噴漆廢氣治理措施和處理效果

徐文兵

（合肥綠都環境工程技術咨詢有限公司，安徽 合肥 230000）

工業企業在生產產品時，通常會在其表面噴灑一層保護材料，一方面可以提升工業產品的美觀性，另一方面是防止工業產品被腐蝕，以增加工業產品的使用時間。噴灑的材料主要是由硝酸纖維素、樹脂、各種化學試劑構成，其中包含很多有害物質，如甲苯、二甲苯等。因此，在生產過程中進行噴灑材料時，這些材料很容易出現揮發現象，會使空氣中有害氣體的濃度大幅度提升，這不僅會對自然環境造成破壞，甚至會出現光化學煙霧，對大氣臭氧層造成損害，所以，非常不利于生態環境的發展。而且，當人體吸入這些有害氣體后，還會對人體肝臟等器官造成危害，并引發多種嚴重疾病，危害人的生命健康。針對這種情況，國家或各地方政府均制定出與噴漆廢氣治理相關的規章制度，促使工業生產企業加強對噴漆廢氣的治理，確保將噴漆廢氣的排放量控制在合理范圍內，降低對環境以及人體健康造成危害的。

1 噴漆廢氣概述

在工業噴漆時，通常是以高壓無氣噴涂工業為主，該工藝較為簡單，若產品表面土層厚度較為均勻，可降低漆霧與漆渣的產生量，這有利于節約涂料的使用量，同時，噴漆效率高，最高可以達到80%左右。但需要注意的是，在產品噴漆過程中，依然會出現一定的漆料揮發現象，會產生一定的噴漆廢氣污染問題，如：含有多種有害有機氣體，如甲苯、二甲苯等，這主要是由噴料中的溶劑或稀釋劑揮發產生的；而在漆料噴涂時，若少量漆料無法及時附著于產品表面，其在長期的揮發作用下，會逐漸在空氣中形成氣態物質，最終出現VOCs污染；在廢氣濃度方面，通常處于100～500 mg/m范圍內，這是由于在噴漆時，這些物質通常作為溶劑，需要較大的流量，因而將其稱之為低濃度、大流量的有機污染物；同時，在生產工業產品時，通常也會產生一些粉塵，而這些粉塵可能會融入到有機廢氣當中[1]。

2 噴漆廢氣的治理方法

2.1 吸收法

2.1.1 工藝介紹

在進行傳統噴漆廢氣治理時，吸收法是應用最為廣泛的一種工藝，主要是通過相應的液態吸收劑，吸收廢氣當中的某種成分，從而降低該成分在整個廢氣中的濃度。在實際進行廢氣治理時，首先需要根據有機廢氣的理化性質，選擇最佳的吸收材料，之后在特定設備的作用下，將廢氣與吸收劑有效接觸，以此達到最高的處理效果。從本質上來說，吸收處理法可分成兩種類型，一種是廢氣溶解到吸收劑當中，這種屬于物理治理，另一種是通過對有機氣體進行分解或轉化，使其成為無害的物質，這種屬于化學治理。在進行物理治理時，應選取揮發性較低的吸收劑，且與被吸收廢氣具有較高的親和性，并擁有重復使用的特點[2]。但需要注意的是，在進行大氣污染防控時，廢氣排放量較大，廢氣中包含多種不同成分，且被吸收物質的濃度并不是很高，若僅采用物理吸收法，很難將大部分有害氣體吸收，導致治理效果不符合相關標準。而對于化學吸收法來說，反應速率更高，吸收效果更好，基本可以將絕大部分有害氣體吸收，從而使廢氣中的某種有害氣體成分濃度降到很低，可達到相關規定標準，因此，該方法的應用范圍更加廣泛。

