汽車涂裝VOCs的回收與消除技術(shù)

汽車涂裝面臨的挑戰(zhàn)源于相關(guān)環(huán)境法規(guī)和用戶的   高需求。   標準化組織發(fā)布的ISO14040和ISO14044，旨在推動降低產(chǎn)品的生產(chǎn)與消費中可能帶來的對環(huán)境的影響。
　　生命周期評估(LCA)概念已經(jīng)開始用于評價汽車的環(huán)境兼容性，對汽車生產(chǎn)、汽車燃料生產(chǎn)、汽車使用和報廢處理全過程中CO2排放、資源消耗和引起的環(huán)境負擔進行評價。汽車工廠(涂料和裝配)中，油漆車間的能耗占60%，VOC排放占，CO2排放占60%。汽車生命周期內(nèi)，生產(chǎn)階段能耗占20%，但單位時間內(nèi)的能耗，生產(chǎn)階段要比使用階段高得多。目前，汽車涂裝水性化技術(shù)已經(jīng)越來越成熟，在世界范圍內(nèi)越來越普及，除清漆大多仍采用雙組分溶劑型涂料外，車身涂裝的其他涂料已經(jīng)全部實現(xiàn)水性化，涂裝的VOC排放   可以滿足苛刻的法規(guī)要求(35g/㎡)。然而，由于水和溶劑物化特性有較大差別，相對溶劑型涂料，水性涂料施工能耗增加很多，CO2排放增加；應用水性涂料無論是材料成本、管理成本、設備投資和能源成本都高于溶劑型涂料。汽車生產(chǎn)者不能簡單地將由于應用水性涂料增加的成本轉(zhuǎn)嫁給用戶，   不能給生態(tài)環(huán)境增加負擔(消耗的資源和排放的溫室氣體   多)。
　　為減少汽車使用的燃料消耗，世界各國強制實施汽車燃料消耗限值法規(guī)，汽車結(jié)構(gòu)的輕量化越來越受重視，鋼板、鋁合金、鎂合金、碳纖維塑料等輕質(zhì)材料的應用在增加，單一材料制造車身已逐步被多種材料混合制造車身所取代。眾所周知，化學活性不同的金屬接觸會形成電化學腐蝕，多種材料混合的車身給涂裝的帶來了   大的難題。另外，有的沖壓件往往需要靠涂裝過程實現(xiàn)熱處理以提高零件的強度，要統(tǒng)一金屬和塑料件面漆的顏色一直是一件比較困難的事。
　　隨著汽車市場競爭的日趨激烈，為滿足用戶對汽車制造質(zhì)量和服務及時性等方面的需求，汽車產(chǎn)品制造、銷售的化發(fā)展已經(jīng)成為必然趨勢，對涂裝生產(chǎn)的管理提出了挑戰(zhàn)性課題，需要在技術(shù)標準的統(tǒng)一和滿足地區(qū)性特點需求方面適應發(fā)展的要求。
　　針對VOCs的性質(zhì)以及濃度分布的不同，目前廣泛應用于VOCs治理的措施基本分為兩大類：一類是以改進工藝技術(shù)、   換設備、防止泄漏乃至   VOCs排放為主的預防性措施；另一類是以末端治理為主的控制性技術(shù)。末端處理技術(shù)又具體分為兩種：一種是通過物理方法回收VOCs，即回收法；另一種是通過生化方法將VOCs氧化分解為   或是低毒產(chǎn)物的破壞性方法，即法。
　　一、VOCs的回收技術(shù)
　　回收技術(shù)是通過物理方法，在   溫度、壓力下，用選擇性吸收劑、吸附劑或選擇性滲透膜等分離VOCs，目前常用的方法主要有冷凝法、吸收法、吸附法等。
　　1、冷凝法
　　冷凝法是利用VOCs在不同溫度和壓力條件下具有不同的飽和蒸氣壓這一性質(zhì)，采用提高系統(tǒng)壓力或降低系統(tǒng)溫度的方法，使處于蒸氣狀態(tài)的污染物從氣相中分離的過程。冷凝法需要較高的壓力和較低的溫度才能較高的回收率。因此，運行費用高，適用于高沸點和VOCs的回收。該法常與吸收法、吸附法等聯(lián)合使用。
　　2、吸收法
