簡述涂裝行業(yè)的VOC治理

尹亞琳

摘 要 綜述了降低VOC排放量的措施，詳細(xì)闡述了公司采用的催化燃燒技術(shù)，對VOC治理和催化燃燒技術(shù)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞 揮發(fā)性有機(jī)污染物；降低VOC排放量措施；催化燃燒技術(shù)

前言

揮發(fā)性有機(jī)化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是沸點在50～250℃的化合物，室溫下飽和蒸氣壓超過133.32Pa，在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中的一類有機(jī)物。長期居住在揮發(fā)性有機(jī)化合物污染的室內(nèi)，可引起慢性中毒，損害肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)、引起全身無力、瞌睡、皮膚瘙癢等，甚者引起內(nèi)分泌失調(diào)、影響性功能；苯和二甲苯還能損害系統(tǒng)，以至引發(fā)白血病。VOCs不僅本身具有較強(qiáng)毒性，還是影響我國區(qū)域大氣復(fù)合污染的重要前體物和參與物，它可以和氮氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，形成光化學(xué)煙霧；也能與大氣中的·OH、NO3-、O3等氧化劑發(fā)生多途徑反應(yīng)，生成二次有機(jī)氣溶膠，對環(huán)境空氣的O3和PM2.5均有重要影響。

涂裝是現(xiàn)代工業(yè)工藝的重要環(huán)節(jié)，但該過程往往會有大量的VOC產(chǎn)生，主要是甲苯和二甲苯等[1]。由于涂料基數(shù)中大量使用了揮發(fā)性有機(jī)溶劑、助劑等，在涂裝過程中溶劑型涂料有50%以上的VOC排放到大氣中[2]。涂料行業(yè)VOC成分復(fù)雜、排放環(huán)節(jié)眾多而且影響因素較多，存在底數(shù)不清、特征不明、部分行業(yè)缺乏有效的控制技術(shù)等特點。中國涂料VOC含量限值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國家，歐美國家的溶劑型涂料VOC限值較我國低10%～20%[3]。因此，控制涂料中VOC排放對改善我國大氣環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。

1 降低VOC排放量的措施

涂裝中實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，必須降低VOC排放量，達(dá)到清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的VOC限值以下。具體措施如下。

1.1 采用低VOC或無VOC的環(huán)保型涂料

采用粉末涂料、水性涂料、高固分涂料等替代有機(jī)溶劑型涂料是降低VOC排放的最有力措施。粉末涂料烘干溫度為170℃，對車間工藝要求較高，且粉末涂料的清漆涂層外觀的平滑度仍有待提高。目前公司使用的環(huán)保型涂料為水性涂料，主要有水性聚氨酯面漆、水性雙組分環(huán)氧底漆等。通過計算可得出，涂料中的固體含量每提高10%，相同的施工條件下VOC排放量可以降低33%以上[4]。公司將在繼續(xù)使用水性涂料的基礎(chǔ)上，推廣高固分涂料。

1.2 改善涂裝設(shè)備，提高涂料利用率

目前公司涂裝工藝多數(shù)采用普通噴涂（高壓無氣噴涂和空氣噴涂），少數(shù)采用輥涂和刷涂。普通工藝噴涂噴漆工藝存在油漆附著率較低現(xiàn)象。因此，為提高涂料利用率，可將手工空氣噴涂實現(xiàn)低壓化、靜電化，即用空氣靜電噴槍替代普通空氣噴槍；克服人為因素（操作熟練程度、責(zé)任心和身體狀況等的不同造成噴涂質(zhì)量和涂料利用率差異），采用自動靜電噴涂替代手工噴涂。

1.3 加強(qiáng)VOC排放的末端治理

VOC一般都是可燃或易燃的有機(jī)化合物，可以采用熱氧化、催化氧化、低溫等離子體、光催化降解、冷凝或生物過濾、熱破壞法、變壓吸附分離與凈化等技術(shù)進(jìn)行廢氣處理。我公司傳統(tǒng)涂裝生產(chǎn)線的噴漆室由上部送風(fēng)系統(tǒng)、活性炭與過濾棉吸附組成，除去漆霧的VOC廢氣與流平室的VOC廢氣一起通過一定高度的排氣煙囪直接排放到大氣中。近期引入新型處理VOC方法為催化燃燒法。

2 催化燃燒技術(shù)

催化燃燒是典型的氣-固相催化反應(yīng)，在催化燃燒過程中，催化劑的作用是降低活化能，同時使反應(yīng)物分子富集于催化劑表面提高反應(yīng)速率。借助催化劑可使有機(jī)廢氣在較低的起燃溫度條件下，發(fā)生無焰燃燒，并氧化分解為CO2和H2O，同時放出大量熱[5]。具備起燃溫度低、節(jié)省能源，適用范圍廣，處理效率高、無二次污染的特點。

根據(jù)廢氣預(yù)熱方式及富集方式，催化燃燒工藝流程可分為3種，分別為預(yù)熱式、自身熱平衡式、吸附-催化燃燒。我公司考慮車間布局、造價等因素，采用的是吸附-催化燃燒，當(dāng)有機(jī)廢氣的流量大、濃度低、溫度低，采用催化燃燒需耗大量燃燒時，可先采用吸附手段將有機(jī)廢氣吸附于吸附劑上進(jìn)行濃縮，然后通過熱空氣吹掃，使有機(jī)廢氣脫附成為高濃度有機(jī)廢氣（可濃縮10倍以上），再進(jìn)行催化燃燒。此時，不需要補(bǔ)充熱源，就可維持正常運行[6]。

3 結(jié)束語

VOC的污染控制技術(shù)包括源頭控制和末端治理兩類。在源頭控制方面，首要措施是調(diào)整或替換原料配方，從而減少強(qiáng)毒性VOC的使用，其次是改良工藝，如提高設(shè)備部件的自動化和密封程度來減少VOC的逸散。在末端治理方面，催化法有廣闊的應(yīng)用前景，可配合相應(yīng)的處置技術(shù)，形成如低溫等離子體催化、光催化和催化燃燒等新的聯(lián)合技術(shù)。

催化燃燒技術(shù)涉及自動檢測控制、化工、環(huán)境工程等領(lǐng)域和催化反應(yīng)過程，在我國仍處于發(fā)展階段。今后的發(fā)展方向為：①催化燃燒裝置向大型化、整體型和節(jié)能型方向發(fā)展；②提高催化劑性能，研制具有抗毒能力、大空速、大比表面積及低起燃點的非貴金屬催化劑，以降低造價和使用費用[7]。

參考文獻(xiàn)

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[3] 楊淵德.中國涂料.涂料涂裝行業(yè)VOC減排淺析，2014，29（8）：2-4.

[4] 王楊，楊鑫.中國涂料.汽車涂裝車間VOC減排技術(shù)探討，2014， 29（8）：24-27.

[5] 孟丹，祁永智，丁瑞星.洛陽工學(xué)院學(xué)報[J].有機(jī)廢氣的催化燃燒，2000，21（3）：91-94.

[6] 呂進(jìn)歸.環(huán)境工程[J].回轉(zhuǎn)式吸附濃縮設(shè)備的國產(chǎn)化開發(fā)與應(yīng)用，1998，16（5）：34-36.

[7] 譚明俠，王國軍，謝建川.VOC催化燃燒技術(shù)[C].第三屆全國工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會.第三屆全國工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會論文集.杭州：全國工業(yè)催化信息站、浙江師范大學(xué)物理化學(xué)研究所、工業(yè)催化雜志社，2006：3.