國內噴漆廢氣凈化處理技術

　　隨著國民經濟的發展，基于保護及裝飾等目的，噴漆工序已成為家具、汽車、五金等行業產品表面處理工藝中的一個重要環節，廣義噴漆工序包括調漆、噴漆及晾干、烘干等步驟。由于漆料中含有   量的溶劑作為分散介質存在，在噴漆工序中會有溶劑揮發出來形成廢氣，噴涂過程中未達到物件表面的霧化漆微粒會隨氣流彌散形成漆霧，因此噴漆廢氣以漆霧和廢氣兩種形式存在，其凈化處理相應分為漆霧凈化和廢氣凈化兩步。
　　一、漆霧凈化
　　為噴漆廢氣凈化處理效果，使企業在生產過程中能夠實現廢氣達標排放，      先去除噴漆過程中產生的漆霧。我國環保部在發布實施的工業廢氣治理工程技術規范中明確指出，進入凈化處理裝置前廢氣中的顆粒物含量高于限值時應采用過濾或洗滌等方式進行預處理。
　　目前漆霧凈化主要分為干法和濕法兩種方式，其中干法凈化是采用過濾材料(如玻璃纖維、活性炭纖維等)通過引風作用對漆霧進行攔截過濾；濕法凈化則是借助水幕、水簾對漆霧進行攔截過濾。另外，為提高水幕系統凈化效率和方便漆渣清理，通常會在洗瀝水中加入專門除漆劑，使得漆霧被吸附后與除漆劑反應變成一種固態不粘的漆渣。
　　根據近年來企業現狀分析，濕法漆霧凈化技術使用   為普遍，涉及家具、五金件、設備、電動車、汽車等生產行業，其行業特征表現為噴漆連續、風量較小、廢氣濃度較高；干法漆霧凈化技術僅在一些噴漆工序非連續作業企業內使用。從企業自身出發，其選擇環保設施時   要考慮因素仍為經濟性，濕法漆霧凈化系統雖初期投資大，但其運行過程中維護成本較低，且水幕系統用水水質要求不高，通過定期簡單絮凝沉淀處理后即可循環使用；干法漆霧凈化采用的過濾材料成本較高，高頻   換會大幅度提高企業環保資金投入。通過對比分析后，濕法漆霧凈化技術終成為大多數企業的選擇，其中噴漆量相對較小的企業(如家具廠、自行/電動車廠、五金件廠)一般選擇水簾式凈化裝置，而水旋式凈化裝置則常用于汽車涂裝生產線。
　　二、廢氣凈化
　　噴漆廢氣經漆霧凈化預處理環節后即進入后續廢氣凈化環節，傳統的廢氣凈化處理技術主要有吸附法、冷凝法、吸收法和燃燒法，新興的處理技術有生物法、光催化法和等離子體技術等。
　　1、吸附法
　　吸附法是活性炭凈化器利用具有吸附能力的多孔固體物質作為吸附劑，使廢氣與其接觸時污染組分積蓄在其表面，從而達到凈化廢氣的目的，是目前使用廣泛的方法。吸附材料通常為活性炭或沸石。
　　小型家具、五金件、電動自行車等企業通常單獨采用該方法處理噴漆廢氣，活性炭吸附裝置吸附材料一般選取活性炭纖維或蜂窩活性炭，企業內部不配設活性炭   裝置，定期   換下來的廢活性炭集中收集后直接委托有資質的單位代為處理。大中型家具、汽車、集裝箱等企業通常選擇該技術進行噴漆廢氣濃縮的預處理，來滿足后續冷凝回收或催化燃燒等處理工序的穩定、連續運行，吸附材料通過解吸   后循環使用；在吸附材料的選取上，鑒于沸石材料具有無吸附損耗、不燃性、使用   、熱穩定性高等特點，越來越多的企業由活性炭開始轉向使用沸石，如北京奔馳、沈陽寶馬、大眾寧波、廣汽日產等涂裝項目均已開始使用沸石濃縮轉輪系統對噴漆室廢氣進行預處理，通過使用的信息反饋，均達到了設計要求。
　　2、光催化法
　　光催化法原理為：UV光氧催化氧化設備光催化劑在紫外線的照射下，電子由基態遷移至激發態，而產生電子空穴對，這些電子空穴具有的氧化性，當廢氣與催化劑的微孔表面接觸時被氧化分解，同時催化劑的微孔表面也與空氣中的水和氧氣接觸，將其轉化成輕基自由基和活性氧原子，并與廢氣接觸氧化使其達到降解的目的，目前常用的催化劑主要為二氧化鈦、氧化鋅、二氧化錫等，其中納米二氧化鈦因其易得、催化等特點應用為廣泛。
　　氧化劑是的電子捕獲劑，通過向體系中加入氧化劑，使得催化劑表面的電子被氧化劑捕獲，可以地電子和空穴復合，提高光催化的效率，目前已發現的能   氣相光催化氧化的氧化劑有氧氣和臭氧。根據實驗結果，光催化體系中含氧氣時的降解效率明顯高于不含氧氣時。
　　光催化法具有反應過程能耗低，光解催化氧化裝置簡單等特點，在處理低濃度廢氣中具有非常大的潛在應用價值。但是催化劑制備較難，對于組成復雜的廢氣，催化劑易中毒，在光催化過程中，對污染物不能充分降解而易產生中間產物、凈化效率低等因素使得光催化法使用受到限制。
