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浅谈涂装废气处理方法

日期:2018/1/15 | 阅读:396次

  涂装是指对金属和非金属表面覆盖保护层或装饰层,是产品表面保护和装饰采用的最基本的技术手段。涂装工艺可以简单归纳为:前处理→喷涂→干燥或固化。前处理一般包括除油、除锈、钝化(磷化)工艺。针对不同的涂层及对抗腐蚀的要求,除油、除锈、磷化等处理方法要视工件原材料的状况来选择。在前处理除锈工艺中,喷砂、抛丸或打磨工艺,也在不同行业的不同部门按需择用。
  随着涂装技术的飞速发展,涂装自动化生产有了明显的进步,静电喷涂、电泳涂漆、粉末喷涂技术得到了应用推广。但是,目前涂装所采用的还都是属于有机溶剂型涂料。
  根据涂装生产工艺,涂装废气主要来自于前处理、喷涂、干燥过程,所排放的污染物主要为:前处理过程中产生的粉尘或酸雾,喷漆时产生的漆雾和有机溶剂,干燥挥发时产生的有机溶剂。漆雾主要来自于空气喷涂作业中溶剂型涂料飞散的部分,其成分与所使用的涂料一致。有机溶剂主要来自于涂料使用过程中的溶剂、稀释剂,绝大部分属挥发性排放,其主要的污染物为二甲苯、苯、甲苯等。涂装中排放的有害废气主要集中在喷漆生产线上,其中喷漆室、晾干室、烘干室是废气的主要 发生源。
  涂装废气 的治理可分为防、治两条途径。防主要是减少废气的排放,治主要是对不可避免的排放气体进行净化治理。对于涂装排放的废气,可采用适当的方法进行净化治理。 净化治理存在两条途径,一条是将废气中的有机溶剂回收利用,另一条是将废气中的有机溶剂分解为CO2和H2O。
  1、有机溶剂的回收利用
  涂装过程中产生的漆雾和挥发的有机溶剂,可进行回收利用的主要是有机溶剂。回收方法有活性炭吸附法、液体吸收法和冷凝法。
  (1)活性炭吸附法。主要是利用活性炭比表面积(500-1200m2/g)大,具有优异的吸附性能,使有机溶剂蒸气吸附其表面,当加热烘干吸附介质时,被吸附的气体解析出来,经冷却成为液态,再经分离达到回收溶剂的目的。
  活性炭吸附法,需设置过滤器和冷却器进行预处理,除去废气中的漆雾,并将废气降低至适当的温度,以保证活性炭不被堵塞,不会因废气温度过高而导致燃烧。 由于活性炭吸附有机溶剂后,其吸附力将逐渐降低,为了保证吸附效率,需要脱附,使活性炭重新恢复活性。最常用的活性炭再生法是水蒸汽脱附法,脱附后的混合 气体进入冷凝器冷却成液体,再进入分离器,使溶剂和水分离,达到回收溶剂目的,而分离水需经处理后才能排放。当前,活性炭吸附法有了新的发展,即以活性炭 纤维代替通常使用的粒状或柱状活性炭,其使用寿命比普通粒状活性炭长3-4倍。国内也出现了以活性炭纤维(ACF)作为吸附介质,回收有机溶剂的装置。对 于回收的溶剂有两种利用方法:重新分馏利用或燃烧产生热量。前者要视企业自身情况,可增加设备,自行分馏利用或委托溶剂生产厂家分馏利用。
  后者需要在设备中增加催化燃烧室及热风循环系统,将从活性炭纤维上脱附的有机溶剂高温催化燃烧,并为设备的运行提供能量,因此不再需要蒸汽脱附有机溶剂,并且也不存在溶剂回收过程中对于分离水的处理要求。
  现在国际上最新的发展,是采用活性炭纤维布(ACFC)作为吸附介质,通电加热脱附回收有机溶剂。
  这种方法具有的优点:有机溶剂在固相和流体相之间的质量转移快,比粒状活性炭快2-20倍;ACFC使用寿命长;ACFC能够快速加热、不需要水蒸汽脱附,因而操作和维护简便,脱附的有机溶剂不需要除水,可以直接应用,并且不存在废水处理问题。
