陳 偉，王文威，喻昆侖，仝 猛

(長安大學(xué)工程機(jī)械學(xué)院，陜西西安 710064)

0 引言

當(dāng)汽車在4S店維修時(shí)，往往需要對汽車進(jìn)行烤漆作業(yè)，因此汽車4S店的烤漆房在進(jìn)行烤漆作業(yè)時(shí)會產(chǎn)生大量的具有強(qiáng)烈刺激性氣味的有機(jī)廢氣。這些廢氣中含有大量的苯、甲苯、二甲苯等芳香烴、漆液以及粉塵等有害物質(zhì)［1］。這些有機(jī)廢氣屬于VOCs，是熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)在50～260℃之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱［2］。VOCs一旦未經(jīng)治理直接排入環(huán)境中，極易形成PM2．5和光化學(xué)煙霧污染，加重霧霾現(xiàn)象，危害人體健康。2013年5月，環(huán)保部下發(fā)《揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)污染防治技術(shù)政策》，要求加大力度對VOCs進(jìn)行治理，所以對VOCs的治理刻不容緩。目前對VOCs的治理方法主要有:吸收法，吸附法，生物凈化法，催化燃燒法，離子凈化法和電暈法等［3］。汽車4S店烤漆房現(xiàn)多采用活性炭吸附法或者水洗式處理，活性炭吸附法處理的缺點(diǎn)是吸附效率受吸附劑的性能、廢氣中有機(jī)物的含量及其波動情況影響很大［4］;水洗式處理的缺點(diǎn)是效果不徹底，一些有害物質(zhì)仍然能排放到環(huán)境中污染環(huán)境［5］，所以二者處理效果并不十分理想。針對上述問題和目前治理設(shè)備存在的弊端，本文探索設(shè)計(jì)一種新型高效的設(shè)備用于汽車烤漆房廢氣治理。

1 廢氣治理設(shè)備的設(shè)計(jì)

為了解決汽車4S店烤漆房廢氣的污染問題，采用吸收法來濾除廢氣。吸收法是治理廢氣污染的一種重要方法，吸收法的關(guān)鍵在于選擇合適的吸收劑［6－7］。而汽車4S店有大量的廢機(jī)油未被得到合理利用，如果選擇廢機(jī)油作為吸收劑來凈化廢氣，以廢治廢［8］，這樣既解決了廢氣污染問題，又解決了如何合理處理廢機(jī)油的問題。

1．1 治理原理

化學(xué)上有種原理叫做相似相溶原理，“相似”是指溶質(zhì)與溶劑在結(jié)構(gòu)上相似;“相溶”是指溶質(zhì)與溶劑彼此互溶［9］。汽車4S店烤漆房廢氣中含有大量的苯、甲苯、二甲苯等芳香烴、漆液以及粉塵等有害物質(zhì)，屬于有機(jī)廢氣，因?yàn)橛袡C(jī)廢氣與廢機(jī)油化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，根據(jù)相似相溶原理，故其能很好地溶于廢機(jī)油［9］。

為了驗(yàn)證這個(gè)結(jié)論進(jìn)行了廢氣吸收實(shí)驗(yàn)，如圖1所示。實(shí)驗(yàn)是在一個(gè)密封的玻璃容器內(nèi)進(jìn)行的，在容器內(nèi)左側(cè)放入一個(gè)盛放有223 g廢機(jī)油的開口瓶子，在容器內(nèi)右側(cè)放入一個(gè)盛有303 g油漆的開口瓶子。油漆會慢慢揮發(fā)，其揮發(fā)出的主要成分與烤漆房排出的廢氣成分基本相同。在容器內(nèi)，油漆揮發(fā)的成分會被廢機(jī)油吸收。

每隔12 h測一次廢機(jī)油與油漆的重量，共測了10組數(shù)據(jù)，第10次測得廢機(jī)油的重量為234 g，油漆的重量為272 g。在matlab軟件中將這10組數(shù)據(jù)用平滑的曲線連接起來，如圖2所示。通過圖2可以看出廢機(jī)油重量在隨著時(shí)間增加，油漆重量在隨著時(shí)間減少，這表明廢氣能溶于廢機(jī)油。

圖1 廢機(jī)油與油漆實(shí)驗(yàn)

圖2 廢機(jī)油與油漆重量隨時(shí)間變化曲線

1．2 設(shè)備結(jié)構(gòu)

以西安奧通汽車銷售服務(wù)有限公司4S店的烤漆房為實(shí)驗(yàn)對象，設(shè)計(jì)了一套適用于小型烤漆房進(jìn)行廢氣治理的設(shè)備。如圖3、圖4所示。

圖3 設(shè)備立體結(jié)構(gòu)

圖4 設(shè)備正視圖

本套設(shè)備主要由廢機(jī)油、鐵篩網(wǎng)、框架、廢鐵屑、夾扣噴嘴、連接管、鍍鋅鐵皮、油箱、油泵等組成。其具體連接方式為:油箱中盛放約200 mm高的廢機(jī)油，油泵與框架都放入油箱中，油泵從油箱中抽取廢機(jī)油經(jīng)過連接管到達(dá)噴油管，最后從噴油管上的夾扣噴嘴流出，這樣便構(gòu)成一個(gè)油路通道。在框架內(nèi)從鐵篩網(wǎng)和噴油嘴這段區(qū)域填滿廢鐵屑作填料，填料的高度不低于800 mm［8］，這段區(qū)域框架四周用鍍鋅鐵皮密封。當(dāng)油泵從油箱中抽取廢機(jī)油時(shí)，廢機(jī)油就會沿著前面所述的油路通道上升至噴油嘴，然后通過40個(gè)夾扣噴嘴噴射而出，當(dāng)廢機(jī)油噴到廢鐵屑上時(shí)就會沿著廢鐵屑之間的縫隙向周圍流淌。由于夾扣噴嘴較多，每個(gè)夾扣噴嘴對應(yīng)一塊廢鐵屑區(qū)域，因此幾乎所有廢鐵屑間的縫隙中都會滲流廢機(jī)油。接著廢機(jī)油會向下流淌，流經(jīng)鐵篩網(wǎng)，最后流回油箱，進(jìn)行循環(huán)，這樣本套設(shè)備的廢機(jī)油循環(huán)噴淋系統(tǒng)就構(gòu)成了。