在實際進行廢氣吸收治理時，需要采用成熟與完善的治理系統，其主要包括旋流板塔、噴淋塔等，以此保證廢氣與吸收劑能夠有效接觸，進而提升處理效果。在設備運行時，應確保氣液存在較大的有效接觸面積，具有較高的湍流程度，較低的壓力損耗，其內部結構要較為精簡，具有操作較為簡單，價格成本低等特點。這對于酸堿廢氣來說，特別是水溶性有機物的治理，應用吸收法較為簡單，安全性較高，且吸收效果非常穩定。在吸收塔設計時，通常以1 m為界，在填料塔處，若治理系統體積較大，則選擇板式塔[3]。此外，若廢氣中粉塵顆粒的濃度較高，也應選取板式塔，這樣會方便系統的清理，避免系統出現堵塞問題。

2.1.2 工藝的優劣勢

對于該廢氣治理工藝來說，主要優點包括：設備結構簡單，有利于后期運維；建設成本較低，可降低廢氣治理成本；可用于中高濃度廢氣的處理。但需要注意的是，該方法也會存在一些缺點，具體包括：在選擇吸收液時，通常無法兼顧經濟性與高效性，即經濟性較低的吸收液一般效果較差，而治理效果較好的吸收液一般價格較高；且吸收液在使用一段時間后，會達到飽和狀態，這就需要頻繁更換吸收液；而吸收液可能屬于有害物質，從而會引發二次污染問題[4]。所以，近年來，隨著我國各界對環保問題的重視，加之相關規章制度更加嚴格，使該方法成為廢氣的初步治理方法，后續還應配合其他工藝對廢氣展開深層次的處理。

2.2 生物法

（1）在自然界中會含有諸多微生物，而這些微生物在生長與繁殖過程中，需要消耗各種化學物質以完成新陳代謝活動，針對微生物的這一特點，也可以對有機廢氣進行處理，即微生物治理法。對于絕大部分有機物來說，均可被微生物所吸收，并可以將這些有機物轉化成無機物，從而達到環境治理的目的。根據微生物的生長特性，可將其劃分成兩種類型，一種為需氧微生物，另一種為厭氧微生物。因不同微生物對氧氣含量、溫度、酸堿度等具有不同的要求。所以，在對噴漆廢氣進行處理時，應針對廢氣的具體情況，確定是否選取生物治理法，并以此為基礎，再針對微生物的生活習性，來選取最佳微生物，以此保證廢氣的治理效果[5]。

（2）在實際應用中，根據生物治理法不同的原理，可將其分為兩種不同工藝，一種是生物吸附法，即先將廢氣導入水中，之后在廢水內添加相應的微生物，通過微生物對其中的有機物進行吸附，以此達到治理的目的。另一種微生物過濾法，即在過濾材料的表面添加適當的微生物，當廢氣通過該過濾材料時，使廢氣中的有機物與微生物接觸后，可將相應將有機物分解，使其成為無害的無機物，從而達到廢氣治理的目的。

（3）工藝特點。在應用生物法對噴漆廢氣進行處理時，主要是用于中低濃度，大氣量的可生物降解的噴漆廢氣。該工藝的主要優勢為：適用范圍較廣，可對大部分噴漆廢氣進行處理，且處理效率較高，操作較為簡單，不會產生二次污染。同時，在建造治理系統時，僅需要投入較低的成本等。但該工藝也存在一些缺陷，如：若廢氣中有機物的濃度較高，或是有機物不可利用微生物機進行降解時，該方法的治理效果會不佳，從而不可應用生物法予以處理[6]。

2.3 吸附法

2.3.1 工藝介紹

若廢氣中的有機物濃度較低，通常會采用吸附法的方式予以處理。通常情況下，吸附劑具有較強的分子吸力，或存在相應的化學鍵力，當廢氣與吸附劑接觸后，在兩種力的作用下，可將廢氣中的某些成分吸出并附著于物體表面，從而達到治理的目的。在吸附過程中，主要有兩種不同的作用，一種為物理作用，即利用分子間存在的范德華力對氣體分子進行吸引，因此，吸附劑表面大小，其內部細孔分布的具體情況，以及吸附劑溫度高低，均會對吸附作用產生一定影響[7]。而另一種為化學作用，當廢氣與吸附劑接觸后，在化學鍵力的作用下，可將相應物質吸附到物體表面。且在進行化學吸附時，通常需要活化能予以支持，所以，在發生反應時會釋放出一定的熱量。在應用過程中，為了保證吸附治理效果，在選擇吸附劑時，應確保其具有較大的比表面積，較高的吸附容量，同時還應保證吸附劑具有較高的穩定性等，以此確保其在實際應用中發揮出更大的作用。

