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    汽车涂装工艺光氧净化器的治理措施以及汽车涂装行业废气现有处理技术

    作者:鹰翔环保 日期:2020-11-01
    内容摘要:汽车制造业的工艺流程中,汽车涂装工艺在整车、零配件生产等工艺中均要使用,所以在汽车制造过程中,涂装工艺是工艺流程较长、技术复杂程度较高的环节之一,也是目前公认的汽车制造过程中产生三废排放较多的环节之一,是汽车行业排污系数研究中。

    其一、汽车涂装工艺光氧净化器的治理措施

    一、我国汽车制造业面临的环境问题

    早在20世纪70年代,人们就逐渐开始认识到传统的工业发展模式给人类的生存所带来的危机,开始寻找适合人类社会的可持续发展模式。在传统工业中汽车制造业是重要组成部分,而就汽车制造业本身来讲,它也是一个庞大的制造系统工程,在原材料利用、产品制造和报废处理等诸多环节中都伴随着大量的资源消耗,对环境造成了严重的负面影响。因此,我国的汽车制造企业理应在汽车制造过程中充分考虑资源和环境的因素,为我国经济社会的可持续发展做出应有的贡献。

    自20世纪90年代以来,我国的汽车生产量和销售量一直呈现持续地高增长态势。到2009年我国汽车产销双双超过1200万辆,我国已成为世界一汽车生产国。虽然,我国汽车生产和销售势头均良好,但实际上我国汽车制造过程中废气、废液、粉尘等污染处理技术先进水平相比存在着一定的差距,各地相继出现由于汽车制造过程产生的废气、废液和粉尘未得到及时合理地处理,导致环境污染、人身伤害等事件频发。由此可见,汽车制造过程中产生的环境污染已不容忽视,急需对其进行系统的治理和规划。

    汽车制造业的工艺流程中,汽车涂装工艺在整车、零配件生产等工艺中均要使用,所以在汽车制造过程中,涂装工艺是工艺流程较长、技术复杂程度较高的环节之一,也是目前公认的汽车制造过程中产生三废排放较多的环节之一,是汽车行业排污系数研究中。

    二、汽车涂装工艺环节的污染产生

    汽车制造业生产过程中产生的环境污染,主要来源于生产工艺流程中大量使用的化学品材料。在汽车制造整个环节中,汽车喷涂工艺包括前处理、电泳、油漆喷涂等工序,这些工序中均要使用大量的化学品材料,这也就导致了污染的产生。喷涂工艺中产生的污染从污染治理技术的角度出发,根据物理化学状态可以分为废气、废水、固体废弃物三大类,各类污染依据所使用的材料和工序不同又具有不同的特点。

    三、汽车喷涂工艺中废气的产生

    汽车喷涂工艺制造过程产生的废气主要来源于喷涂过程中散发的漆雾和溶剂挥发的蒸气。尤其溶剂蒸气是一种毒性很大的气体物质,一般液态涂料中溶剂含量占50%~60%硝基涂料甚至高达80%),这些溶剂在涂装过程中全部都能挥发成气体,从而对工作人员和周围环境产生极大的危害。UV光氧净化器涂装废气在汽车制造过程中主要产生于3个环节中:(1)喷漆室的排气中。为了维持喷漆室内的作业环境,喷漆室内的换气风速一般都控制在0.25~1.0m/s。因此喷漆过程中产生的废气主要集中喷漆室的排气中。(2)晾干室的排气中。晾干室的作用是使被涂物在涂装后,烘干或强制干燥前,使涂膜中的一部分溶剂挥发而形成良好的涂膜。因此这种废气中仅含有溶剂蒸气,几乎不含有漆雾。(3)烘干室的排气中。烘干室的作用就是是使被涂物表面的涂层,经过烘干或者干燥,能够快速形成良好的涂层。因此从烘干室排出的废气中,一般含有涂料系统排出的和燃料系统排出的废气。

