車身涂裝的炭吸附及光催化降解VOC技術(shù)

近10年來，中國汽車高速發(fā)展。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)表明，2013年，中國汽車產(chǎn)銷分別為2211.68萬輛和2198.41萬輛，已連續(xù)5年蟬聯(lián)，2014年國內(nèi)汽車產(chǎn)銷可望增長8%~10%。隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，在為廣大汽車用戶提供諸多便利的同時，也對交通和環(huán)境帶來巨大的影響。在世界各地區(qū)，為和保護(hù)生態(tài)環(huán)境，相關(guān)法規(guī)陸續(xù)頒布實(shí)施，傳統(tǒng)涂裝工藝無法靠滿足法規(guī)要求，這驅(qū)使了汽車涂裝技術(shù)的創(chuàng)新和變革。從20世紀(jì)90年代初應(yīng)用水性中涂和面漆開始，涂裝材料、工藝、設(shè)備等相關(guān)的發(fā)展日新月異，使汽車涂裝技術(shù)水平又邁上了一個新臺階。
　　汽車相關(guān)環(huán)保法規(guī)給汽車涂裝帶來諸多挑戰(zhàn)，促使材料、工藝、設(shè)備等方面的，一批的正在普及應(yīng)用。水性及高固體分涂料、緊湊工藝、全自動噴涂、干式漆霧過濾和熱能回收等作為新一代標(biāo)志性技術(shù)，已經(jīng)成為汽車涂裝技術(shù)發(fā)展的主流，推廣應(yīng)用。車身涂裝的VOC排放而言，無論應(yīng)用水性還是溶劑型涂料，都可以滿足35g/㎡的控制標(biāo)準(zhǔn)要求。
　　典型揮發(fā)性污染物排放源可分為人為排放源(含固定源與移動源)及自然排放源(含生物源與非生物源)兩大類。南京市無工業(yè)污染源的交通干道大氣環(huán)境中VOCs的監(jiān)測結(jié)果表明，在檢出的140多種揮發(fā)性物中，苯系物和烯烴含量高，而且苯系物種類構(gòu)成復(fù)雜，對人體健康危害較大。香港不同功能區(qū)大氣中揮發(fā)性物的檢測結(jié)果表明：香港大氣中存在60多種VOCs，其主要成分是苯系物、烷烴和鹵代烴，在檢出的VOCs中有17種是有毒揮發(fā)性物，其主要成分是苯系物和氯代烴，且機(jī)動車尾氣是香港大氣中VOCs的主要來源。通過對2002年環(huán)境大氣中揮發(fā)性化合物的人為來源進(jìn)行研究，運(yùn)用模型對各類污染源進(jìn)行源解析，結(jié)果表明，各人為污染源的年平均貢獻(xiàn)率分別為汽車尾氣62%、汽油揮發(fā)9%、石油液化氣10%、涂料6%、石油化工6%、未知源6%。
　　伴隨著新型建筑裝飾裝修材料的大量引入和各種日用化工用品的消費(fèi)，空氣污染源已經(jīng)由過去的以室外工業(yè)排放和汽車尾氣為主，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐允覂?nèi)家具涂料裝飾材料所釋放的氣體為主。世界衛(wèi)生組織證實(shí)，一些大廈的室內(nèi)空氣比起戶外空氣污染要嚴(yán)重十至百倍以上。揮發(fā)性化合物對建筑物室內(nèi)的環(huán)境污染調(diào)研結(jié)果表明調(diào)和漆、防銹漆和清漆3種涂料中油漆涂料釋放VOCs的組分很多，定性實(shí)驗(yàn)共檢出35種組分，其中24種組分對人體健康有   危害，19種組分具有“三致”效應(yīng)。
　　VOCs多半具有光化學(xué)反應(yīng)性，經(jīng)由紫外光照射，VOCs會與大氣中其它化學(xué)成分反應(yīng)，形成二次污染物或化學(xué)活性強(qiáng)的中間產(chǎn)物，從而增加煙霧、臭氧的地表濃度對生態(tài)環(huán)境造成危害。由光化學(xué)反應(yīng)所造成的煙霧，除了降低能見度外，所產(chǎn)生的臭氧、過氧乙酰硝酸酯(PAN)、過氧苯酰硝酸酯(PBN)物質(zhì)可能造成呼吸系統(tǒng)等方面的   。
　　活性炭制備   、原料充足，具有耐熱、、易   、不溶于水和溶劑等優(yōu)點(diǎn)，因此成為目前處理的氣體污染物的吸附劑，在處置VOC方面的主要應(yīng)用是：吸附和負(fù)載催化劑后對VOC進(jìn)行光催化降解?；钚蕴考{米管(CNTs)、活性炭纖維(ACF)都是近幾年來研究比較熱的吸附劑。而對活性炭改性，常用的方法有氧化、還原、負(fù)載雜原子和化合物等。
　　光催化降解VOC是一個新研究，活性炭應(yīng)用于光催化主要是由于其能負(fù)載各種不同的光催化劑，從而有助于其對VOC進(jìn)行催化降解?；钚蕴控?fù)載光催化劑的類型有：TiO2、MnO2、ZnO及其他金屬離子，利用TiO2納米粒子光催化氧化污染物是環(huán)境污染控制研究的熱點(diǎn)。TiO2可以將污染物降解為CO2和H2O，不會帶來二次污染，同時可逐步提高對光源的利用，有實(shí)際應(yīng)用潛力。由于活性炭同時也具有吸附性能，所以在處理VOC時效果要比普通的催化劑載體好。
　　活性炭吸附塔吸附及光催化降解VOC技術(shù)，由于目前的光催化劑光敏性不是很好，無法在可見光下進(jìn)行的物降解。在今后，   先需具有高選擇性或強(qiáng)針對性的痕量有毒物的光催化方法以及能夠活化分子氧的光催化體系；其次，加強(qiáng)在能量轉(zhuǎn)化形式和增大催化劑的捕光能力上的研究，使其不再制約光催化的實(shí)際應(yīng)用。
　　與歐美日等汽車工業(yè)發(fā)達(dá)相比，我國汽車涂裝總體上已經(jīng)與世界水平接軌，但發(fā)展不均衡，世界和落后的涂裝線同時存在。汽車涂裝技術(shù)水平而言，獨(dú)資和合資優(yōu)于自主，轎車優(yōu)于商用車、客車，整車優(yōu)于總成和零部件；汽車涂裝相關(guān)行業(yè)自主創(chuàng)新能力和水平落后。涂裝關(guān)鍵材料、裝備、工具及儀器儀表基本依賴或由境內(nèi)的獨(dú)/合資企業(yè)提供；涂裝工廠節(jié)能環(huán)保水平落后。除個別合資汽車公司近兩年建成的新涂裝車間在生態(tài)效率方面   外，普遍落后于歐、美、日等發(fā)達(dá)；強(qiáng)制的環(huán)保法規(guī)在緊跟歐洲水平，正在陸續(xù)出臺。在制定相關(guān)法規(guī)時，關(guān)注整車涂裝的同時，   要關(guān)注總成和零部件涂裝。零部件涂裝，不僅相對落后，單位涂裝面積三廢排放遠(yuǎn)高于整車涂裝。配合節(jié)能、環(huán)保等法規(guī)的實(shí)施，建立強(qiáng)制的涂裝行業(yè)相關(guān)規(guī)范，   落后和低水平涂裝工廠的建設(shè)，尤其在環(huán)保方面。