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      汽車涂裝工藝光氧凈化器的治理措施以及汽車涂裝行業廢氣現有處理技術

      作者:鷹翔環保 日期:2020-11-01
      內容摘要:汽車制造業的工藝流程中,汽車涂裝工藝在整車、零配件生產等工藝中均要使用,所以在汽車制造過程中,涂裝工藝是工藝流程較長、技術復雜程度較高的環節之一,也是目前公認的汽車制造過程中產生三廢排放較多的環節之一,是汽車行業排污系數研究中。

      其一、汽車涂裝工藝光氧凈化器的治理措施

      一、我國汽車制造業面臨的環境問題

      早在20世紀70年代,人們就逐漸開始認識到傳統的工業發展模式給人類的生存所帶來的危機,開始尋找適合人類社會的可持續發展模式。在傳統工業中汽車制造業是重要組成部分,而就汽車制造業本身來講,它也是一個龐大的制造系統工程,在原材料利用、產品制造和報廢處理等諸多環節中都伴隨著大量的資源消耗,對環境造成了嚴重的負面影響。因此,我國的汽車制造企業理應在汽車制造過程中充分考慮資源和環境的因素,為我國經濟社會的可持續發展做出應有的貢獻。

      自20世紀90年代以來,我國的汽車生產量和銷售量一直呈現持續地高增長態勢。到2009年我國汽車產銷雙雙超過1200萬輛,我國已成為世界一汽車生產國。雖然,我國汽車生產和銷售勢頭均良好,但實際上我國汽車制造過程中廢氣、廢液、粉塵等污染處理技術先進水平相比存在著一定的差距,各地相繼出現由于汽車制造過程產生的廢氣、廢液和粉塵未得到及時合理地處理,導致環境污染、人身傷害等事件頻發。由此可見,汽車制造過程中產生的環境污染已不容忽視,急需對其進行系統的治理和規劃。

      汽車制造業的工藝流程中,汽車涂裝工藝在整車、零配件生產等工藝中均要使用,所以在汽車制造過程中,涂裝工藝是工藝流程較長、技術復雜程度較高的環節之一,也是目前公認的汽車制造過程中產生三廢排放較多的環節之一,是汽車行業排污系數研究中。

      二、汽車涂裝工藝環節的污染產生

      汽車制造業生產過程中產生的環境污染,主要來源于生產工藝流程中大量使用的化學品材料。在汽車制造整個環節中,汽車噴涂工藝包括前處理、電泳、油漆噴涂等工序,這些工序中均要使用大量的化學品材料,這也就導致了污染的產生。噴涂工藝中產生的污染從污染治理技術的角度出發,根據物理化學狀態可以分為廢氣、廢水、固體廢棄物三大類,各類污染依據所使用的材料和工序不同又具有不同的特點。

      三、汽車噴涂工藝中廢氣的產生

      汽車噴涂工藝制造過程產生的廢氣主要來源于噴涂過程中散發的漆霧和溶劑揮發的蒸氣。尤其溶劑蒸氣是一種毒性很大的氣體物質,一般液態涂料中溶劑含量占50%~60%硝基涂料甚至高達80%),這些溶劑在涂裝過程中全部都能揮發成氣體,從而對工作人員和周圍環境產生極大的危害。UV光氧凈化器涂裝廢氣在汽車制造過程中主要產生于3個環節中:(1)噴漆室的排氣中。為了維持噴漆室內的作業環境,噴漆室內的換氣風速一般都控制在0.25~1.0m/s。因此噴漆過程中產生的廢氣主要集中噴漆室的排氣中。(2)晾干室的排氣中。晾干室的作用是使被涂物在涂裝后,烘干或強制干燥前,使涂膜中的一部分溶劑揮發而形成良好的涂膜。因此這種廢氣中僅含有溶劑蒸氣,幾乎不含有漆霧。(3)烘干室的排氣中。烘干室的作用就是是使被涂物表面的涂層,經過烘干或者干燥,能夠快速形成良好的涂層。因此從烘干室排出的廢氣中,一般含有涂料系統排出的和燃料系統排出的廢氣。

