de)有(you)機溶劑(ji)作(zuo)為發電(dian)能源。
(2)催(cui)(cui)化(hua)(hua)燃燒法是將含有(you)機溶劑的(de)廢(fei)氣(qi)加熱到200-320℃,然后(hou)和催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑接觸,進行無火焰的(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)燃燒,生成CO2和H2O。催(cui)(cui)化(hua)(hua)燃燒的(de)技術性(xing)較強,在選擇催(cui)(cui)化(hua)(hua)溫(wen)度前,必(bi)須(xu)了(le)解有(you)機廢(fei)氣(qi)中的(de)有(you)機成分(fen),否(fou)則很容易造成不完(wan)(wan)全氧化(hua)(hua),使有(you)機溶劑的(de)微粒吸附在催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑載體表(biao)面(mian),久而久之,使催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑的(de)活性(xing)下降,影響凈化(hua)(hua)率。其實只要控制(zhi)得(de)當,這(zhe)種現(xian)象完(wan)(wan)全可以(yi)避(bi)免。
用于催化燃燒的催化劑,以貴金屬Pt、Pd最多,還有(you)稀土金屬催化劑。
(3)紫外(wai)線-臭氧(yang)法:紫外(wai)線-臭氧(yang)法的優點是,氧(yang)化過(guo)程(cheng)中不產(chan)生(sheng)CO和(he)NOx,而且可以同時除去漆霧顆粒和(he)有機溶劑,但其缺點是設備(bei)復雜、生(sheng)產(chan)臭氧(yang)的成本高、需要(yao)處理吸收用水(shui),而且不適合廢(fei)氣(qi)排量(liang)大的場(chang)合。
(4)微(wei)生物分(fen)(fen)解法:微(wei)生物分(fen)(fen)解法已經在減少臭味和除(chu)去一些(xie)有機溶劑上得到成(cheng)功應(ying)用。
其優點是,不產生NOx,而且處理過程中(zhong)消耗的能(neng)量很少,但該(gai)法需要(yao)的空(kong)間(jian)大、微生物(wu)處理系統維(wei)護比(bi)較復(fu)雜。