    其二、汽车涂装行业光氧催化废气净化器废气现有处理技术

    目前应用于汽车涂装涂装VOCs光氧催化废气净化器的处理技术有吸附法、吸收法、冷凝法、氧化法、低温等离子体法、生物法等。

    吸附法是活性炭净化器利用多孔固体(吸附剂)将气体混合物的一种或多种组分积聚或凝聚在吸附剂表面,达到分离目的。吸收法是利用相似相容原理,用物理和化学性质相近的物质来吸收含苯系物废气。冷凝法的原理是利用废气成分中凝结温度的不同,通过降温或加压将较易冷凝的成分分离出来,使得到废气中的有用成分得到回收,并得以净化。氧化法分蓄热式热力氧化技术(RTO)、催化氧化和光催化氧化技术。热氧化炉是在高温下同时供给足够的氧气,光氧催化废气处理设备将VOCs气体完全分解成二氧化碳和水等无机物;催化氧化是利用催化剂,在较低温度下将VOCs氧化分解;光催化降解VOCs有两种形式:一种是一定波长的光直接照射使VOCs分解,另一种是催化剂存在下,光氧催化氧化设备通过光照VOCs使之分解。低温等离子体法是通过放电的方式,在得到大量的高能电子和超氧粒子、轻基自由基粒子等活性粒子,将苯废气中的苯系物等废气转化为CO2、H2O等无害或低害物质。生物法是根据系统的运转情况和微生物的存在形式可分为生物过滤塔系统、生物洗涤塔系统和生物滴滤塔系统,适用于中、低浓度有机废气处理,但气体具备水溶性和生物可降解性。

    有机污染物是近30年发展起来的新的研究领域,光催化降解现在还基本上停留在理论研究阶段,实际应用很少。因此无论是在光催化机理的研究方面,还是在工业实际应用中都需要进一步的深入研究,主要表现在如下几个方面:

    (1)通过对TiO2表面的修饰,提高催化剂的催化活性和选择性;

    (2)选择合适的载体,研究催化剂固定技术;制备负载型催化剂,使其既能保护甚至提高TiO2的光催化活性,又能提供较强的结合度,以便回收重复使用;研究载体与光催化剂之间的相互作用,探讨固载过程中各个影响因素对光催化过程的影响以及解决负载化所带来的传质受限的问题等。

    (3)提高对可见光或太阳光的利用率;TiO2的光吸收与太阳光和荧光灯的光波的重叠部分很小,可知在通常的生活空间中能用于反应的光通量非常少。TiO2表面虽然在微弱的紫外光下也能进行氧化分解反应,但从太阳光、荧光灯的光利用效率来看效率太低。从20世纪70年代前期就开始大力开展可见光响应型光催化剂的研究开发。这些研究可以分为4大类:(1)带隙较小的半导体光催化剂的开发;(2)二氧化钛的染料敏化;(3)对二氧化钛进行掺杂;(4)二氧化钛的氧缺陷的形成。其中有关具有小带隙的光催化剂的探索迄今为止做了大量工作,而其它方面有待继续研究。

    (4)设计实用的反应器;光解催化氧化设备是使半导体光催化由理论变为现实的技术手段,新型处理设备和仪器的设计应尽量致力于提高光的利用效率,研制开发新型装置将成为光催化应用研究的一个重要分支。

    (5)目前对许多有机物降解的机理尚不清楚,仍需进一步研究。虽然TiO2光催化氧化技术发展不是很完善,还没有达到工业化的程度,但是由于反应条件温和,操作条件容易控制,氧化能力强,无二次污染,加之TiO2化学稳定性高、等优点,它依旧是一项较有希望的有机污染物降解技术。在未来的工作中,还要努力寻求高活性及高选择性的光催化剂,加强采用自然光源和连续处理的研究,探索较佳操作条件,为半导体光催化在生产和生活中的实际应用奠定可靠基础。

    随着环保监管要求的不断提高,汽车涂装行业VOCs废气的治理也到了刻不容缓的时候,汽车涂装行业的环境管理除了需要制定完善的法律规范加以制约之外,需要研究经济上合理、技术上可行的实用技术,合适的末端治理技术的选择既要符合环保要求,也要符合汽车涂装企业的客观实际才能得以推广应用。