1．3 具體應(yīng)用

如圖5、圖6所示，當(dāng)使用本套設(shè)備時(shí)，先將設(shè)備放入汽車烤漆房的排氣箱中，使框架的上部端口與排氣箱上面的排氣管相連接，連接部位用多層海綿膠密封，這樣本套設(shè)備就與烤漆房連接完成。當(dāng)汽車烤漆房進(jìn)行噴涂作業(yè)時(shí)，送風(fēng)機(jī)不斷地將新鮮空氣通過烤漆房進(jìn)氣管送進(jìn)汽車烤漆房內(nèi)的上部空間。隨著新鮮空氣的不斷進(jìn)入，這些新鮮空氣會壓迫烤漆房內(nèi)的廢氣從其下部排氣道進(jìn)入排氣箱中。接著，進(jìn)入排氣箱中的廢氣就會經(jīng)過本套設(shè)備進(jìn)入排氣管。當(dāng)廢氣經(jīng)過本套設(shè)備時(shí)，只能經(jīng)廢鐵屑縫隙才能進(jìn)入排氣管，這樣就會接觸到廢機(jī)油，從而被廢機(jī)油吸收，最后排出的氣體是得到凈化后的氣體。

圖5 烤漆房

圖6 設(shè)備安裝在烤漆房排氣箱中

2 應(yīng)用效果分析

在將本套設(shè)備安放到汽車烤漆房排氣箱之前，連續(xù)3 d測量烤漆房排出廢氣中主要成分的含量，將本設(shè)備安放到汽車烤漆房排氣箱之后，再次連續(xù)3 d測量烤漆房排出廢氣中主要成分的含量，結(jié)果如表1所列。

表1 使用設(shè)備前后廢氣中主要成分含量對比

由于《涂裝工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》還未制定完成，目前仍參照GB16297－1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的最高排放濃度:苯＜17 mg/m3，甲苯＜60 mg/m3，二甲苯＜90 mg/m3［10］，表 1 表明經(jīng)過本套設(shè)備凈化后排放的廢氣中的苯、甲苯、二甲苯含量均低于國家GB16297－1996規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

本套設(shè)備使用了廢機(jī)油、廢鐵屑，既實(shí)現(xiàn)了治理廢氣的功能，又實(shí)現(xiàn)了廢物的二次利用，變廢為寶。而且本套設(shè)備還有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，占地面積小，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。最終排放至大氣中的廢氣符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，有效地降低了廢氣對環(huán)境和人體健康的危害，因此本套設(shè)備適合對汽車4S店的烤漆房進(jìn)行推廣應(yīng)用。

在短期內(nèi)使用，廢機(jī)油對廢氣的吸收率變化不大;在長期使用時(shí)，廢機(jī)油對廢氣吸收率會隨著時(shí)間逐步下降，當(dāng)廢機(jī)油對廢氣的吸收率下降到一定值時(shí)需要對廢機(jī)油進(jìn)行更換。多長時(shí)間需要對廢機(jī)油進(jìn)行更換一次，目前還有待進(jìn)一步觀察研究。

［1］ 甘偉森．一種捕集式漆霧凈化裝置:中國，200610036876．7［P］．2007．

［2］ 閻 勇．有機(jī)廢氣回收技術(shù)［J］．化工進(jìn)展，1996(5):36－39．

［3］ 許業(yè)偉，袁文輝．“三苯系”VOCs治理技術(shù)和進(jìn)展［J］．廣東化工，2001(3):2－4．

［4］ 袁慎忠，薛群山，張 燕，等．Ce_Zr復(fù)合氧化物在VOCs中的治理應(yīng)用［J］．中國稀土學(xué)報(bào)，2005(23):72－75．

［5］ 羅教生．用水－洗油吸收劑處理含苯廢氣的研究［J］．環(huán)境與開發(fā)，1999，14(3):19－20．

［6］ Frederic H，Peggy M D，Charbit F，et al．A New Efficient Absorption Liquid to Treat Exhaust Air Loaded with Toluene［J］．Chemical Engineering Journal，2006(115):225－231．

［7］ Heymes F，Demoustier PM，Charbit F，et al．Recovery of Toluene Fromhigh Temperature Boiling Absorbent by Pervaporation［J］．Journal of Membrane Science，2006(284):145－154．

［8］ 陳定勝，岑超平，方 平，等．廢機(jī)油凈化甲苯廢氣的工藝研究［J］．環(huán)境工程，2008，26(2):20－22．

［9］ 吳麗華．廢機(jī)油處理甲苯廢氣的可行性［J］．廣東化工，2008，35(11):103－104．

［10］ 國家環(huán)境保護(hù)局．GB16297－1996大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)［S］．北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，1996．