　　目前UV光解催化氧化設備多用于污水處理廠、垃圾廠、制藥廠、化工廠、塑料   廠等惡臭氣體除臭?，F有相關研究中，除少數為多技術聯用小規模試驗處理噴漆廢氣外，其他多為實驗室內針對某單一組分凈化效果開展，尚無單獨大規模使用該方法凈化處理噴漆廢氣的成功案例可供查閱。
　　3、等離子體法
　　等離子體被認為是除固態、液態和氣態之外的第4種存在物質形態，是由電子、離子、中性粒子和自由基組成的導電性流體，整體保持電中性。等離子體中，若電子與其他離子溫度相同，且在5000K以上，稱之為熱等離子體；若電子的溫度達幾萬攝氏度，而其他離子和整個系統的溫度只有幾百攝氏度，則稱之為低溫等離子體。
　　廢氣處理一般選擇低溫等離子體技術，其原理為：外加電場作用下產生   電子，   電子撞擊氣體分子(如(O₂、H₂O)形成強氧化自由基·O、·H、·OH等，同時，污染物分子在   電子的碰撞激發下發生電離、解離和激發，形成小碎片自由基，   電子、·O、·OH和其他自由基(不同反應條件下產生不同自由基)共同作用將復雜大分子污染物轉變成簡單小分子   物質，或使物質轉變成   或低毒低害物質，從而使污染物得以降解去除。低溫等離子體產生的方式主要有電子束照射法、介質阻擋放電、電暈放電、微波放電、弧光放電、高頻放電等，其中前3種方法運用比較廣泛。
　　低溫等離子體技術對大氣量、低濃度的污染物有較高的處理效率，該技術具有降解效果好、運行成本低、設備占地面積小，對氣體污染物適應性強，便于操作控制，易與傳統工藝結合等優點，但要實現凈化處理仍遇到能耗高和副產物難以控制的雙重困難，如直流電暈發電產生等離子體降解苯的產物有二氧化碳、一氧化碳、乙炔、氰化氫、甲酸等，空氣放電產生等離子體降解苯乙烯的產物有苯甲醛、二氧化碳、一氧化碳和一氧化二氮，且當苯乙烯的處理效率達到   程度時，苯甲醛中間產物開始影響其凈化效果。另外，該技術對水蒸氣較為敏感，除去濕霧設備的投資較高。實驗表明，苯衍生物苯乙烯、甲苯和苯的處理效率均隨著濕度的增加而減少，其中苯乙烯的處理效果受濕度影響大。
　　近年來，關于低溫等離子體技術治理廢氣的應用研究發展，目前可查閱到的資料中，主要集中在惡臭去除和苯系物模擬噴漆廢氣凈化兩大，且不同污染物凈化機制有所不同，如苯乙烯的凈化過程主要是由苯環外的C=C鍵與O和OH自由基的反應引發的，甲苯的凈化過程同時涉及到苯環的開環反應和一CH₃的氧化反應，而苯的凈化過程主要是苯環的開環反應，目前仍然對物凈化反應的引發機制缺乏規律性的認識，在應對不同分子結構時難以提出的等離子體系統設計方案。具體案例研究中僅邵振華等人在實驗室小試和工業中試的基礎上，將等離子體聯合光催化技術成功應用于某木門企業工程案例，但其裝置規模較小，處理風量僅5000m3/h。雖有已有多家環保設備可提供低溫等離子體設備，但缺少對于特定等離子體系統或者特定目標污染物的設計規范，尚未有相關噴漆企業采用該技術的具體成功案例對其實際處理效果及廢氣降解程度及產物類型進行公開。
　　4、多技術聯合法
　　由于噴漆廢氣中污染物成分復雜，且以混合物形式排放，考慮到處理效果和能耗等多面因素，廢氣處理研究開始由單一技術方法轉向多技術聯合使用。近年來發展的聯合技術包括：吸附濃縮-催化燃燒技術、吸附濃縮-高溫焚燒技術、吸附濃縮-冷凝技術、吸附-低溫等離子體技術、低溫等離子體-吸收技術、低溫等離子體-催化技術、光催化-生物技術、低溫等離子體-生物技術、生物滴濾-生物過濾技術，其中已成功由實驗規模放大至中試或應用于工程案例的有：吸附濃縮-催化燃燒技術、吸附濃縮-高溫焚燒技術、吸附濃縮-冷凝技術、低溫等離子體-催化技術、光催化-生物技術、生物滴濾-生物過濾組合技術，實踐結果表明，多技術聯用處理優于單技術使用。
　　為   地控制噴漆廢氣中污染物的排放，以下幾個環節的工作至關重要：①企業源頭控制：生產中盡量選擇水性涂料或其他溶劑種類和含量少的涂料，并嚴格噴漆房和晾/烤漆房設計，防止無組織逸散；②管理層污染源集中管理：將涉及噴漆工序的企業集中規劃在工業園區內，以便于統一采取凈化方案，尤其是噴漆量小且間歇性操作的企業，可將噴漆工序分離出來后在園區集中噴漆房進行，或在園區內建設活性炭凈化設備吸附劑   和脫附廢氣后續處理工程；③單位技術放大：與環保設備生產單位聯合，使實驗成功的技術方案逐步放大至工程設計，如催化劑研究生產、生物處理菌種培育、工程規模處理設備生產等。