  (2)液体吸收法是以液体作为吸收剂,使废气中的有害成分被液体吸收,从而达到净化的目的。液体吸收法的关键是吸收剂的选择。一般采用水作为吸收剂来处理水溶性涂料废气,采用柴油吸收涂装生产烘干过程的有机溶剂废气。水作为吸收剂,存在废水处理的问题,柴油作为吸收剂,因其本身易挥发、易燃,存在二次污 染和安全风险,并且再生和处理也存在一些问题。因此,液体吸收法的应用不广泛。
  (3)冷凝法是通过采用低温,使有机物组分冷却至露点以下,进行液化回收。其适用于处理高浓度废气,特别是含有害物单纯组分的废气;可作为燃烧与吸附净 化的预处理;可处理含有大量水蒸汽的高温废气。该法所需设备和操作条件比较简单,回收物纯度高,但是,对废气的净化程度受冷凝温度的限制,要求净化程度高,或处理低浓度废气时,需要将废气冷却到很低的温度,经济上不合算。
  2、有机溶剂分解
  是指把有机溶剂分解成CO2和H2O。分解有机溶剂的方法有燃烧法、催化燃烧法、紫外线-臭氧法和微生物分解法。
  (1)燃烧法:采用燃烧法处理涂装废气时,当废气中混合溶剂的浓度较高时,从安全考虑,需用空气稀释到混合溶剂爆炸下限浓度的1/4-1/5,才能进行 燃烧处理。燃烧法需将含有的有机溶剂废气加热到700-800℃,使其燃烧或氧化分解为CO2和H2O。废气在燃烧室停留0.5-1.0s,碳氢化合物等 废气在较高温度下完全燃烧,同时产生光化学烟雾物质NOx。NOx的产生与燃烧品种、燃烧温度、装置结构和燃烧时所需空气量有关,其中最重要的是燃烧温 度。为避免产生大量的光化学烟雾物质NOx,燃烧温度应控制在800℃以下。
  废气经燃烧处理后可达标排放。由于燃烧后的气体温度达500-600℃,可设置热交换器,将热能回收利用于废气燃烧前的预热,以减少燃料用量。或者将废气用于发电,如福特汽车公司引进了吸收涂料VOC发电设备,用以吸收涂装车间挥发的有机溶剂作为发电能源。
  (2)催化燃烧法是将含有机溶剂的废气加热到200-320℃,然后和催化剂接触,进行无火焰的催化燃烧,生成CO2和H2O。催化燃烧的技术性较强,在选择催化温度前,必须了解有机废气中的有机成分,否则很容易造成不完全氧化,使有机溶剂的微粒吸附在催化剂载体表面,久而久之,使催化剂的活性下降,影响净化率。其实只要控制得当,这种现象完全可以避免。
  用于催化燃烧的催化剂,以贵金属Pt、Pd最多,还有稀土金属催化剂。
  (3)紫外线-臭氧法:紫外线-臭氧法的优点是,氧化过程中不产生CO和NOx,而且可以同时除去漆雾颗粒和有机溶剂,但其缺点是设备复杂、生产臭氧的成本高、需要处理吸收用水,而且不适合废气排量大的场合。
  (4)微生物分解法:微生物分解法已经在减少臭味和除去一些有机溶剂上得到成功应用。
  其优点是,不产生NOx,而且处理过程中消耗的能量很少,但该法需要的空间大、微生物处理系统维护比较复杂。
  3.结语
  通过采用新型涂料、减少有机溶剂用量、提高涂料利用率、减少涂料使用量,可以减少涂装废气的排放。涂装废气治理时,针对有机溶剂的回收利用或分解,可分 别采用活性炭吸附法、液体吸收法、冷凝法、燃烧法、催化燃烧法、紫外线-臭氧法、微生物分解法。上述方法中,各有各的应用特点,其中,活性炭吸附法、催化燃烧法、燃烧法、吸收法应用较多。实际应用中,还可采用几种方法的组合,使废气治理取得更好的效果。

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