汽车涂装废气处理技术的应用分析

何齐涌

摘 要：随着经济的发展和人们生活水平的提高，汽车行业发展迅速，涂装车间作为汽车工厂的主要污染源，其喷漆室的废气通常采用排气筒直接高空排放，对环境污染严重。针对喷漆室废气风量大、浓度低的特点，通过几种废气处理方式的综合对比，制定出适用于喷漆室废气处理的方案，并在某汽车涂装项目中成功运用，喷漆室废气经过处理后达到排放标准，经济可行。

关键词：汽车涂装;废气处理技术;应用

0 引言

汽车涂装线废气的主要来源是调漆室、喷涂室和烘干固化室。喷涂所用的涂料分为油性涂料和水性涂料，喷涂过程中油性涂料产生的废气主要为挥发性有机化合物（VOCs）。包含对人体危害性较大的苯、甲苯以及二甲苯等。而水性涂料中包含的VOCs主要为：烃类、卤代烃、氧烃和氮烃等。这些挥发性有机物废气还含有烃类、醛类、酸类、氨类等有害物质，对环境和人体的危害非常大。VOCs废气化学特性活泼，在环境中二次转化，产生光化学烟雾污染环境，并有恶臭或者异味，对呼吸道具有刺激作用，能够损伤人的中枢神经，造成神经系统的障碍，甚至引发慢性中毒、致癌。因此，对这些危害性廢气进行有效处理是十分重要的，也是在不断严格的环保法规约束下的必然行为。

1 汽车涂装废气VOCs处理技术简介

目前针对VOCs的处理方法主要分为回收处理和消除处理两种。回收处理技术主要是通过物理原理实现对挥发性有机物的吸收，例如通过改变温度、压力来提高有机溶剂在吸收物质中的溶解度。或者采用选择性吸附剂、渗透膜等方法富集喷漆废气，然后再进行分离处理。目前主要的回收处理技术有吸附技术、冷凝技术、膜分离技术等。消除技术主要是通过化学方式，将有机废气转化为其它无污染物质，用光能、热能以及催化剂、微生物将有机废气分解成为无毒、无污染的二氧化碳、水等物质。当前主要的消除技术有直接燃烧、催化燃烧、光催化氧化、低温等离子等技术。选择适合的VOCs处理技术才能达到最好的处理效果。在选择适合的VOCs处理技术之前，需要对VOCs的实际浓度进行分析，如果实际浓度VOCs>10000mg/m3则说明该气体值得回收，属于有回收价值气体的范畴;如果在2000～10000mg/m3则可以考虑利用合适的吸附技术进行吸收;当喷漆过程中的VOCs浓度12000mg/m3则没有回收价值，可以考虑将其进行燃烧处理。

2 汽车涂装废气处理技术的应用分析

2.1 吸附剂

吸附处理技术的核心是吸附剂的性能，高性能的吸附剂应具有均匀孔道、较大的吸附容量、良好的疏水性以及容易再生等特性。目前在工业应用中，有机废气吸附处理工艺最常用的吸附剂是活性炭和分子筛沸石两种。活性炭具有孔穴丰富、比表面积大的优点，适用于大部分VOCs的吸附净化，但是当废气湿度>60%时，其吸附效果会大大降低。另外，活性炭材料普遍存在安全性较差的问题，当采用热空气再生时，易发生着火现象，其再生多采用高温水蒸汽。而涂装车间的喷漆室废气相对湿度RH一般为85%～90%，如果采用活性炭吸附，需要对废气进行除湿预处理，而且再生工艺复杂，因此不适用。相对于活性炭，沸石吸附剂的特性为：不可燃;耐温1000℃，可用热空气高温再生;有较强的疏水性，当废气湿度RH<90%时，表现出很好的VOCs吸附效果。

2.2 土壤微生物处理法

土壤微生物处理法原理是利用土壤以及土壤中的微生物将废气中有机物进行分解，对异味进行有效吸收与去除。土壤微生物处理法引用于国外，这种废气处理技术最早出现在韩国，一般应用在工业的废气处理之中，利用土壤中的多种微生物对有毒物质进行分解。由于土壤中的微生物种类繁多，对废气中残渣的重金属物质也能进行有效分解，除臭效果几乎高达100%。对汽车喷漆废气的处理，该方法的应用主要流程是对废气进行加压处理，然后将废气通入到土壤之中，土壤可以将VOCs中含有的颗粒吸收或者溶解，最终剩下的有机废气会在微生物的作用下发生氧化反应而分解。土壤的结构一般分为四层，用于过滤吸收的沙子层、磨砂土混合层、一般砂层，以及最后微生物生存的磨砂土层，经过这四层的过滤、净化、分解，有机废气中的异味、有机物都会被吸收、分解，最后对经过处理的有机废气进行检测，达标后再进行排放。

2.3 膜分离技术

膜分离技术是通过具有选择透过性的膜，利用废气中分子体积大小的不同，从而实现废气处理的过程。膜分离技术适用于大流量、低浓度的VOCs废气处理，其优点：能耗低、节约能源、工艺简单、效率较高、使用方便。缺点：膜材料的耐高温、耐腐蚀性以及稳定性不足。用途如下：高分子分离膜是用高分子材料制成的具有选择性透过功能的半透性薄层物材料。主要有聚酸胺类、聚砜类、丙烯类衍生物聚合物及纤维素类等。但大多数高分子材料均存在PO2和αO2/N2相互制约的关系且不耐高温、易腐蚀等缺点。聚砜是一种机械性能优良、耐热性好、耐微生物降解、价廉易得的膜材料。以聚砜制成的膜具有膜薄、内层孔隙率高且微孔规则等特点，因而常作为气体分离膜的基本材料。在实际应用过程中，要针对VOCs废气的成分和处理工艺，对膜材料进行选择与使用。

2.4 热力燃烧技术

热力燃烧法是在废气中VOCs浓度较低时添加燃料以帮助其燃烧的方法。用热力燃烧技术处理有机气态污染物时，当浓度高于燃烧上限时可以混入空气继续燃烧。适合处理大风量、低浓度的有机废气，对于废气中含少量固体颗粒不敏感。热力燃烧工艺简单、热效率高，但设备价格高、一次性投入成本高、运行成本高和操作要求较高。热力燃烧的过程可分为3个步骤：①辅助燃料燃烧，提供热量;②废气与高温燃气混合，达到反应温度;③在反应温度下，保持废气有足够的停留时间，使废气中可燃的有害组分氧化分解，达到净化排气的目的。

3 结语

随着环境问题日益严重，企业和个人都有责任、有义务做出积极的努力改善环境，实现经济社会的健康可持续发展。汽车喷漆废气中含有大量的污染物和有毒物质，如果处理不当则会对人们生活的周围环境造成很大的影响。汽车喷漆废气VOCs作为空气污染物的主要来源之一，相关企业需要注重汽车生产过程中废气处理。在现有涂装生产线的使用过程中，可以根据涂装废气的处理方式不同及现场的空间进行改造，以达到充分利用废气热能的目的。

参考文献：

[1]胡新意，胡国良，高长清.汽车涂装废气处理技术[J].汽车工艺与材料，2009（04）：6-9.

[2]沈秋月.活性炭吸附VOCs及其脱附规律的研究[D].上海：同济大学，2007.

[3]郑亮巍.改性13X沸石蜂窝转轮对甲苯的吸附性能研究[D].杭州：浙江工业大学，2013.