2.3.2 吸附劑的種類

在現代工業領域內存在著多種類型的吸附劑，而每種吸附劑都具有不同的特點。具體來說，常見的類型有以下幾種：

（1）活性炭。其是當前應用最為廣泛的吸附劑，具體是指存在吸附性能的碳基物質的總稱。活性炭在通過特定處理后，內部會出現大量微孔結構，可將比表面積增加800～2000 m/ g，所以存在良好的吸附性能。

（2）沸石分子篩。雖然活性炭有較為良好的廢氣吸附效果，但也存在一些缺陷，如易燃，不耐高溫等，使其適用范圍受到了一定影響。因此，在高溫情況下，則需要采用沸石分子篩，即結晶鋁硅酸金屬鹽的水合物。在分子篩內部，存在大量微小的空穴，各空穴間是利用一些直徑孔連接到一起。當其與廢氣接觸后，分子較大的成分將被阻隔在分子篩的外部，只有孔徑小于空穴的成分才能夠通過分子篩，從而達到吸附的效 果[8]。

（3）活性氧化鋁。即在高溫高壓條件下，將水氧化鋁進行處理后，使其成為內部多孔結構的活性物質，針對晶格結構的不同，可將其劃分成兩種類型，一種為α型，另一種為γ型，其中，后者存在吸附性。

（4）硅膠。指的是無特定性鏈狀與網狀結構的堅硬多孔型硅酸聚合物固體顆粒，該物質具有較高的親水性，且會釋放出較多的熱量，但易于破碎。

（5）樹脂吸附劑。該吸附劑是一種新型的吸附劑，通常由有機物制成，內部呈網狀結構，比表面積約為800 m/g，其化學穩定性好，通常不用于酸、堿溶液內。

通過以上介紹可知，在進行工業噴漆廢氣治理時，應針對廢氣特點來選取最佳的吸附劑，在保證吸附效果的同時，也要降低廢氣處理成本。

2.3.3 工藝的優缺點

吸附治理法的優勢有：治理有害氣體效率高，因此，可應用到大氣量高濃度的廢氣當中，且工藝較為成熟，由于存在多種不同類型的吸附劑，可針對具體情況選取最佳的吸附劑。但該工藝也存在一定缺陷，即：在選取一般吸附劑時，若廢氣的溫度較高，應先對廢氣進行降溫處理，這無疑增加了廢氣處理的復雜性；而若直接選取耐高溫吸附劑（如沸石分子篩等），則需要增加廢氣的治理成本，且吸附劑可能會造成二次污染等。

2.4 燃燒法

該方法是將噴漆廢氣導入至燃燒系統后，在熱氧化的作用下，使廢氣中的某些成分進行燃燒，從而變成對自然環境無害，或是可進一步回收處理的物質。該方法是現代工業噴漆廢氣較為常見的方法之一。針對不同的操作方法，可分成三種不同的處理工藝。

2.4.1 直接燃燒法

對于大部分廢氣來說，在超過500 ℃的高溫環境下，通常可以自行燃燒，且廢氣會隨著溫度的提升，燃燒速度也在不斷加劇。但對這類廢氣進行處理時，可將其導出到燃燒裝置內后，直接在高溫點燃即可。通常來說，該方法可以應用到濃度非常高的廢氣當中，由于廢氣自身存在較高的燃燒熱值，因而無需放入輔助燃料也可使廢氣持續燃燒。在時間充足，溫度處于較高范圍，且內部氧氣充足時，大部分廢氣成分可全部燃燒，其治理效率超過95%。