　　吸收法是以液體作為吸收劑，通過洗滌吸收裝置使廢氣中的成分被液體吸收，從而達到凈化的目的，其吸收過程是氣相和液相之間進行的氣體分子擴散或者是湍流擴散的物質(zhì)轉(zhuǎn)移。該法適用于濃度較高、溫度較低和壓力較高情況下的氣體污染物的處理，去除率可達~。吸收法的關(guān)鍵是吸收劑的選擇，根據(jù)物種類及生產(chǎn)工藝條件的不同，選擇溶解度大、不易揮發(fā)、的吸收劑，如水、液體石油類物質(zhì)。
　　液吸收法是在傳統(tǒng)吸收法的基礎上提出的一種新的吸收法{門。該法采用復合吸收液(成分為水、無苯柴油、添加乳化劑MOA的鄰苯二甲酸二丁酯和多膚DH27)處理低濃度苯類廢氣，處理好于傳統(tǒng)吸收液，提高了吸收效率，使低濃度苯類廢氣的凈化處理效率達到87.5%，且該項技術(shù)投資少，運行成本低，凈化，易操作，具有很好的推廣應用價值。
　　3、吸附法
　　吸附法是活性炭吸附設備利用某些具有吸附能力的物質(zhì)，如活性炭、硅膠、多孔粘土礦石、高聚物吸附樹脂等吸附劑，吸附物質(zhì)而達到污染的目的，一般用于處理中、低濃度的氣相污染物。吸附效果取決于吸附劑性質(zhì)、氣相污染物種類以及吸附系統(tǒng)的操作溫度、濕度、壓力等因素。近幾年，出現(xiàn)一些新的吸附工藝和設備，如吸附-熱   -催化燃燒凈化工藝、吸附-水蒸氣   -溶劑回收凈化工藝等，對VOCs的去除效果較為明顯。
　　二、VOCs的技術(shù)
　　技術(shù)是通過化學或生物反應等，在光、熱、催化劑和微生物等作用下將物轉(zhuǎn)化為H2O和CO2，這種方法對于中等濃度或者濃度<1000mg/m3的低濃度VOCs具有較好的處理效果。目前，常用的方法主要有燃燒法、低溫等離子體分解法、生物法等。
　　1、燃燒法
　　燃燒法是利用VOCs易燃性質(zhì)進行處理的一種方法，經(jīng)過充分的燃燒后，然后的產(chǎn)物是CO2和H2O，由于燃燒時放出大量的熱，排氣的溫度很高，所以可以回收熱量。該法在化工、噴漆和絕緣材料等行業(yè)廣泛使用。若VOCs中含有硫、氮和鹵素等成分，還應考慮對燃燒后廢氣的處理，以免造成二次污染。
　　催化燃燒法是采用一些催化金屬，在低溫下可以進行燃燒的方法，該法具有去除率高、無二次污染等優(yōu)點，并且可操作性較好。近年來，   對催化劑的研制多集中于非貴金屬催化劑。用于催化燃燒凈化含丙烯腈廢氣的金屬氧化物一貴金屬、金屬氧化物、非貴金屬3種類型的催化劑的研究制備，初步評價了其對丙烯腈的催化氧化效果，并與現(xiàn)有的國產(chǎn)負載貴金屬催化劑進行了比較，實驗結(jié)果表明，所制備的催化劑對丙烯腈廢氣凈化具有較好的催化氧化性能。
　　2、低溫等離子體分解法
　　低溫等離子體技術(shù)又稱為非平衡等離子體技術(shù)，是在外加電場的作用下，通過介質(zhì)放電產(chǎn)生大量的   粒子，其與污染物分子發(fā)生一系列復雜的等離子體物理一化學反應，從而將污染物降解為   物質(zhì)。該法適用于各類VOCs的治理，處理，無二次污染物產(chǎn)生、易操作，特別適用于對氣體流量大、濃度低的廢氣的處理。利用電子束照射20種VOCs，研究發(fā)現(xiàn)，通過化學結(jié)構(gòu)可以推算出90%處理率時所需的電子束能。對于芳香族、脂環(huán)族、脂肪族、甲醇和三氯乙烯，電子束照射的處理效果很好。配備一個帶防護罩的加速器(電壓為300kV)可以處理的VOCs氣體流量達30000Nm3/h。
　　利用非熱等離子體法處理VOCs，研究結(jié)果表明，等離子體的氧化性能比0：強，同時提出，等離子體技術(shù)實際應用的關(guān)鍵是過程的性、等離子體的能量效率和凈化后氣體的后續(xù)處理條件等。