      其二、汽車涂裝行業光氧催化廢氣凈化器廢氣現有處理技術

      目前應用于汽車涂裝涂裝VOCs光氧催化廢氣凈化器的處理技術有吸附法、吸收法、冷凝法、氧化法、低溫等離子體法、生物法等。

      吸附法是活性炭凈化器利用多孔固體(吸附劑)將氣體混合物的一種或多種組分積聚或凝聚在吸附劑表面,達到分離目的。吸收法是利用相似相容原理,用物理和化學性質相近的物質來吸收含苯系物廢氣。冷凝法的原理是利用廢氣成分中凝結溫度的不同,通過降溫或加壓將較易冷凝的成分分離出來,使得到廢氣中的有用成分得到回收,并得以凈化。氧化法分蓄熱式熱力氧化技術(RTO)、催化氧化和光催化氧化技術。熱氧化爐是在高溫下同時供給足夠的氧氣,光氧催化廢氣處理設備將VOCs氣體完全分解成二氧化碳和水等無機物;催化氧化是利用催化劑,在較低溫度下將VOCs氧化分解;光催化降解VOCs有兩種形式:一種是一定波長的光直接照射使VOCs分解,另一種是催化劑存在下,光氧催化氧化設備通過光照VOCs使之分解。低溫等離子體法是通過放電的方式,在得到大量的高能電子和超氧粒子、輕基自由基粒子等活性粒子,將苯廢氣中的苯系物等廢氣轉化為CO2、H2O等無害或低害物質。生物法是根據系統的運轉情況和微生物的存在形式可分為生物過濾塔系統、生物洗滌塔系統和生物滴濾塔系統,適用于中、低濃度有機廢氣處理,但氣體具備水溶性和生物可降解性。

      有機污染物是近30年發展起來的新的研究領域,光催化降解現在還基本上停留在理論研究階段,實際應用很少。因此無論是在光催化機理的研究方面,還是在工業實際應用中都需要進一步的深入研究,主要表現在如下幾個方面:

      (1)通過對TiO2表面的修飾,提高催化劑的催化活性和選擇性;

      (2)選擇合適的載體,研究催化劑固定技術;制備負載型催化劑,使其既能保護甚至提高TiO2的光催化活性,又能提供較強的結合度,以便回收重復使用;研究載體與光催化劑之間的相互作用,探討固載過程中各個影響因素對光催化過程的影響以及解決負載化所帶來的傳質受限的問題等。

      (3)提高對可見光或太陽光的利用率;TiO2的光吸收與太陽光和熒光燈的光波的重疊部分很小,可知在通常的生活空間中能用于反應的光通量非常少。TiO2表面雖然在微弱的紫外光下也能進行氧化分解反應,但從太陽光、熒光燈的光利用效率來看效率太低。從20世紀70年代前期就開始大力開展可見光響應型光催化劑的研究開發。這些研究可以分為4大類:(1)帶隙較小的半導體光催化劑的開發;(2)二氧化鈦的染料敏化;(3)對二氧化鈦進行摻雜;(4)二氧化鈦的氧缺陷的形成。其中有關具有小帶隙的光催化劑的探索迄今為止做了大量工作,而其它方面有待繼續研究。

      (4)設計實用的反應器;光解催化氧化設備是使半導體光催化由理論變為現實的技術手段,新型處理設備和儀器的設計應盡量致力于提高光的利用效率,研制開發新型裝置將成為光催化應用研究的一個重要分支。

      (5)目前對許多有機物降解的機理尚不清楚,仍需進一步研究。雖然TiO2光催化氧化技術發展不是很完善,還沒有達到工業化的程度,但是由于反應條件溫和,操作條件容易控制,氧化能力強,無二次污染,加之TiO2化學穩定性高、等優點,它依舊是一項較有希望的有機污染物降解技術。在未來的工作中,還要努力尋求高活性及高選擇性的光催化劑,加強采用自然光源和連續處理的研究,探索較佳操作條件,為半導體光催化在生產和生活中的實際應用奠定可靠基礎。

      隨著環保監管要求的不斷提高,汽車涂裝行業VOCs廢氣的治理也到了刻不容緩的時候,汽車涂裝行業的環境管理除了需要制定完善的法律規范加以制約之外,需要研究經濟上合理、技術上可行的實用技術,合適的末端治理技術的選擇既要符合環保要求,也要符合汽車涂裝企業的客觀實際才能得以推廣應用。


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