2.4.2 熱力燃燒法

若廢氣成分濃度在氣體爆炸下限時，燃燒的熱量并不是很多，無法超過600 ℃，這種情況下，則無法通過明火點煙，應先將廢氣進行預處理，使其溫度達到600 ℃后，再對廢氣燃燒。在預處理時，主要是通過添加燃料進行燃燒的方式，是向廢氣中輸送一定熱量，將廢氣與添加燃料混合到一起后，即可確保廢氣正常燃燒。通過熱力燃燒處理，不僅能夠清理廢氣中的有機物，而且還有一定的粉塵處理作用，其裝置結構較為簡單，用地面積較少，維修成本不高，但操作成本高，并伴有回火風險。

2.4.3 催化燃燒法

若廢氣成分低于爆炸下限，但在其中加入適當的催化劑后，能夠提升化學反應速率，使廢氣溫度提升到300±100℃后，則能夠自行燃燒，且無需較長的時間與較高的溫度條件，即可對有機廢氣進行分解，變成自然界中常見的H2O與CO2。在實際應用中，該方法通常會應用到濃度較高的噴漆廢氣治理工作中，同時該方法還具有以下諸多優勢：操作時的溫度并不是很高，廢氣燃燒時非常安全，無需對燃料進行預熱，對保溫要求較低，反應速度快，治理裝置體系較小，使用非常方便等。但也存在一些缺陷，如治理裝置建設投資高，需要使用大量催化劑，因而會提升廢氣治理的成本；且隨著催化劑的使用，會導致其催化性能逐漸降低，影響催化燃燒效果，所以要不斷添加新的催化劑；而部分催化劑具有一定毒性，在高溫狀態下可能會揮發，從而對操作人員的身體健康造成危害。

2.5 紫外－芬頓氧化法

當前，現代工業快速發展，在傳統廢氣治理法的基礎上逐漸出現了很多效果更加良好的方法，如紫外－芬頓氧化法（UV法）就是其中較為常見的一種。對于該治理方法來說，主要是對傳統芬頓法進行改造而形成的，通過在芬頓試劑內引入紫外線，提升了芬頓試劑的性能，從而更好地對噴漆廢氣進行處理[9]。應用該方法對廢氣進行治理時，其優勢主要包括：（1）可以保證反應器皿內的Fe3+、Fe2+進行均衡循環，從而使器皿內部構建出良好的環境，有利于提升廢氣的處理效果，其中，硫化物、VOCs的處理效率超過90%。（2）不用加入其他物質，只要在廢氣裝置內安裝特定的排風系統，即可完成廢氣處理的目的。（3）適用性強，可對濃度較高，氣量較大，且由多種不同成分形成的廢氣進行處理，同時，運行較為穩定，可連續運行24 h。（4）使用成本低，裝置運行能耗低，風阻不高，能夠降低排風動力的消耗。（5）裝置體積較小，重量不是很高，可應用在場地較小的環境中。（6）不會產生二次污染。且在UV光催化的作用下，能夠對有機廢氣進行充分降解，使其變成各種無害物質，如CO2、H2O等，進而不會對環境造成二次污染。

3 噴漆廢氣治理工程優選方案

針對上述幾種廢氣治理方法介紹后可以發現，UV法的綜合效果更好，因此，在現代噴漆廢氣治理時，以該方法為核心可以構建出相應的噴漆廢氣治理裝置。該裝置由4部分構成，分別為：收集模塊、處理塔、過濾器和UV光催化設備。

①收集模塊，主要是通過送排風系統將廢氣進行收集；② 處理塔，其上部安裝噴頭，當廢氣傳輸到處理塔后，使其與水霧相接觸，從而形成廢水；③過濾器，是進一步對廢水進行處理，提升UV光催化的效果；④UV光催化設備，在常溫狀態下，向廢水中制造出一定的紫外線，以分解有機物。將該裝置應用到實際當中發現，甲苯、二甲苯等有害物質的濃度均達到規定要求，且有效降低了廢氣的治理成本。

4 總結

綜上所述，在現代工業領域內存在多種噴漆廢氣的處理方法，這些方法具有不同的特點與優劣勢，因此，需要針對實際情況進行選擇。在諸多處理方法中，紫外－芬頓氧化法治理效率較高，且治理成本較低，又不用加入其他物質，是當前最佳的廢氣治理方法，可大規模推廣應用。