浅谈涂装行业废气处理方法

  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。